KR101950072B1 - Methods and compositions for enhancing clinical therapeutic effect of stem cells medicine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 유효성분으로 함유하는 줄기세포의 이동 또는 분화 개선용 조성물, 이를 이용한 이동 및 분화 능력이 개선된 줄기세포 배양 방법에 관한 것으로, 성체 줄기세포인 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리하였을 때 줄기세포성(stemness)을 증가시키고, 조골세포 분화 배지에 상기 단백질을 첨가하여 배양하였을 때 조골세포(osteoblast)로 분화(differentiation)하는 능력이 크게 향상된 것을 확인하였으며, EMT 마커(marker) 유전자들인 피브로넥틴 1(fibronectin, FN 1), 스네일(snail), 트위스트(twist) 및 비멘틴(vimentin)의 발현이 현저히 증가하여 세포 이동(migration) 능력이 크게 향상됨과 동시에, 줄기세포의 세포골격 단백질(cytoskeletal protein)이 방추형(spindle shape)으로 재배열(rearrangement)되는 것을 확인함으로써, 상기 CSF-2 단백질은 줄기세포 치료제의 치료효과를 향상시키기 위한 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a composition for improving migration or differentiation of a stem cell containing CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein as an active ingredient, and a method for culturing stem cells having improved migration and differentiation ability using the same. Induced mesenchymal stem cell line to increase osteoblast differentiation into osteoblast when cultured with the addition of the protein to the osteoblast differentiation medium to increase the stemness of CSF- And the expression of fibronectin (FN 1), snail, twist, and vimentin, which are EMT marker genes, was significantly increased, ) Capability is greatly improved and that the cytoskeletal proteins of the stem cells are rearranged into a spindle shape, -2 protein may be useful as a composition for improving the therapeutic effect of a stem cell therapeutic agent.

Figure R1020160139339
Figure R1020160139339

Description

줄기세포 치료제의 치료효과를 향상시키기 위한 방법 및 조성물{Methods and compositions for enhancing clinical therapeutic effect of stem cells medicine}METHODS AND COMPOSITIONS FOR IMPROVING THERAPEUTIC EFFECTS OF STEM CELL CERTIFICATES [0002]

본 발명은 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 유효성분으로 함유하는 줄기세포의 이동 또는 분화 개선용 조성물, 이를 이용한 줄기세포 치료제의 치료효과를 향상시키는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a composition for improving migration or differentiation of stem cells containing CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein as an active ingredient, and a method for improving the therapeutic effect of a stem cell treatment agent using the same.

줄기세포(stem cell)는 생물 조직을 구성하는 생물을 다양한 세포들로 분화할 수 있는 세포로서, 배아, 태아 및 성체의 각 조직에서 얻을 수 있는 분화(differentiation)가 되기 전 단계의 미분화 세포들을 총칭한다. 줄기세포는 분화 자극(환경)에 의하여 특정 세포로 분화가 진행되며, 세포분열이 정지된 분화된 세포와는 달리 세포 분열에 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 are cells capable of differentiating the organisms that constitute biological tissues into various cells. These stem cells are collectively referred to as the "undifferentiated cells" before the differentiation that can be obtained from the embryonic, fetal and adult tissues do. 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.

줄기세포는 크게, 발생중인 수정란에서 유래하는 배아 유래 줄기세포와 골수 및 제대혈과 같은 여러 성체조직에 존재하고 있는 성체 줄기세포로 나눌 수 있다. 배아 줄기세포는 높은 분화 능력 및 치료 효능을 보이는 반면 윤리적인 문제와 세포 자체의 발암성으로 인하여 현재 임상적용이 많이 제한되어 있는 실정이다. 비록 분화 능력은 배아 줄기세포에 비해 떨어지지만 윤리적인 문제가 없고 발암성이 낮은 성체 줄기세포가 현재 암, 당뇨병, 난치성 질환 및 신경퇴행성 질환 등의 세포 치료제로 크게 주목받고 있을 뿐만 아니라, 유전체학 및 생물정보학의 발달과 더불어 줄기세포를 이용한 재생 의학 분야에서 성체 줄기세포는 관련 신약 개발 및 독성 검사를 위한 플랫폼으로도 활발히 연구되고 있다. 따라서 성체 줄기세포로부터 특화된 기능을 가진 세포들로 분화하는데 관여하는 다양한 세포 내 신호전달 체계들을 조절하고, 임상 적용을 위한 안정적이고 성숙한 세포를 얻기 위해서는 정교하고 적절한 세포 배양 환경의 조절이 필수적이다.
Stem cells can be divided into embryo-derived stem cells derived from the developing embryo and adult stem cells existing in various adult tissues such as bone marrow and cord blood. Embryonic stem cells have a high degree of differentiation and therapeutic efficacy, but their clinical applications are limited due to ethical problems and carcinogenicity of the cells themselves. Although the ability of differentiation is lower than that of embryonic stem cells, adult stem cells, which have no ethical problems and low carcinogenicity, are now attracting much attention as cell therapy agents such as cancer, diabetes, intractable diseases and neurodegenerative diseases, In addition to the development of information science, adult stem cells have been actively studied as a platform for development of related drugs and toxicity tests in the field of regenerative medicine using stem cells. Therefore, in order to regulate various intracellular signaling systems involved in the differentiation of adult stem cells into specialized cells and to obtain stable and mature cells for clinical application, it is necessary to control elaborate and appropriate cell culture conditions.

성체 줄기세포를 활용한 질환의 치료에 있어, 그 효과가 매우 제한적인 경우가 종종 보고된다. 성체 줄기세포는 체내에서 약 0.01 내지 0.001% 비율로 매우 극미량 존재하기 때문에 치료 목적을 위해서는 체외에서 대량으로 배양하는 과정이 필수적으로 요구되는데, 성체 줄기세포를 이용한 치료제에 있어서 상이한 치료 효능은 바로 이러한 체외 배양 과정 중, 상처 부위로 이동할 수 있는 줄기세포의 이동능력(migration potential), 특정(표적) 세포로 분화할 수 있는 줄기세포의 분화능력(differentiation potential) 및 줄기세포성(stemness) 등과 같은 줄기세포 고유의 기능들이 저하되거나 상실되기 때문인 것으로 알려져 있다. 이러한 맥락에서 체외 배양 동안 줄기세포의 치료 효능의 저하를 억제하고, 더 나아가 치료능력을 더욱 향상시킬 수 있는 새로운 줄기세포 체외 배양법의 개발이 절실히 필요한 실정이다.
In the treatment of diseases using adult stem cells, the effects are often very limited. Since adult stem cells are present in an extremely small amount in the body at a ratio of about 0.01 to 0.001% in the body, a process of culturing a large amount in vitro is indispensably required for therapeutic purposes. In the therapeutic agent using adult stem cells, During the culturing process, stem cells such as migration potential of stem cells capable of moving to the wound site, differentiation potential of stem cells capable of differentiating into specific (target) cells, and stem cells, It is known that inherent functions are degraded or lost. In this context, there is an urgent need to develop a novel stem cell in vitro culture method which can suppress the decrease of the therapeutic effect of stem cells during in vitro culture and further improve the therapeutic ability.

현재 줄기세포의 증식 및 분화를 조절하기 위해 전 세계 연구자들이 현재까지 성장인자, 호르몬, 사이토카인 등을 주입하는 다양한 화학적 방법을 개발하여 줄기세포 치료제의 분화 능력 및 치료 효능을 향상시키기 위한 연구를 진행하고 있으며, 관련하여 Paul W Burridge 등은 화학적 배양 조건의 조절을 통한 줄기세포의 분화기술에 관해 개시한 바 있으나(Nature methods, 2014), 이러한 화학적인 방법은 줄기세포 수득 효율에 한계가 있고, 고비용의 문제점이 있다.
To control stem cell proliferation and differentiation, researchers worldwide have developed a variety of chemical methods that inject growth factors, hormones, and cytokines to improve the differentiation and therapeutic efficacy of stem cell therapies. Paul W Burridge et al. Have disclosed a technique for differentiation of stem cells through the regulation of chemical culture conditions (Nature methods, 2014). However, these chemical methods have limitations in the efficiency of obtaining stem cells, .

이에 본 발명자들은, 기존의 줄기세포 체외 배양법의 문제점을 개선하고자 노력하던 중, 성장인자(growth factor) 단백질인 CSF-2(colony stimulating factor-2)를 첨가한 배지에 줄기세포를 체외 배양하였을 때 줄기세포 치료제로서의 치료 효능에 매우 중요한 역할을 하는 줄기세포의 이동(migration) 및 분화 (differentiation) 능력을 크게 향상시키는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have found that when stem cells are in vitro cultured in culture medium supplemented with growth factor protein CSF-2 (colony stimulating factor-2) while trying to solve the problems of the existing stem cell in vitro culture method The present inventors have accomplished the present invention by confirming that the migration and differentiation ability of stem cells, which play an important role in the therapeutic effect as a stem cell treatment agent, are greatly improved.

본 발명의 목적은 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 유효성분으로 함유하는 줄기세포의 이동(migration) 및 분화(differentiation) 개선용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
It is an object of the present invention to provide a composition for improving the migration and differentiation of stem cells containing CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein as an active ingredient.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 유효성분으로 함유하는 줄기세포의 이동(migration) 또는 분화(differentiation) 개선용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for improving migration or differentiation of stem cells containing CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein as an active ingredient.

아울러, 본 발명은 In addition,

1) 생체 외에서 인간 줄기세포를 배양하는 단계;1) culturing human stem cells in vitro;

2) 상기 단계 1)의 배양된 세포를 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 첨가한 배지에 배양하여 분화를 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 또는 분화 능력이 증가된 줄기세포 배양방법을 제공한다.
2) culturing the cultured cells of step 1) in a culture medium supplemented with CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein to induce differentiation. Thereby providing a culture method.

본 발명은 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 유효성분으로 함유하는 줄기세포의 이동 또는 분화 개선용 조성물, 이를 이용한 이동 및 분화 능력이 개선된 줄기세포 배양 방법에 관한 것으로, 성체 줄기세포인 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리하였을 때 줄기세포성(stemness)을 증가시키고, 조골세포 분화 배지에 상기 단백질을 첨가하여 배양하였을 때 조골세포(osteoblast)로 분화(differentiation)하는 능력이 크게 향상된 것을 확인하였으며, EMT 마커(marker) 유전자들인 피브로넥틴 1(fibronectin, FN 1), 스네일(snail), 트위스트(twist) 및 비멘틴(vimentin)의 발현이 현저히 증가하여 세포 이동(migration) 능력이 크게 향상됨과 동시에, 줄기세포의 세포골격 단백질(cytoskeletal protein)이 방추형(spindle shape)으로 재배열(rearrangement)되는 것을 확인함으로써, 상기 CSF-2 단백질은 줄기세포 치료제의 치료효과를 향상시키기 위한 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
The present invention relates to a composition for improving migration or differentiation of a stem cell containing CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein as an active ingredient, and a method for culturing stem cells having improved migration and differentiation ability using the same. Induced mesenchymal stem cell line to increase osteoblast differentiation into osteoblast when cultured with the addition of the protein to the osteoblast differentiation medium to increase the stemness of CSF- And the expression of fibronectin (FN 1), snail, twist, and vimentin, which are EMT marker genes, was significantly increased, ) Capability is greatly improved and that the cytoskeletal proteins of the stem cells are rearranged into a spindle shape, -2 protein may be useful as a composition for improving the therapeutic effect of a stem cell therapeutic agent.

도 1은 섬유아세포 (Fibroblast) 및 미분화된 지방 조직 유래의 중간엽 줄기세포주 (Mesenchymal stem cell lines)에서 CSF-2 (colony stimulating factor-2) 유전자의 발현 양상을 Real-time PCR을 이용하여 비교 분석한 도이다.
도 2는 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리한 후, MTT 어세이(assay)를 실시한 결과를 나타낸 도이다(재조합(recombinant)CSF-2; 이하 CSF 2).
도 3은 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리한 후, 줄기세포성(stemness)과 밀접한 연관이 있는 마커 유전자인 SOX2 및 NANOG의 발현 양상을Real-time PCR을 이용하여 비교 분석한 도이다:
A: SOX2의 발현 양상; 및
B: NANOG의 발현 양상.
도 4는 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리한 후, 조골세포(osteoblast)로 분화 유도 결과를 나타낸 도이다:
A: 조골세포(osteoblast)로 분화 유도한 후, 알리자린 레드(alizarin red)로 염색(staining)한 사진; 및
B: 흡광도(570nm)를 통해 분화의 정도를 측정하여 나타낸 도표.
도 5는 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리한 후, 트랜스웰 어세이(transwell assay) 및 MMP-2/MMP-9 발현 양상 측정(웨스턴 블로팅(western blotting))을 수행하여 결과를 나타낸 도이다:
A: 트랜스웰 어세이(transwell assay) 결과; 및
B: MMP-2/MMP-9 발현 양상의 웨스턴 블로팅(western blotting) 결과.
도 6은 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리한 후, 팔로이딘(phalloidin)의 면역형광 염색실험을 수행한 결과를 나타낸 도이다(DAPI: 핵염색, Merge: 사진결합).
도 7은 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리한 후, 줄기세포의 EMT(Epithelial-Mesenchymal Transition) 관련 마커(marker)유전자들의 발현 양상을 Real-time PCR을 이용하여 비교 분석한 도이다:
A: 피브로넥틴 1(fibronectin, FN 1)의 발현 양상;
B: 스네일(snail)의 발현 양상;
C: 트위스트(twist)의 발현 양상; 및
D: 비멘틴(vimentin)의 발현 양상.
FIG. 1 is a graph comparing the expression pattern of CSF-2 (colony stimulating factor-2) gene in mesenchymal stem cell lines derived from fibroblasts and undifferentiated adipose tissues using Real-time PCR It is a degree.
FIG. 2 is a graph showing the result of MTT assay after treating CSF-2 protein in adipose derived mesenchymal stem cell line (recombinant CSF-2; hereinafter referred to as CSF 2).
FIG. 3 is a graph comparing the expression patterns of SOX2 and NANOG, which are closely related to stemness, after the treatment of CSF-2 protein with adipose-derived mesenchymal stem cell line using Real-time PCR Also:
A: Expression pattern of SOX2; And
B: Expression pattern of NANOG.
FIG. 4 is a graph showing the results of induction of osteoblast differentiation after treatment of adipose-derived mesenchymal stem cell line with CSF-2 protein:
A: Photo-induced staining with alizarin red after induction of osteoblast differentiation; And
B: Diagram showing measurement of the degree of differentiation through absorbance (570 nm).
FIG. 5 shows the results of the transwell assay and measurement of MMP-2 / MMP-9 expression pattern (western blotting) after treating CSF-2 protein in adipose-derived mesenchymal stem cell line Fig.
A: Transwell assay results; And
B: Results of western blotting of MMP-2 / MMP-9 expression pattern.
FIG. 6 is a graph showing the result of immunofluorescence staining of phalloidin after treatment of CSF-2 protein in an adipose-derived mesenchymal stem cell line (DAPI: nuclear staining, Merge: photograph binding).
FIG. 7 is a graph showing the results of comparative analysis of EMT (Epithelial-Mesenchymal Transition) marker gene expression patterns of stem cells after treatment with CSF-2 protein in adipose derived mesenchymal stem cell line using Real-time PCR to be:
A: Expression pattern of fibronectin 1 (FN 1);
B: Expression pattern of snail;
C: Expression pattern of twist; And
D: Expression pattern of vimentin.

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

본 발명은 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 유효성분으로 함유하는 줄기세포의 이동 및 분화 개선용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for improving migration and differentiation of stem cells containing CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein as an active ingredient.

본 발명에서 사용된 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질은 과립구(granulocytes)와 대식세포(macrophages)의 생산과 분화 및 기능에 관여하는 사이토카인(cytokine)으로 알려져 있다. The colony stimulating factor-2 (CSF-2) protein used in the present invention is known as a cytokine involved in the production, differentiation and function of granulocytes and macrophages.

줄기세포를 이용한 치료제의 치료 효능은 크게 줄기세포의 두 가지 능력에 의해 결정되는 것으로 알려져 있는데, 하나는 손상된 부위로 이동할 수 있는 이동 능력(migration potential)과 다른 하나는 표적 세포로 분화할 수 있는 분화 능력(differential potential)이다.The efficacy of stem cell-based therapies is largely determined by the ability of two stem cells, one is the migration potential to move to the damaged site and the other is the differentiation that can differentiate into target cells It is a differential potential.

상기 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질은 성장인자(growth factor) 단백질로써, 바람직하게는 서열번호 1로 기재되는 아미노산 서열로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 서열번호 2로 기재되는 염기서열에 의해 암호화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein is a growth factor protein. Preferably, the CSF-2 protein may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto. But it is not limited thereto.

또한, 상기 염기서열의 변이체도 본 발명의 범위 내에 포함되며, 구체적으로, 상기 염기서열과 각각 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열(추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제(즉, 갭)를 포함할 수 있다.In addition, mutants of the above base sequences are also included within the scope of the present invention. Specifically, the base sequence is at least 70%, more preferably at least 80%, even more preferably at least 90%, most preferably at least 95 Or more of the sequence homology. &Quot;% of sequence homology to polynucleotides " is ascertained by comparing the comparison region with two optimally aligned sequences, and a portion of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence for the optimal alignment of the two sequences (I. E., A gap) relative to the < / RTI >

본 발명에서 상기 서열번호 2로 기재되는 염기서열로 구성된 유전자는 재조합 발현 벡터 내로 삽입된 것일 수 있다. 용어 "재조합 발현 벡터"는 세균 플라스미드, 파아지, 효모 플라스미드, 식물 세포 바이러스, 포유동물 세포 바이러스, 또는 다른 벡터를 의미한다. 대체로, 임의의 벡터가 숙주 내에서 복제 및 안정화할 수 있다면 사용될 수 있다. 상기 발현 벡터의 중요한 특성은 복제 원점, 프로모터, 마커 유전자 및 번역 조절 요소(translation control element)를 가지는 것이다. 즉, 상기 발현 벡터는 적당한 숙주세포에서 목적 단백질을 발현할 수 있는, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절요소를 포함하는 유전자 제작물일 수 있다.In the present invention, the gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 may be inserted into a recombinant expression vector. The term " recombinant expression vector " means a bacterial plasmid, a phage, a yeast plasmid, a plant cell virus, a mammalian cell virus, or other vector. In principle, it can be used if any vector can replicate and stabilize within the host. An important characteristic of the expression vector is that it has a replication origin, a promoter, a marker gene and a translation control element. That is, the expression vector may be a genetic construct comprising an essential regulatory element operably linked to the expression of the gene insert capable of expressing the desired protein in a suitable host cell.

또한, 용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 천연형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 천연 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으며, 그러나 상기 유전자는 변형된 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다.The term " recombinant " refers to a cell in which a cell replicates a heterologous nucleic acid, expresses the nucleic acid, or expresses a protein encoded by a peptide, heterologous peptide or heterologous nucleic acid. The recombinant cell can express a gene or a gene fragment that is not found in the natural form of the cell in one of the sense or antisense form. In addition, the recombinant cell can express a gene found in a cell in its natural state, but the gene has been modified and reintroduced intracellularly by an artificial means.

상기 RNA 서열 및 적당한 전사/번역 조절 신호를 포함하는 발현 벡터는 당업자에 주지된 방법에 의해 구축될 수 있다. 상기 방법은 시험관 내 재조합 DNA 기술, DNA 합성 기술 및 생체 내 재조합 기술 등을 포함한다. 상기 DNA 서열은 발현 벡터 내의 적당한 프로모터에 효과적으로 연결될 수 있다. 또한 발현 벡터는 번역 개시 부위로서 리보좀 결합 부위 및 전사 터미네이터를 포함할 수 있다.An expression vector comprising the RNA sequence and appropriate transcription / translation control signals can be constructed by methods known to those skilled in the art. Such methods include in vitro recombinant DNA technology, DNA synthesis techniques, and in vivo recombination techniques. The DNA sequence can be effectively linked to appropriate promoters in the expression vector. The expression vector may also include a ribosome binding site and a transcription terminator as a translation initiation site.

본 발명의 발현 벡터는 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 에피솜 벡터, 바이러스 벡터 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 바이러스 벡터일 수 있다. 바이러스 벡터는 레트로바이러스, 렌티바이러스, 아데노바이러스, 아데노-관련 바이러스, 헤르페스 심플렉스바이러스, 센다이 바이러스 등에서 유래한 벡터를 사용할 수 있으며, 이에 제한되지는 않으나, 바람직하게는 렌티바이러스 벡터를 사용할 수 있고, 가장 바람직하게는 pCDH, pECFP, 또는 pLKO 등의 플라스미드 벡터를 사용할 수 있다.The expression vector of the present invention may include a plasmid vector, a cosmid vector, an episome vector, a viral vector, and the like, preferably a viral vector. As the viral vector, vectors derived from retrovirus, lentivirus, adenovirus, adeno-associated virus, herpes simplex virus, Sendai virus, etc. can be used, and a lentiviral vector can be preferably used, Most preferably, a plasmid vector such as pCDH, pECFP, or pLKO can be used.

상기 조성물은 SOX2 또는 NANOG 유전자의 발현을 증가시켜 줄기세포의 줄기세포성(stemness)을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The composition is characterized in that the expression of SOX2 or NANOG gene is increased to increase the stemness of stem cells.

상기 조성물은 MMP-2(Matrix metallopeptidase-2) 또는 MMP-9(Matrix metallopeptidase-9) 유전자의 발현을 증가시키고, EMT(Epithelial-Mesenchymal Transition) 마커인 피브로넥틴 1(fibronectin 1), 스네일(snail), 트위스트(twist) 또는 비멘틴(vimentin) 유전자의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The composition increases the expression of MMP-2 (Matrix metallopeptidase-2) or MMP-9 (Matrix metallopeptidase-9) gene and induces epithelial-mesenchymal transition (EMT) markers fibronectin 1, , Twist, or vimentin gene expression in a mammal.

또한, 상기 줄기세포는 배아 줄기세포(embryonic stem cell; ESC), 성체 줄기세포(adult stem cell), 또는 유도 만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell; iPSC)인 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
The stem cells may be embryonic stem cells (ESC), adult stem cells, or induced pluripotent stem cells (iPSC), but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 구체적인 실험예에서, 이미 분화가 진행된 섬유아세포보다 미분화된 중간엽 줄기세포에서 CSF-2 단백질이 현저하게 많이 발현되는 것을 확인하여 CSF-2 단백질이 줄기세포 특이발현 마커일 수 있다는 것을 확인한 후(도 1 참조), 성체 줄기세포인 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리하였을 때, CSF-2 단백질이 중간엽 줄기세포주의 증식(growth)에는 별다른 영향을 미치지 않음을 확인하였고(도 2 참조), CSF-2 단백질을 처리하였을 때 지방유래 중간엽 줄기세포주 줄기세포성(stemness)과 밀접한 연관이 있는 마커 유전자인 SOX2 및 NANOG의 발현이 뚜렷하게 증가되는 것을 확인하였으며(도 3 참조), CSF-2 단백질에 의해 지방유래 중간엽 줄기세포주가 조골세포(osteoblast)로 분화(differentiation)하는 능력이 크게 향상된 것을 확인하였다(도 4 참조). In a specific experimental example of the present invention, it was confirmed that CSF-2 protein was markedly expressed in mesenchymal stem cells that had been differentiated from fibroblasts that had already undergone differentiation, so that CSF-2 protein could be a stem cell-specific expression marker (See FIG. 1), CSF-2 protein did not significantly affect the growth of mesenchymal stem cell line when adipose-derived mesenchymal stem cell line, an adult stem cell, was treated with CSF-2 protein (See FIG. 2), the expression of SOX2 and NANOG, which are closely related to the stemness of the adipose-derived mesenchymal stem cell line, was significantly increased when the CSF-2 protein was treated (see FIG. 3 ), And that the ability of the CSF-2 protein to differentiate into an osteoblast from an adipose-derived mesenchymal stem cell line was greatly improved (see FIG. 4).

또한, CSF-2 단백질에 의해 지방유래 중간엽 줄기세포주가 트랜스웰(transwell)을 통과하는 이동(migration) 능력이 크게 향상됨과 동시에, 줄기세포의 이동 능력 조절에 중요한 인자로 잘 알려져 있는 MMP-2 및 MMP-9(Matrix metallopeptidase-2/9)의 발현이 현저히 증가하는 것을 확인하였고(도 5 참조), CSF-2 단백질을 지방유래 중간엽 줄기세포주에 처리하였을 때, 줄기세포의 세포골격 단백질(cytoskeletal protein)이 이동성(mobility)이 더욱 증가된 형태인 방추형(spindle shape)으로 재배열(rearrangement)되는 것을 확인하였으며(도 6 참조), 세포 이동에 관여하는 것으로 잘 알려져 있는 EMT 마커(marker) 유전자들인 피브로넥틴 1(fibronectin, FN 1), 스네일(snail), 트위스트(twist) 및 비멘틴(vimentin)의 발현이 현저히 증가하는 것을 최종 확인하였다(도 7 참조).
In addition, the ability of the CSF-2 protein to migrate through the transwell of the adipose-derived mesenchymal stem cell line is greatly enhanced, and MMP-2, an important factor in the regulation of stem cell migration, And MMP-9 (Matrix metallopeptidase-2/9) were significantly increased (see FIG. 5). When CSF-2 protein was treated with adipose-derived mesenchymal stem cell line, cytoskeletal protein was rearranged into a spindle shape with increased mobility (see FIG. 6), and the EMT marker gene, which is well known to be involved in cell migration, The expression of fibronectin (FN 1), snail, twist, and vimentin was markedly increased (see FIG. 7).

따라서, 본 발명의 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질은 줄기세포의 이동 및 분화를 증가시키므로, 상기 CSF-2 단백질을 체외에서 치료용 성체 줄기세포를 대량 배양하였을 때 분화(differentiation) 및 이동(migration) 능력과 같은 줄기세포 고유의 성질을 개선시킬 수 있어, 줄기세포 치료제의 치료효과를 향상시키기 위한 조성물로써 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the CSF-2 protein (colony stimulating factor-2) protein of the present invention increases the migration and differentiation of stem cells. Therefore, when the CSF-2 protein is cultured in vitro for a large number of adult stem cells, Can improve the inherent properties of stem cells such as migration ability and can be usefully used as a composition for improving the therapeutic effect of a stem cell therapeutic agent.

아울러, 본 발명은 In addition,

1) 생체 외에서 인간 줄기세포를 배양하는 단계;1) culturing human stem cells in vitro;

2) 상기 단계 1)의 배양된 세포를 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 첨가한 배지에 배양하여 분화를 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 및 분화 능력이 증가된 줄기세포 배양방법을 제공한다.2) culturing the cultured cells of step 1) in a culture medium supplemented with CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein to induce differentiation. Thereby providing a culture method.

상기 단계 1)의 줄기세포는 배아 줄기세포(embryonic stem cell; ESC), 성체 줄기세포(adult stem cell), 또는 유도 만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell; iPSC)인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않으며 가장 바람직하게는 성체 줄기세포이나 이에 한정되는 것은 아니다. The stem cell of step 1) is preferably an embryonic stem cell (ESC), an adult stem cell, or an induced pluripotent stem cell (iPSC), but is not limited thereto. Preferably, it is not limited to adult stem cells.

본 발명의 성체 줄기세포는 인간을 포함한 포유동물, 바람직하게는 인간의 성체 세포로부터 유래된 중복성(multipotency)을 갖는 미분화 세포를 말하며, 예를 들어, 골수, 혈액, 뇌, 피부, 지방(즉, 지방조직 또는 지방세포), 제대혈, 제대의 바르톤 젤리(Wharton's jelly), 신경, 상피 또는 피부 등의 다양한 성체 세포로부터 유래될 수 있으며, 지방조직 또는 골수 유래인 것이 보다 바람직하며, 지방조직 유래의 중간엽 줄기세포인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정하지는 않는다.The adult stem cells of the present invention refers to undifferentiated cells having multipotency derived from a mammal including a human, preferably human adult cells. Examples thereof include bone marrow, blood, brain, skin, fat (i.e., Adipose tissue or adipocyte), umbilical cord blood, umbilical cord blood wharton's jelly, nerve, epithelium, or skin, more preferably derived from adipose tissue or bone marrow, Mesenchymal stem cells are most preferred, but are not limited thereto.

또한, 본 발명의 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질의 처리 농도는 10 내지 500 ng/ml인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 단백질의 농도가 10 ng/ml 미만일 경우 줄기세포의 이동 또는 분화 효율이 저하되는 문제점이 있고, 500 ng/ml 이상이면 줄기세포에 독성이 생길 수 있는 문제점이 있다. 이러한 측면에서 본 발명인 줄기세포 치료제의 치료효과를 향상시키기 위한 방법 및 조성물에서의 CSF-2 단백질 농도는 50 내지 300 ng/ml인 것이 바람직할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 200 ng/ml 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The treatment concentration of the CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein of the present invention is preferably 10 to 500 ng / ml, but is not limited thereto. When the concentration of the protein is less than 10 ng / ml, there is a problem that the efficiency of stem cell migration or differentiation is lowered. When the concentration of the protein is more than 500 ng / ml, toxicity to stem cells may occur. In this respect, the CSF-2 protein concentration in the method and composition for improving the therapeutic effect of the stem cell therapeutic agent of the present invention may be preferably 50 to 300 ng / ml, more preferably 200 ng / ml But is not limited thereto.

또한, 본 발명의 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질의 처리는 48 내지 72시간 동안인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the treatment of the CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein of the present invention is preferably 48 to 72 hours, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 줄기세포(stem cell)의 배양액에 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 첨가하여 줄기세포 치료제의 치료효과를 향상시킨 조성물을 제공하며, 상기 성분에 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 함유할 수 있다.The present invention also provides a composition for enhancing the therapeutic effect of a stem cell therapeutic agent by adding CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein to a culture solution of stem cells, May contain one or more kinds of effective ingredients.

본 발명의 조성물은 약제학적으로 허용 가능한 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이때 약제학적으로 허용 가능한 첨가제로는 전분, 젤라틴화 전분, 미결정셀룰로오스, 유당, 포비돈, 콜로이달실리콘디옥사이드, 인산수소칼슘, 락토스, 만니톨, 엿, 아라비아고무, 전호화전분, 옥수수전분, 분말셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 오파드라이, 전분글리콜산나트륨, 카르나우바 납, 합성규산알루미늄, 스테아린산, 스테아린산마그네슘, 스테아린산알루미늄, 스테아린산칼슘, 백당, 덱스트로스, 소르비톨 및 탈크 등이 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 약제학적으로 허용 가능한 첨가제는 상기 조성물에 대해 0.1 ~ 90 중량부 포함되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
The composition of the present invention may further comprise a pharmaceutically acceptable additive, wherein pharmaceutically acceptable additives include starch, gelatinized starch, microcrystalline cellulose, lactose, povidone, colloidal silicon dioxide, calcium hydrogen phosphate, lactose Starch glycolate, sodium starch glycolate, carnauba wax, synthetic aluminum silicate, stearic acid, magnesium stearate, aluminum stearate, calcium stearate, calcium stearate, , White sugar, dextrose, sorbitol and talc. The pharmaceutically acceptable additives according to the present invention are preferably included in the composition in an amount of 0.1 to 90 parts by weight, but are not limited thereto.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples.

단, 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예 및 실험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following Examples and Experimental Examples.

<< 실시예Example 1> 지방유래  1> Local origin 중간엽Intermediate lobe 줄기세포주의 준비 Preparation of stem cell lines

실험에 우선하여, 지방유래 중간엽 줄기세포주(mesenchymal stem cell lines: MSCs)를 다음과 같이 준비하였다.Prior to the experiment, adipocyte mesenchymal stem cell lines (MSCs) were prepared as follows.

채취된 지방조직을 준비된 완충용액 D-PBS에 세척한 뒤, 세척된 지방조직에서 분홍색으로 보이는 부분인 fibrus material과 적색 혈관(red blood vessel)을 멸균된 핀셋과 수술용가위로 제거한 후, 정리된 지방조직에 미리 준비한 10㎖ 콜라게네이즈(collagenase) 효소 절단 용액을 첨가하여 수술용 가위로 1㎜3이하의 크기로 잘게 절단하고, 절단된 지방조직을 멸균한 500㎖ 삼각플라스크로 옮긴 후 콜라게네이즈(collagenase) 효소 절단 용액을 약 30㎖ - 40㎖ 정도 첨가하였다. 다음으로 삼각플라스크의 입구를 호일로 봉하고 37℃, 100rpm으로 고정된 항온수조에서 하루 동안 효소 반응시킨 후, 지방조직을 50㎖ 원심분리용 튜브(tube)에 다시 옮겨 담고 2500rpm, 10분에서 원심분리 하여 상층(supernatant)의 세포외기질 및 노란색의 기름층을 진공펌프를 이용하여 제거하였다. 다음으로, 하층에 침전된 층(stromal vascular cell fraction, SVF)에 배양 배지 DMEM을 넣어 부유시키고, 새 원심분리용 튜브(tube)에 100μm 세포 스트레이너(cell strainer)를 얹어 부유된 SVF를 천천히 통과시켰다. 여과된 SVF를 같은 방법으로 40μm 세포 스트레이너(cell strainer)에 통과시켰으며, 다시 여과된 SVF에 배양배지 DMEM을 첨가하고 collagen I cell ware 100㎜ 배양 접시로 옮긴 후 이산화탄소 배양기 (37℃, 5% CO2)에서 세포가 부착할 때까지 배양하였고, 세포들이 부착된 것이 확인되면 계대 배양하여 실험에 사용하였다.
After removing the adipose tissue, the fibrin material and the red blood vessel, which are pink in the washed fat tissue, were removed with sterilized tweezers and surgical scissors. 10 ml collagenase enzyme preparation solution prepared beforehand was added to the fat tissue, and the fat tissue was minced to a size of 1 mm 3 or less with surgical scissors, transferred to sterilized 500 ml Erlenmeyer flask, Approximately 30 ml to 40 ml of a collagenase enzyme cleavage solution was added. Next, the inlet of the Erlenmeyer flask was sealed with a foil, and an enzyme reaction was carried out in a constant temperature water bath set at 37 ° C. and 100 rpm for one day. The adipose tissue was transferred back into a 50 ml centrifuge tube and centrifuged at 2500 rpm for 10 minutes The extracellular matrix of the supernatant and the yellow oil layer were removed using a vacuum pump. Next, the stromal vascular cell fraction (SVF) was suspended in the culture medium DMEM, and the suspended SVF was slowly passed through a 100-μm cell strainer in a new centrifugation tube . The filtered SVF was passed through a 40-μm cell strainer in the same manner. The filtered SVF was added to the culture medium DMEM, and the cells were transferred to collagen I cell ware 100 mm culture dish. Then, the cells were incubated in a carbon dioxide incubator (37 ° C., 5% 2 ) until the cells were adhered. When the cells were confirmed to be adhered, they were subcultured and used in the experiment.

<< 실험예Experimental Example 1> 줄기세포 특이적으로 발현되는  1 > stem cell-specific expression CSFCSF -2 단백질-2 protein

우선, 본 발명자들은 같은 중배엽 유래 세포로서 이미 분화가 진행된 섬유아세포(fibroblast)와 두 개의 미분화된 지방 조직 유래의 중간엽 줄기세포주(mesenchymal stem cell lines: MSCs)에서 Real-time PCR을 이용하여 CSF-2 (colony stimulating factor-2) 유전자의 발현 양상을 비교하고자 다음과 같이 실험을 수행하였다. First, the present inventors used real-time PCR for mesenchymal stem cell lines (MSCs) derived from fibroblasts and two undifferentiated adipose tissue differentiated as mesenchymal stem cells, 2 (colony stimulating factor-2) gene, the following experiment was conducted.

상기의 섬유아세포(fibroblast)와 지방유래 중간엽 줄기세포주(mesenchymal stem cell lines: MSCs)를 각각 60mm 플레이트(plate)에 세포 수가 약 2 x 105 이 되도록 분주(seeding)하여 48시간 동안 배양하였다. 배양액을 제거하고 10ml D-PBS를 넣어 세포를 세척한 후, 500μl Tizol(6 웰 플레이트(well plate)기준)을 넣고 15분간 반응시켰다. 피펫팅(pipetting)으로 다시 세포를 모아서 튜브(tube)에 옮기고 200μl 클로로포름(chloroform)을 넣어 4℃, 13000rpm에서 15분간 원심분리하였다. 이후 투명한 상층액(supernatant)만을 따로 분리하여 새 튜브(tube)에 옮기고 500μl 이소프로판올(isopropanol)을 넣어 15분간 반응시킨 후 다시 4℃, 13000rpm에서 15분간 원심분리하였다. 다음으로 상층액은 버린 후 가라앉은 펠렛만을 분리하여 75% 에탄올(ethanol)로 세척한 후, 다시 4℃, 13000rpm에서 15분간 원심분리하였다. 다음으로 에탄올(ethanol)을 제거하고 완전히 말린 후, 멸균수에 펠렛을 녹여 Nano-drop으로 RNA를 정량한 후, 희석한 RNA에 Random 6mers, dNTP 혼합물(mixture), Rnase 저해제 및 Primescript RTase가 첨가된 버퍼(Buffer)를 섞어서 cDNA를 합성하였다. 합성한 cDNA를 1/10로 희석한 후 표 1에 기재된 CSF-2 Primer와 SYBER Green mixture를 섞어서 RT-qPCR을 수행하였다.
The above fibroblasts and mesenchymal stem cell lines (MSCs) were seeded on a 60 mm plate to a cell number of about 2 x 10 5 and cultured for 48 hours. The cells were washed with 10 ml of D-PBS, and 500 μl of Tizol (based on a 6-well plate) was added and reacted for 15 minutes. Cells were collected again by pipetting, transferred to a tube, and 200 μl of chloroform was added thereto, followed by centrifugation at 4 ° C. and 13,000 rpm for 15 minutes. Thereafter, the supernatant was separated, transferred to a new tube, reacted with 500 μl of isopropanol for 15 minutes, and centrifuged again at 4 ° C. and 13,000 rpm for 15 minutes. Next, the supernatant was discarded and only the precipitated pellets were separated, washed with 75% ethanol, and then centrifuged again at 4 ° C and 13,000 rpm for 15 minutes. Next, the ethanol was removed, and the RNA was completely dried. The pellet was dissolved in sterilized water and the RNA was quantified by nano-drop. Random 6mers, dNTP mixture, Rnase inhibitor and Primescript RTase were added to the diluted RNA CDNA was synthesized by mixing Buffer. The synthesized cDNA was diluted 1/10 and RT-qPCR was performed by mixing CSF-2 Primer and SYBER Green mixture shown in Table 1.

이름name 서열번호SEQ ID NO: 서열order CSF-2 아미노산 서열CSF-2 amino acid sequence 서열번호 1SEQ ID NO: 1 MAPARSPSPS TQPWEHVNAI QEARRLLNLS RDTAAEMNET VEVISEMFDL QEPTCLQTRL ELYKQGLRGS LTKLKGPLTM MASHYKQHCP PTPETSCATQ IITFESFKEN LKDFLLVIPF DCWEPVQEMAPARSPSPS TQPWEHVNAI QEARRLLNLS RDTAAEMNET VEVISEMFDL QEPTCLQTRL ELYKQGLRGS LTKLKGPLTM MASHYKQHCP PTPETSCATQ IITFESFKEN LKDFLLVIPF DCWEPVQE CSF-2 염기 서열CSF-2 base sequence 서열번호 2SEQ ID NO: 2 5‘atggcgccggcgcgcagcccgagcccgagcacccagccgtgggaacatgtgaacgcgattcaggaagcgcgccgcctgctgaacctgagccgcgataccgcggcggaaatgaacgaaaccgtggaagtgattagcgaaatgtttgatctgcaggaaccgacctgcctgcagacccgcctggaactgtataaacagggcctgcgcggcagcctgaccaaactgaaaggcccgctgaccatgatggcgagccattataaacagcattgcccgccgaccccggaaaccagctgcgcgacccagattattacctttgaaagctttaaagaaaacctgaaagattttctgctggtgattccgtttgattgctgggaaccggtgcaggaa-3’5'atggcgccggcgcgcagcccgagcccgagcacccagccgtgggaacatgtgaacgcgattcaggaagcgcgccgcctgctgaacctgagccgcgataccgcggcggaaatgaacgaaaccgtggaagtgattagcgaaatgtttgatctgcaggaaccgacctgcctgcagacccgcctggaactgtataaacagggcctgcgcggcagcctgaccaaactgaaaggcccgctgaccatgatggcgagccattataaacagcattgcccgccgaccccggaaaccagctgcgcgacccagattattacctttgaaagctttaaagaaaacctgaaagattttctgctggtgattccgtttgattgctgggaaccggtgcaggaa-3 ' CSF-2 정방향 프라이머CSF-2 forward primer 서열번호 3SEQ ID NO: 3 5'-ATGATGGCCAGCCACTACAA-3'5'-ATGATGGCCAGCCACTACAA-3 ' CSF-2 역방향 프라이머CSF-2 reverse primer 서열번호 4SEQ ID NO: 4 5'-AGCAGTCAAAGGGGATGACA-3'5'-AGCAGTCAAAGGGGATGACA-3 '

그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이, 이미 분화가 진행된 섬유아세포보다 미분화된 중간엽 줄기세포에서 CSF-2 단백질이 100배 이상 더 많이 발현되는 것을 확인하였다(도 1). 이는 CSF-2 단백질이 줄기세포 특이발현 마커일 수 있다는 것을 의미한다.
As a result, as shown in Fig. 1, CSF-2 protein was more than 100 times more expressed in mesenchymal stem cells undifferentiated than the already differentiated fibroblasts (Fig. 1). This means that the CSF-2 protein may be a stem cell-specific expression marker.

<< 실험예Experimental Example 2>  2> CSFCSF -2-2 단백질 처리를 통한 줄기세포 증식(growth)에의 효과 확인Confirmation of effect on stem cell growth through protein treatment

다음으로 본 발명자들은 CSF-2 단백질이 줄기세포의 증식(growth)에 미치는 영향을 확인해보기 위하여 상기의 지방유래 중간엽 줄기세포주에 재조합(recombinant)된 CSF-2(rCSF2) 단백질을 처리한 후 세포 생존도를 측정하는 실험방법인 MTT 어세이(assay)를 다음과 같이 수행하였다.Next, in order to examine the effect of CSF-2 protein on the growth of stem cells, the adipose-derived mesenchymal stem cell line was treated with recombinant CSF-2 protein (rCSF2) The MTT assay, an experimental method for measuring survival, was performed as follows.

우선, 지방유래 중간엽 줄기세포주를 96 웰 플레이트(well plate)에 세포 수가 약 2 x 103 이 되도록 분주(seeding)하여 기본 배양 배지(medium)에 1% FBS(Fetal bovine serum)를 처리하고 200ng/ml 재조합 CSF-2 단백질에서 72시간 동안 배양하였다. 이때 배지를 매일 갈아주면서 재조합 CSF-2 단백질이 일정농도가 되도록 하여 처리하였다. 다음으로 MTT 솔루션(solution: (MTT(3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl-tetrazolium bromide agent)을 배양 배지(medium)의 1/20 볼륨이 되도록 넣어준 후 4시간 동안 이산화탄소 배양기에서 배양하였다. 다시 배양배지를 제거한 후, 200μl DMSO를 넣어주고, 빛을 차단한 상태에서 상온에서 3 내지 5분간 반응시켰다. 다음으로 마이크로플레이트 리더(microplate reader)를 이용하여 MTT가 미토콘드리아에 의해 formazan으로 환원되는 정도를 흡광도 570 nm로 측정하였으며, 정상세포(control cells)의 흡광도 대비 재조합 CSF-2 단백질이 처리된 중간엽 줄기세포주의 흡광도 퍼센트(%)로 세포의 생존성 및 세포 증식(growth)에의 영향을 평가하였다. First, the adipose-derived mesenchymal stem cell line was seeded in a 96-well plate at a cell number of about 2 x 10 3 , treated with 1% FBS (Fetal bovine serum) in a basic culture medium, / ml &lt; / RTI &gt; recombinant CSF-2 protein for 72 hours. At this time, the medium was changed every day, and the recombinant CSF-2 protein was treated at a constant concentration. Next, MTT solution (MTT (3- [4,5-dimethylthiazol-2-yl] -2,5-diphenyl-tetrazolium bromide agent) was added to 1/20 volume of the culture medium After incubation for 4 hours in a CO2 incubator, the culture medium was removed, and 200 μl of DMSO was added thereto, and the mixture was reacted at room temperature for 3 to 5 minutes in a state of blocking light. Next, using a microplate reader, MTT Was reduced to formazan by mitochondria at an absorbance of 570 nm and the absorbance of the mesenchymal stem cell line treated with the recombinant CSF-2 protein versus the absorbance of the control cells (%) was measured. The effect on cell growth was evaluated.

그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, CSF-2 단백질은 중간엽 줄기세포주의 증식(growth)에는 별다른 영향을 미치지 않음을 확인하였다(도 2).
As a result, as shown in Fig. 2, it was confirmed that the CSF-2 protein had no significant effect on the growth of the mesenchymal stem cell line (Fig. 2).

<< 실험예Experimental Example 3>  3> CSFCSF -2 단백질 처리를 통한 줄기세포의 줄기세포성(-2 Stem Cellularity of Stem Cells through Protein Treatment stemnessstemness ) 향상 효과 확인) Check the improvement effect

본 발명자들은 CSF-2 단백질이 줄기세포의 줄기세포성(stemness: 분화성 유지능력)에 미치는 영향을 확인해보기 위해, CSF-2 단백질을 처리한 후 줄기세포성(stemness)과 밀접한 연관이 있는 마커 유전자인 SOX2 및 NANOG의 발현 양상을 real-time PCR을 이용하여 측정하고자 하였다.The present inventors examined the effect of CSF-2 protein on the stemness of stem cells. After treating CSF-2 protein, markers closely related to stemness (stemness) The expression of SOX2 and NANOG genes was measured by real-time PCR.

우선 지방유래 중간엽 줄기세포주의 기본 배양 배지(medium)에 1% FBS (Fetal bovine serum)를 처리하고 200ng/ml CSF-2 단백질을 매일 첨가하여 48시간 동안 배양하였다. 배양이 끝나면 배지를 제거하고 1ml trizol을 첨가하여 상온에서 5분간 교반(shaking)하였으며 피펫팅(pipetting)으로 trizol이 첨가된 1.5ml 세포액을 튜브(tube)에 넣어주었다. 다음으로 200μl 클로로포름(chloroform)을 첨가하고 잘 섞어주어 상온에서 5분간 반응시킨 후, 12000rpm 15분간 4℃에서 원심분리하였다. 다음으로 상층액(supernatant)을 새 튜브(tube)로 옮기고 500μl isopropanol을 첨가하여 튜브(tube)를 위 아래로 뒤집어 가면서 섞어주었다. 그리고 상온에서 15분간 그대로 두었다. 이후 12000rpm, 4℃에서 15분간 원심분리하여 상층액(supernatant)을 버리고 1ml 에탄올(etanol)(75%)을 첨가한 후 잘 섞어준 뒤, 다시 12000rpm, 4℃에서 12분간 원심분리하였다. 다음으로 상층액(supernatant)을 버리고 에탄올(etanol)이 남지 않도록 튜브(tube)를 뒤집어 놓고 건조시킨 후 멸균수로 RNA를 녹인 다음, RNA 농도를 nanodrop을 이용하여 정량하였다. 그 후 정량한 RNA를 2μg/8μl로 하여 cDNA를 합성하였다. 합성된 cDNA를 이용하여 하기 표 2에 기재된 SOX2 및 NANOG primer를 이용하여 RT-qPCR을 진행하여 각각의 유전자 발현 양상을 비교하였다.
First, medium containing 1% FBS (Fetal bovine serum) and 200 ng / ml CSF-2 protein were added daily for 48 hours in a basic culture medium of adipose derived mesenchymal stem cell line. After the culture was completed, the medium was removed and 1 ml of trizol was added thereto. The mixture was shaken at room temperature for 5 minutes and 1.5 ml of trizol-added cell solution was pipetted into a tube. Next, 200 μl of chloroform was added and mixed well. The mixture was allowed to react at room temperature for 5 minutes, and centrifuged at 12,000 rpm for 15 minutes at 4 ° C. Next, the supernatant was transferred to a new tube, and 500 μl of isopropanol was added and the tube was mixed upside down. It was left at room temperature for 15 minutes. Thereafter, the supernatant was discarded by centrifugation at 12,000 rpm at 4 ° C for 15 minutes, 1 ml of ethanol (75%) was added, and the mixture was thoroughly mixed and then centrifuged at 12,000 rpm at 4 ° C for 12 minutes. Next, the supernatant was discarded, the tube was turned upside down so that ethanol was not left, the RNA was dissolved in sterilized water, and RNA concentration was quantified using nanodrop. Then, cDNA was synthesized with 2 μg / 8 μl of the quantified RNA. RT-qPCR was performed using the synthesized cDNA using the SOX2 and NANOG primers shown in Table 2 below, and the expression patterns of the respective genes were compared.

이름name 서열번호SEQ ID NO: 서열order SOX2 정방향 프라이머SOX2 forward primer 서열번호 5SEQ ID NO: 5 5'-AAATGGGAGGGGTGCAAAAGAGGAG-3'5'-AAATGGGAGGGGTGCAAAAGAGGAG-3 ' SOX2 정방향 프라이머SOX2 forward primer 서열번호 6SEQ ID NO: 6 5'-CAGCTGTCATTTGCTGTGGGTGATG-3'5'-CAGCTGTCATTTGCTGTGGGTGATG-3 ' NANOG 정방향 프라이머NANOG forward primer 서열번호 7SEQ ID NO: 7 5'-ACACCATTGCTATTCTTCGGCCAGTTG-3'5'-ACACCATTGCTATTCTTCGGCCAGTTG-3 ' NANOG 정방향 프라이머NANOG forward primer 서열번호 8SEQ ID NO: 8 5'-CAGCTGTGTGTACTCAATGATAGATTT-3'5'-CAGCTGTGTGTACTCAATGATAGATTT-3 '

그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, CSF-2 단백질을 처리하였을 때, 줄기세포성(stemness)과 밀접한 연관이 있는 마커 유전자인 SOX2(도 3의 A) 및 NANOG(도 3의 B)의 발현이 뚜렷하게 증가되는 것을 확인하였다.
As a result, as shown in Fig. 3, when the CSF-2 protein was treated, expression of SOX2 (A in Fig. 3) and NANOG (B in Fig. 3), which are marker genes closely related to stemness, Of the total number of patients.

<< 실험예Experimental Example 4>  4> CSFCSF -2 단백질의 처리를 통한 줄기세포의 분화(differentiation) 2 Differentiation of stem cells through treatment of protein 능력 증가Ability increase 확인 Confirm

본 발명자들은 CSF-2 단백질을 줄기세포에 처리하였을 때, 줄기세포의 분화(differentiation) 능력에 미치는 영향을 확인하기 위하여 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리한 후, 조골세포(osteoblast)로 분화 유도하였다.To examine the effect of CSF-2 protein on the differentiation ability of stem cells when treated with stem cells, the inventors treated CSF-2 protein in adipose-derived mesenchymal stem cell lines and then cultured osteoblast ).

우선 6 웰 플레이트(well plate)에 지방유래 중간엽 줄기세포주를 배양하다가, 세포 수가 약 70%의 용적(confluency)에 이르면 분화유도용 배지 (DMEM High Glucose with 10mM β-glycerophosphate, 50μM ascorbic acid, 100μM dexamethasone)에 1% FBS를 처리하고 3일에 한번 씩 배지를 갈아주면서 2주 정도 배양하였다. 이때, 200ng/ml CSF-2 단백질을 배지를 교체할 때마다 함께 처리하였다. 다음으로 분화유도된 세포가 자라고 있는 6 웰 플레이트(well plate)에서 배지를 제거하고 2ml 멸균수를 넣고 두 번씩 세척하였다. 다음으로 세포를 고정하기 위해서 1ml 에탄올(etanol)(70%)을 넣어주고 4℃에서 30분 내지 1 시간 정도 건조시킨 후, 고정이 끝난 세포에 1㎖ D-PBS을 첨가하여 세척하고, 세포를 1㎖ 알리자린 레드(alizarin red) 용액을 사용하여 10분 내지 한 시간 정도 염색(staining)하였다. 그 후, 멸균수 또는 D-PBS를 이용하여 세포를 다섯 번 정도 세척한 후, 세척이 끝난 세포에 2㎖ 멸균수를 넣고 공초점 현미경(confocal microscopy)으로 분화 정도를 육안으로 확인하였다. 그리고 570nm에서 흡광도를 측정하여 분화의 정도를 측정하였다.First, the adipose-derived mesenchymal stem cell line was cultured in a 6-well plate. When the cell number reached a confluency of about 70%, DMEM High Glucose with 10 mM β-glycerophosphate, 50 μM ascorbic acid, 100 μM dexamethasone) was treated with 1% FBS and cultured for about 2 weeks while changing the medium every 3 days. At this time, 200 ng / ml CSF-2 protein was treated together with each time the medium was changed. Next, the medium was removed from a 6-well plate in which differentiation-induced cells were grown, and the cells were washed twice with 2 ml of sterilized water. Next, 1 ml of ethanol (70%) was added to fix the cells, and the plate was dried at 4 ° C for 30 minutes to 1 hour. Then, 1 ml of D-PBS was added to the fixed cells, And stained with 1 ml alizarin red solution for 10 minutes to 1 hour. Thereafter, the cells were washed five times with sterilized water or D-PBS, and 2 ml of sterilized water was added to the washed cells, and the degree of differentiation was visually confirmed by confocal microscopy. The degree of differentiation was measured by measuring the absorbance at 570 nm.

그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, CSF-2 단백질을 처리하였을 때 지방유래 중간엽 줄기세포주가 조골세포(osteoblast)로 분화(differentiation)하는 능력이 크게 향상된 것을 알리자린 레드(alizarin red) 염색(staining)사진을 통하여 확인하였고(도 4의 A), 흡광도를 통해 분화의 정도를 측정하여 그래프화 시킨 도표를 통해서도 지방유래 중간엽 줄기세포주에 CSF-2 단백질을 처리하였을 때, 분화(differentiation)하는 능력이 크게 향상된 것을 확인하였다(도 4의 B).
As a result, as shown in FIG. 4, when the CSF-2 protein was treated, the ability of the adipose-derived mesenchymal stem cell line to differentiate into osteoblasts was remarkably improved by the alizarin red staining (Fig. 4A), and graphs obtained by measuring the degree of differentiation by absorbance showed that the ability to differentiate into CSF-2 protein when treated with adipose-derived mesenchymal stem cell line CSF-2 protein (Fig. 4B).

<< 실험예Experimental Example 5>  5> CSFCSF -2 단백질의 처리를 통한 줄기세포 이동(migration) 2 protein, the migration of stem cells 능력 증가Ability increase 확인 Confirm

<5-1> <5-1> 트랜스웰Transwell 어세이Assay (( transwelltranswell assay) 실험 assay

본 발명자들은 CSF-2 단백질이 줄기세포의 이동(migration) 능력에 미치는 영향을 측정하기 위해 CSF-2 단백질을 처리한 후, 트랜스웰 어세이(transwell assay)실험을 수행하였다.The present inventors conducted transwell assay experiments after treating CSF-2 protein to measure the effect of CSF-2 protein on stem cell migration ability.

우선, 지방유래 중간엽 줄기세포주에 200ng/ml CSF-2 단백질을 매일 처리하면서 48시간 동안 배양하였다. 실험을 수행하기에 앞서 1㎖ trypsin-EDTA를 첨가하여 고루 퍼지도록 손으로 가볍게 흔들어 주고 이산화탄소 배양기에서 5분간 반응시킨 후, 배양 접시에 FBS가 첨가된 배양 배지를 2㎖ 첨가하여 Trypsin-EDTA의 작용을 중화시킨다. 배양 접시를 손으로 살살 쳐주면서 부착되어 있던 세포가 떨어지는 것을 확인하고 50㎖ 원심분리용 튜브(tube)에 옮겨 2000rpm에서 3분간 원심분리 한 후, 상층액(supernatant)을 제거하고 1㎖ 배양 배지를 첨가하여 피펫팅(pipeting)하였다. 다음으로, 12 웰 플레이트(well plate)에 1ml serum free 배지와 200ng/ml CSF-2 단백질을 함께 처리하고 인설트 웰(insert well)을 넣어준다. 상기 준비한 세포를 인설트 웰(insert well)에 150μl씩 넣어주고, 세포가 뭉치지 않도록 살살 흔들어 준 후, 24시간 동안 배양하였다. 다음으로, 인설트 웰(insert well)에 있는 배지를 버리고 새로 분주한 파라포름알데히드(paraformaldehyde, PFA; 4%)로 15분간 고정하였다. 그리고 인설트 웰(insert well)과 플레이트(plate)에 있는 파라포름알데히드(paraformaldehyde, PFA; 4%)를 버리고, 1ml DPBS로 두 번씩 세척한 후, 플레이트(plate)에 헤마톡실린(Hematosillin)을 웰(well)당 700μl씩 넣고 인설트 웰(insert well)을 반응시켰다. 이때, 빛을 차단한 상태에서 상온에서 30분간 반응시켰다. 이후, 면봉으로 인설트 웰(insert well) 안쪽을 조심스럽게 닦아낸 후, 염색된 세포의 수를 정량하였다.First, the adipose-derived mesenchymal stem cell line was cultured for 48 hours with 200 ng / ml CSF-2 protein treated daily. Before carrying out the experiment, 1 ml of trypsin-EDTA was added and the mixture was shaken by hand to spread evenly. The reaction was carried out in a carbon dioxide incubator for 5 minutes. 2 ml of FBS-supplemented culture medium was added to the culture dish, . After incubation, the cells were transferred to a 50-ml centrifuge tube and centrifuged at 2000 rpm for 3 minutes. The supernatant was removed, and 1 ml of the culture medium was added And the mixture was pipetted. Next, 1-ml serum-free medium and 200 ng / ml CSF-2 protein are treated together in a 12-well plate and insert wells are added. The prepared cells were added to each well in an insert well (150 μl), and the cells were shaken to prevent aggregation, followed by culturing for 24 hours. Next, the medium in the insert well was discarded and fixed with paraformaldehyde (PFA; 4%) for 15 minutes. Then, paraformaldehyde (PFA; 4%) in insert wells and plates was discarded, washed twice with 1 ml DPBS, and then hematosillin was added to the plate 700 μl / well was added to each well, and an insert well was reacted. At this time, the reaction was carried out at room temperature for 30 minutes in the state of blocking light. Then, the inside of the insert well was carefully wiped off with a cotton swab, and the number of stained cells was quantitated.

그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, CSF-2 단백질에 의해 지방유래 중간엽 줄기세포주가 트랜스웰(transwell)을 통과하는 이동(migration) 능력이 크게 향상되었음을 확인하였다(도 5의 A 좌, 우).
As a result, as shown in Fig. 5, it was confirmed that the migration ability of the adipose-derived mesenchymal stem cell line through the transwell was greatly improved by the CSF-2 protein (Fig. 5, left and right ).

<5-2> <5-2> MMPMMP -2 및 -2 and MMPMMP -9(Matrix -9 (Matrix metallopeptidase금속opeptidase -2/9) 발현 확인-2/9) Expression confirmation

또한, 본 발명자들은 줄기세포의 이동(migration) 능력에 CSF-2 단백질이 미치는 영향을 더욱 구체적으로 알아보기 위해, CSF-2 단백질을 처리한 후, 줄기세포의 이동 능력 조절에 중요한 인자로 알려진 MMP-2 및 MMP-9 (Matrix metallopeptidase-2/9)의 발현 양상을 웨스턴 블로팅(western blotting) 실험을 수행하여 확인하였다.In order to further examine the influence of CSF-2 protein on the migration ability of stem cells, the inventors of the present invention examined the effect of CSF-2 protein on MMP -2 and MMP-9 (Matrix metallopeptidase-2/9) were confirmed by western blotting experiments.

우선, 지방유래 중간엽 줄기세포주의 기본 배지에 1% FBS(Fetal bovine serum)를 처리하고 200ng/ml CSF-2 단백질을 처리하여 72시간 동안 배양하였다. CSF-2 단백질은 매일 배지를 갈아주면서 처리하였다. 세포가 배양된 접시(dish)에 pro-prep protein extraction 용액을 넣고 세포를 스크래퍼(scraper)를 사용하여 모아서 1.5ml 튜브(tube)로 모아둔 뒤, 12000rpm, 4℃에서 15분간 원심분리하여 펠렛은 버리고 상층액(supernatant)만을 새 튜브(tube)로 옮긴 후, BCA 용액을 이용하여 단백질을 정량하였다. 다음으로 10μg의 단백질에 증류수(DW)와 5X 염료(dye)를 섞어주고 99℃에서 5분간 끓인 후, SDS-PAGE 젤(gel)에 Protein marker 및 시료를 로딩(loading)한 후 20 - 40mA 전류를 걸어 50-90 분간 전기영동을 수행하여 단백질을 크기별로 분리시켰다. 그 다음, 젤(gel) 상에 존재하는 단백질을 100V에서 180분간 니트로셀룰로오즈 막(nitrocellulose membrane)으로 옮겨준 후(transfer), 5% 스킴 밀크(skim milk)를 이용하여 블로킹(blocking)처리 한 후, MMP-2 및 MMP-9 (Matrix metallopeptidase-2/9)에 대한 1차 항체(primary antibody)가 포함된 T-PBS에 멤브레인(membrane)을 4℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 다음날 T-PBS로 10분씩 3번 멤브레인(membrane)을 세척한 후 2차 항체(secondary antibody)가 포함된 T-PBS에 멤브레인(membrane)을 반응시켰고, 2시간 후 T-PBS로 10분씩 3번 세척하여 ECL 용액을 멤브레인(membrane)에 처리하여 단백질의 발현을 필름으로 확인하였다.First, the basal medium of adipose-derived mesenchymal stem cell line was treated with 1% FBS (Fetal bovine serum) and treated with 200 ng / ml CSF-2 protein and cultured for 72 hours. The CSF-2 protein was treated daily with the medium changed. The pro-prep protein extraction solution was added to the dish on which the cells were cultured. The cells were collected using a scraper, collected in a 1.5 ml tube, and centrifuged at 12,000 rpm at 4 ° C for 15 minutes. After transferring the supernatant to a new tube, proteins were quantified using BCA solution. Next, 10 μg of protein was mixed with distilled water (DW) and 5 × dye, boiled at 99 ° C for 5 minutes, loaded onto a SDS-PAGE gel, loaded with a protein marker and a sample, Followed by electrophoresis for 50-90 minutes to separate the proteins by size. Then, proteins present on the gel were transferred to a nitrocellulose membrane at 100 V for 180 minutes, and then blocked with 5% skim milk. The membrane was reacted with T-PBS containing primary antibody against MMP-2 and MMP-9 (Matrix metallopeptidase-2/9) at 4 ° C for 24 hours. The membrane was washed three times with T-PBS for 10 minutes on the following day, and then the membrane was reacted with T-PBS containing secondary antibody. After 2 hours, T-PBS was washed three times The ECL solution was washed and treated with a membrane to confirm the expression of the protein as a film.

그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, CSF-2 단백질을 지방유래 중간엽 줄기세포주에 처리하였을 때, 줄기세포의 이동 능력 조절에 중요한 인자로 잘 알려져 있는 MMP-2 및 MMP-9(Matrix metallopeptidase-2/9)의 발현이 현저히 증가하는 것을 통해, 줄기세포의 이동(migration) 능력이 크게 향상되었음을 확인하였다(도 5의 B 좌, 우).
As a result, as shown in Fig. 5, when CSF-2 protein was treated to an adipose-derived mesenchymal stem cell line, MMP-2 and MMP-9 (Matrix metallopeptidase- 2/9) expression was significantly increased, indicating that the migration ability of stem cells was greatly improved (B and L in Fig. 5).

<5-3> <5-3> 세포골격(cytoskeleton)의Cytoskeleton 재배열(rearrangement) 유도 확인 Verify rearrangement induction

줄기세포의 이동(migration)이 이루어질 때는 액틴 필라멘트(actin-filament)등과 같은 세포골격 단백질(cytoskeletal protein)들의 재배열(rearrangement)이 매우 중요하다. 본 발명자들은 F-액틴(actin)에 특이적으로 반응하는 형광물질이 결합된 팔로이딘(phalloidin)의 면역형광 염색실험을 통해 CSF-2 단백질이 세포골격 단백질(cytoskeletal protein)의 재배열(rearrangement)에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.When stem cells are migrated, rearrangement of cytoskeletal proteins such as actin filaments is very important. The present inventors have found that CSF-2 protein rearrangement of cytoskeletal proteins through immunofluorescence staining experiments of phalloidin with a fluorescent substance that specifically reacts with F-actin, On the other hand.

우선 지방유래 중간엽 줄기세포주의 기본배지에 1% FBS (fetal bovine serum)를 처리하고 200ng/ml CSF-2 단백질을 매일 처리하면서 72시간 동안 배양하였다. 세포가 배양된 접시(dish)의 배지를 제거하고 PBS로 세척한 뒤 세포 고정용액(fixation solution)인 2㎖ 파라포름알데히드(paraformaldehyde, PFA; 4%)를 넣고 상온에 30분 동안 반응시킨 후, PBS로 5분씩 3번 세척하였다. 다음으로 팔로이딘(phalloidin) 항체(antibody)를 빛을 차단한 상태에서 1:1000 농도로 처리하여 2시간 동안 반응시킨 후, 상온에서 PBS로 5분씩 3번 세척하였다. 또한 핵의 염색을 위해 DAPI를 1:30,000 농도로 1분간 처리하였고, 상온에서 PBS로 5분씩 3번 세척 후 슬라이드를 봉입(mounting)처리하여 형광형미경을 이용하여 팔로이딘(phalloidin)의 발현 양상을 관찰하였다.First, the basal medium of the adipose-derived mesenchymal stem cell line was treated with 1% fetal bovine serum (FBS) and cultured for 72 hours with 200 ng / ml CSF-2 protein treated daily. Cell culture medium was removed and washed with PBS. 2 ml paraformaldehyde (PFA; 4%), a fixation solution, was added and incubated at room temperature for 30 minutes. Then, And washed three times with PBS for 5 minutes each. Next, the phalloidin antibody was treated at a concentration of 1: 1000 in the light-blocked state for 2 hours, and then washed three times with PBS for 5 minutes at room temperature. In order to stain nuclei, DAPI was treated for 1 minute at a concentration of 1: 30,000, washed three times with PBS for 5 minutes at room temperature, mounted on a slide, and analyzed for the expression pattern of phalloidin using a fluorescent microscope Were observed.

그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, CSF-2 단백질을 지방유래 중간엽 줄기세포주에 처리하였을 때, 줄기세포의 세포골격 단백질(cytoskeletal protein)이 이동성(mobility)이 더욱 증가된 형태인 방추형(spindle shape)으로 재배열(rearrangement)되는 것을 확인하였다(도 6).
As a result, as shown in Fig. 6, when the CSF-2 protein was treated with an adipose-derived mesenchymal stem cell line, the cytoskeletal protein of the stem cell was spindle- shape (Fig. 6).

<5-4> <5-4> 상피간엽이행Transitional epithelium (Epithelial-(Epithelial- MesenchymalMesenchymal Transition;  Transition; EMTEMT ) 연관 유전자 발현 증가 확인 ) Confirmation of increased gene expression

아울러, 줄기세포의 이동(migration)은 피브로넥틴 1(fibronectin, FN 1), 스네일(snail), 트위스트(twist) 및 비멘틴(vimentin) 등과 같은 Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT) 마커(marker)들에 의해 조절된다는 사실 또한 이미 잘 알려져 있다. 이에, 본 발명자들은 CSF-2 단백질이 줄기세포의 EMT 마커(marker)들의 발현에 미치는 영향을 확인하고자 다음과 같이 실험을 수행하였다.In addition, migration of stem cells may be induced by epithelial-mesenchymal transition (EMT) markers such as fibronectin (FN 1), snail, twist, and vimentin Is also well known. Thus, the present inventors conducted the following experiment to determine the effect of CSF-2 protein on the expression of EMT markers in stem cells.

우선, 지방유래 중간엽 줄기세포주의 기본배지에 1% FBS (fetal bovine serum)를 처리하고 200ng/ml CSF-2 단백질을 매일 처리하면서 48시간 동안 배양하였다. 배양이 끝나면 배지를 제거하고 1ml trizol을 첨가하여 상온에 5분간 교반한 뒤, 피펫팅(pipetting)으로 다시 세포를 모아서 1.5ml 튜브(tube)에 넣어주고, 200μl 클로로포름(chloroform)을 넣어 잘 섞어준 후 상온에서 5분간 반응시켜 12000rpm 15분간 4℃에서 원심분리하였다. 다음으로 상층액(supernatant)을 새 튜브(tube)로 옮기고 500μl 이소프로판올(isopropanol)을 첨가하여 튜브(tube)를 위아래로 뒤집어 가면서 섞어준 후, 상온에서 15분간 반응시킨다. 다음으로 12000rpm, 4℃에서 15분간 원심분리한 후 상층액(supernatant)을 버리고 1ml의 75% 에탄올(ethanol)을 첨가한 후 잘 섞어준 다음 12000rpm, 4℃에서 12분간 원심분리 하였다. 그리고 상층액(supernatant)을 버리고 에탄올(etanol)이 남지 않도록 튜브를 뒤집어 놓고 건조시킨 후, 멸균수로 RNA를 녹여 RNA 농도를 nanodrop을 이용하여 정량하였다. 정량한 RNA를 2μg/8μl로 하여 cDNA를 합성하였고, 합성된 cDNA를 이용하여 하기 표 3에 기재된 피브로넥틴 1(fibronectin, FN 1), 스네일(snail), 트위스트(twist) 및 비멘틴(vimentin) 프라이머(primer)를 사용하여 RT-qPCR을 진행한 뒤, 각각 유전자의 발현 양상을 비교하였다.
First, the basal medium of adipose-derived mesenchymal stem cell line was treated with 1% FBS (fetal bovine serum) and cultured for 48 hours with 200 ng / ml CSF-2 protein treated daily. When the culture was completed, remove the medium, add 1 ml of trizol, stir at room temperature for 5 minutes, collect the cells again by pipetting, put in a 1.5 ml tube, add 200 μl of chloroform, After 5 minutes at room temperature, the reaction was centrifuged at 12,000 rpm for 15 minutes at 4 ° C. Next, the supernatant is transferred to a new tube, and 500 μl of isopropanol is added. The tube is inverted upside down and reacted at room temperature for 15 minutes. Next, the supernatant was discarded at 12,000 rpm at 4 ° C for 15 minutes, 1 ml of 75% ethanol was added, and the mixture was mixed well. The mixture was centrifuged at 12,000 rpm and 4 ° C for 12 minutes. The supernatant was discarded, the tube was turned upside down to leave no ethanol, the RNA was dissolved in sterilized water, and the RNA concentration was quantified using nanodrop. The synthesized cDNA was used to synthesize fibronectin (FN 1), snail, twist, and vimentin described in Table 3 below. The cDNA was synthesized using 2 μg / 8 μl of the quantified RNA, After RT-qPCR was performed using primers, the expression patterns of the genes were compared.

이름name 서열번호SEQ ID NO: 서열order FN 1 정방향 프라이머FN 1 forward primer 서열번호 9SEQ ID NO: 9 5'-GAGAATGGACCTGCAAGCCCA-3'5'-GAGAATGGACCTGCAAGCCCA-3 ' FN 1 역방향 프라이머FN 1 reverse primer 서열번호 10SEQ ID NO: 10 5'-GGTGCAAGTGATGCGTCCGC -3'5'-GGTGCAAGTGATGCGTCCGC-3 ' snail 정방향 프라이머snail forward primer 서열번호 11SEQ ID NO: 11 5'-CCTCCCTGTCAGATGAGGAC-3'5'-CCTCCCTGTCAGATGAGGAC-3 ' snail 역방향 프라이머snail reverse primer 서열번호 12SEQ ID NO: 12 5'-CCAGGCTGAGGTATTCCTTG-3'5'-CCAGGCTGAGGTATTCCTTG-3 ' twist 정방향 프라이머twist forward primer 서열번호 13SEQ ID NO: 13 5'-GGAGTCCGCAGTCTTACGAG-3'5'-GGAGTCCGCAGTCTTACGAG-3 ' twist 역방향 프라이머twist reverse primer 서열번호 14SEQ ID NO: 14 5'-TCTGGAGGACCTGGTAGAGG-3'5'-TCTGGAGGACCTGGTAGAGG-3 ' vimentin 정방향 프라이머vimentin forward primer 서열번호 15SEQ ID NO: 15 5'-ACCCGCACCAACGAGAAGGT-3'5'-ACCCGCACCAACGAGAAGGT-3 ' vimentin 역방향 프라이머vimentin reverse primer 서열번호 16SEQ ID NO: 16 5'-ATTCTGCTGCTCCAGGAAGCG-3'5'-ATTCTGCTGCTCCAGGAAGCG-3 '

그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이, CSF-2 단백질을 지방유래 중간엽 줄기세포주에 처리하였을 때, 세포 이동에 관여하는 것으로 알려져 있는 EMT 마커(marker) 유전자들인 피브로넥틴 1(fibronectin, FN 1), 스네일(snail), 트위스트(twist) 및 비멘틴(vimentin)의 발현이 현저히 증가한 것을 최종 확인하였다(도 7의 A, B, C 및 D).As a result, as shown in FIG. 7, when the CSF-2 protein was treated to an adipose-derived mesenchymal stem cell line, fibronectin (FN 1), an EMT marker gene known to be involved in cell migration, (Figs. 7A, 7B, 7C and 7D) that the expression of snails, twist, and vimentin was significantly increased.

<110> Gachon University of Industry-Academic cooperation Foundation Gil Medical Center Gwangju Institute of Science and Technology Jung Won University of Industry-Academic cooperation Foundation <120> Methods and compositions for enhancing clinical therapeutic effect of stem cells medicine <130> 2016P-08-012 <160> 16 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 128 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF-2 <400> 1 Met Ala Pro Ala Arg Ser Pro Ser Pro Ser Thr Gln Pro Trp Glu His 1 5 10 15 Val Asn Ala Ile Gln Glu Ala Arg Arg Leu Leu Asn Leu Ser Arg Asp 20 25 30 Thr Ala Ala Glu Met Asn Glu Thr Val Glu Val Ile Ser Glu Met Phe 35 40 45 Asp Leu Gln Glu Pro Thr Cys Leu Gln Thr Arg Leu Glu Leu Tyr Lys 50 55 60 Gln Gly Leu Arg Gly Ser Leu Thr Lys Leu Lys Gly Pro Leu Thr Met 65 70 75 80 Met Ala Ser His Tyr Lys Gln His Cys Pro Pro Thr Pro Glu Thr Ser 85 90 95 Cys Ala Thr Gln Ile Ile Thr Phe Glu Ser Phe Lys Glu Asn Leu Lys 100 105 110 Asp Phe Leu Leu Val Ile Pro Phe Asp Cys Trp Glu Pro Val Gln Glu 115 120 125 <210> 2 <211> 388 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF-2 <400> 2 Ala Ala Ala Thr Gly Gly Cys Gly Cys Cys Gly Gly Cys Gly Cys Gly 1 5 10 15 Cys Ala Gly Cys Cys Cys Gly Ala Gly Cys Cys Cys Gly Ala Gly Cys 20 25 30 Ala Cys Cys Cys Ala Gly Cys Cys Gly Thr Gly Gly Gly Ala Ala Cys 35 40 45 Ala Thr Gly Thr Gly Ala Ala Cys Gly Cys Gly Ala Thr Thr Cys Ala 50 55 60 Gly Gly Ala Ala Gly Cys Gly Cys Gly Cys Cys Gly Cys Cys Thr Gly 65 70 75 80 Cys Thr Gly Ala Ala Cys Cys Thr Gly Ala Gly Cys Cys Gly Cys Gly 85 90 95 Ala Thr Ala Cys Cys Gly Cys Gly Gly Cys Gly Gly Ala Ala Ala Thr 100 105 110 Gly Ala Ala Cys Gly Ala Ala Ala Cys Cys Gly Thr Gly Gly Ala Ala 115 120 125 Gly Thr Gly Ala Thr Thr Ala Gly Cys Gly Ala Ala Ala Thr Gly Thr 130 135 140 Thr Thr Gly Ala Thr Cys Thr Gly Cys Ala Gly Gly Ala Ala Cys Cys 145 150 155 160 Gly Ala Cys Cys Thr Gly Cys Cys Thr Gly Cys Ala Gly Ala Cys Cys 165 170 175 Cys Gly Cys Cys Thr Gly Gly Ala Ala Cys Thr Gly Thr Ala Thr Ala 180 185 190 Ala Ala Cys Ala Gly Gly Gly Cys Cys Thr Gly Cys Gly Cys Gly Gly 195 200 205 Cys Ala Gly Cys Cys Thr Gly Ala Cys Cys Ala Ala Ala Cys Thr Gly 210 215 220 Ala Ala Ala Gly Gly Cys Cys Cys Gly Cys Thr Gly Ala Cys Cys Ala 225 230 235 240 Thr Gly Ala Thr Gly Gly Cys Gly Ala Gly Cys Cys Ala Thr Thr Ala 245 250 255 Thr Ala Ala Ala Cys Ala Gly Cys Ala Thr Thr Gly Cys Cys Cys Gly 260 265 270 Cys Cys Gly Ala Cys Cys Cys Cys Gly Gly Ala Ala Ala Cys Cys Ala 275 280 285 Gly Cys Thr Gly Cys Gly Cys Gly Ala Cys Cys Cys Ala Gly Ala Thr 290 295 300 Thr Ala Thr Thr Ala Cys Cys Thr Thr Thr Gly Ala Ala Ala Gly Cys 305 310 315 320 Thr Thr Thr Ala Ala Ala Gly Ala Ala Ala Ala Cys Cys Thr Gly Ala 325 330 335 Ala Ala Gly Ala Thr Thr Thr Thr Cys Thr Gly Cys Thr Gly Gly Thr 340 345 350 Gly Ala Thr Thr Cys Cys Gly Thr Thr Thr Gly Ala Thr Thr Gly Cys 355 360 365 Thr Gly Gly Gly Ala Ala Cys Cys Gly Gly Thr Gly Cys Ala Gly Gly 370 375 380 Ala Ala Ala Ala 385 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF-2 primer F <400> 3 atgatggcca gccactacaa 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF-2 primer R <400> 4 agcagtcaaa ggggatgaca 20 <210> 5 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX2 primer F <400> 5 aaatgggagg ggtgcaaaag aggag 25 <210> 6 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX2 primer R <400> 6 cagctgtcat ttgctgtggg tgatg 25 <210> 7 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NANOG primer F <400> 7 acaccattgc tattcttcgg ccagttg 27 <210> 8 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NANOG primer R <400> 8 cagctgtgtg tactcaatga tagattt 27 <210> 9 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FN 1 primer F <400> 9 gagaatggac ctgcaagccc a 21 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FN 1 primer R <400> 10 ggtgcaagtg atgcgtccgc 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> snail primer F <400> 11 cctccctgtc agatgaggac 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> snail primer R <400> 12 ccaggctgag gtattccttg 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> twist primer F <400> 13 ggagtccgca gtcttacgag 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> twist primer R <400> 14 tctggaggac ctggtagagg 20 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> vimentin primer F <400> 15 acccgcacca acgagaaggt 20 <210> 16 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> vimentin primer R <400> 16 attctgctgc tccaggaagc g 21 <110> Gachon University of Industry-Academic cooperation Foundation          Gil Medical Center          Gwangju Institute of Science and Technology          Jung Won University of Industry-Academic cooperation Foundation <120> Methods and compositions for enhancing clinical therapeutic          effect of stem cells medicine <130> 2016P-08-012 <160> 16 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 128 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF-2 <400> 1 Met Ala Pro Ala Arg Ser Pro Ser Ser Ser Thr Gln Pro Trp Glu His   1 5 10 15 Val Asn Ale Ile Gln Glu Ala Arg Arg Leu Leu Asn Leu Ser Arg Asp              20 25 30 Thr Ala Glu Met Asn Glu Thr Val Glu Val Ile Ser Glu Met Phe          35 40 45 Asp Leu Gln Glu Pro Thr Cys Leu Gln Thr Arg Leu Glu Leu Tyr Lys      50 55 60 Gln Gly Leu Arg Gly Ser Leu Thr Lys Leu Lys Gly Pro Leu Thr Met  65 70 75 80 Met Ala Ser His Tyr Lys Gln His Cys Pro Thr Pro Glu Thr Ser                  85 90 95 Cys Ala Thr Gln Ile Ile Thr Phe Glu Ser Phe Lys Glu Asn Leu Lys             100 105 110 Asp Phe Leu Leu Val Ile Pro Phe Asp Cys Trp Glu Pro Val Gln Glu         115 120 125 <210> 2 <211> 388 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF-2 <400> 2 Ala Ala Ala Thr Gly Gly Cys Gly Cys Cys Gly Gly Cys Gly Cys Gly   1 5 10 15 Cys Ala Gly Cys Cys Cys Gly Ala Gly Cys Cys Cys Gly Ala Gly Cys              20 25 30 Ala Cys Cys Cys Ala Gly Cys Cys Gly Thr Gly Gly Gly Ala Ala Cys          35 40 45 Ala Thr Gly Thr Gly Ala Ala Cys Gly Cys Gly Ala Thr Thr Cys Ala      50 55 60 Gly Gly Ala Ala Gly Cys Gly Cys Gly Cys Cys Gly Cys Cys Thr Gly  65 70 75 80 Cys Thr Gly Ala Ala Cys Cys Thr Gly Ala Gly Cys Cys Gly Cys Gly                  85 90 95 Ala Thr Ala Cys Cys Gly Cys Gly Gly Cys Gly Aly Ala Ala Thr             100 105 110 Gly Ala Ala Cys Gly Aly Ala Ala Cys Cys Gly Aly Ala         115 120 125 Gly Thr Gly Ala Thr Thr Aly Aly Aly Thr Gly Thr     130 135 140 Thr Thr Gly Ala Thr Cys Thr Gly Cys Ala Gly Gly Ala Ala Cys Cys 145 150 155 160 Gly Ala Cys Cys Thr Gly Cys Cys Thr Gly Cys Ala Gly Ala Cys Cys                 165 170 175 Cys Gly Cys Cys Thr Gly Gly Ala Ala Cys Thr Gly Thr Ala Thr Ala             180 185 190 Ala Ala Cys Ala Gly Gly Gys Cys Cys Thr Gly Cys Gly Cys Gly Gly         195 200 205 Cys Ala Gly Cys Cys Thr Gly Ala Cys Cys Ala Ala Cys Thr Gly     210 215 220 Ala Ala Gly Gly Cys Cys Cys Gly Cys Thr Gly Ala Cys Cys Ala 225 230 235 240 Thr Gly Ala Thr Gly Gly Cys Gly Ala Gly Cys Cys Ala Thr Thr Ala                 245 250 255 Thr Ala Ala Cys Ala Gly Cys Ala Thr Thr Gly Cys Cys Cys Gly             260 265 270 Cys Cys Gly Ala Cys Cys Cys Cys Cys Cys Ala         275 280 285 Gly Cys Thr Gly Cys Gly Cys Gly Ala Cys Cys Cys Ala Gly Ala Thr     290 295 300 Thr Ala Thr Thr Ala Cys Cys Thr Thr Thr Gly Ala Ala Ala Gly Cys 305 310 315 320 Thr Thr Thr Ala Ala Gly Ala Ala Ala Ala Cys Cys Thr Gly Ala                 325 330 335 Ala Ala Gly Ala Thr Thr Thr Thr Cys Thr Gly Cys Thr Gly Gly Thr             340 345 350 Gly Ala Thr Thr Cys Cys Gly Thr Thr Thr Gly Ala Thr Thr Gly Cys         355 360 365 Thr Gly Gly Gly Aly Aly Cys Aly Gly Gly Aly Gly Gly     370 375 380 Ala Ala Ala Ala 385 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF-2 primer F <400> 3 atgatggcca gccactacaa 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF-2 primer R <400> 4 agcagtcaaa ggggatgaca 20 <210> 5 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX2 primer F <400> 5 aaatgggagg ggtgcaaaag aggag 25 <210> 6 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX2 primer R <400> 6 cagctgtcat ttgctgtggg tgatg 25 <210> 7 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NANOG primer F <400> 7 acaccattgc tattcttcgg ccagttg 27 <210> 8 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NANOG primer R <400> 8 cagctgtgtg tactcaatga tagattt 27 <210> 9 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FN 1 primer F <400> 9 gagaatggac ctgcaagccc a 21 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FN 1 primer R <400> 10 ggtgcaagtg atgcgtccgc 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> snail primer F <400> 11 cctccctgtc agatgaggac 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> snail primer R <400> 12 ccaggctgag gtattccttg 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Twist primer F <400> 13 ggagtccgca gtcttacgag 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> twist primer R <400> 14 tctggaggac ctggtagagg 20 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> vimentin primer F <400> 15 acccgcacca acgagaaggt 20 <210> 16 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> vimentin primer R <400> 16 attctgctgc tccaggaagc g 21

Claims (11)

CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질 또는 이를 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 함유하는 지방 유래 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell)의 이동(migration) 촉진용 조성물.
A composition for promoting migration of adipose derived mesenchymal stem cells comprising as an active ingredient CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein or a polynucleotide encoding the same.
제 1항에 있어서, 상기 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질은 서열번호 1로 기재되는 아미노산 서열로 구성된 것을 특징으로 하는 지방 유래 중간엽줄기세포의 이동 촉진용 조성물.
2. The composition for promoting migration of adipose derived mesenchymal stem cells according to claim 1, wherein the CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein is composed of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
제 1항에 있어서, 상기 CSF-2(colony stimulating factor-2) 폴리뉴클레오티드는 서열번호 2로 기재되는 염기 서열로 구성된 것을 특징으로 하는 지방 유래 중간엽줄기세포의 이동 촉진용 조성물.
2. The composition for promoting migration of adipose derived mesenchymal stem cells according to claim 1, wherein the CSF-2 (colony stimulating factor-2) polynucleotide comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 줄기세포의 줄기세포성(stemness)을 증가시키는 것을 특징으로 하는 지방 유래 중간엽줄기세포의 이동 촉진용 조성물.
The composition for promoting migration of adipose derived mesenchymal stem cells according to claim 1, wherein the composition enhances stem cell stem cells.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 SOX2 또는 NANOG 유전자의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는 지방 유래 중간엽줄기세포의 이동 촉진용 조성물.
The composition for promoting migration of adipose derived mesenchymal stem cells according to claim 1, wherein the composition increases expression of SOX2 or NANOG gene.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 MMP-2(Matrix metallopeptidase-2) 또는 MMP-9(Matrix metallopeptidase-9) 유전자의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는 지방 유래 중간엽줄기세포의 이동 촉진용 조성물.
The composition for promoting migration of adipose derived mesenchymal stem cells according to claim 1, wherein the composition increases the expression of MMP-2 (Matrix metallopeptidase-2) or MMP-9 (Matrix metallopeptidase-9) gene.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 피브로넥틴 1(fibronectin 1), 스네일(snail), 트위스트(twist) 또는 비멘틴(vimentin) 유전자의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는 지방 유래 중간엽줄기세포의 이동 촉진용 조성물.
2. The method of claim 1, wherein the composition is selected from the group consisting of fibroblasts, fibroblasts, fibroblasts, fibroblasts, fibroblasts, fibroblasts, fibroblasts, / RTI &gt;
삭제delete 1) 생체 외에서 지방 유래 중간엽줄기세포를 배양하는 단계;
2) 상기 단계 1)의 배양된 세포를 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질을 첨가한 배지에서 더 배양하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 지방 유래 중간엽줄기세포의 이동을 촉진하는 방법.
1) culturing adipose-derived adipose-derived mesenchymal stem cells in vitro;
2) further culturing the cultured cells of step 1) in a culture medium supplemented with CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein;
Derived mesenchymal stem cells. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt;
삭제delete 제 9항에 있어서, 상기 단계 1)의 CSF-2(colony stimulating factor-2) 단백질의 농도는 10 내지 500 ng/ml인 것을 특징으로 하는 지방 유래 중간엽줄기세포의 이동을 촉진하는 방법.
[10] The method according to claim 9, wherein the concentration of CSF-2 (colony stimulating factor-2) protein in step 1) is 10 to 500 ng / ml.
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