KR102013060B1 - Method for stimulating chondrogenesis by using KLF-4 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4)의 과발현을 유도하여 연골세포의 분화를 촉진하는 방법에 대한 것이다. 또한, 본 발명은 심바스타틴(Simcastatin)을 처리한 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4)의 과발현을 유도하여 연골세포의 분화를 촉진하는 방법에 대한 것이다.
상기 연골세포 분화 촉진 방법은, 연골세포에서 KLF-4(Krupple-like factor 4) 과발현을 유도하여 연골세포에서 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현을 증가시켜 연골세포의 분화를 촉진시킬 수 있다.
The present invention relates to a method of promoting the differentiation of chondrocytes by inducing overexpression of KLF-4 (Kruppel-like factor 4) in chondrocytes. In addition, the present invention relates to a method for promoting differentiation of chondrocytes by inducing overexpression of KLF-4 (Kruppel-like factor 4) in chondrocytes treated with simvastatin.
The method of promoting chondrocyte differentiation, induces KLF-4 (Krupple-like factor 4) overexpression in chondrocytes and expresses the expression of SOX-9, type II collagen or sulfated prothioglycan in chondrocytes. It can increase the differentiation of chondrocytes.

Description

KLF-4를 이용하는 연골세포 분화 촉진 방법 {Method for stimulating chondrogenesis by using KLF-4} Method for promoting chondrocyte differentiation using KLF-4 {Method for stimulating chondrogenesis by using KLF-4}

본 발명은 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4)의 과발현을 유도하여 연골세포의 분화를 촉진하는 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a method of promoting the differentiation of chondrocytes by inducing overexpression of KLF-4 (Kruppel-like factor 4) in chondrocytes.

또한, 본 발명은 심바스타틴(Simcastatin)을 처리한 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4)의 과발현을 유도하여 연골세포의 분화를 촉진하는 방법에 대한 것이다.In addition, the present invention relates to a method for promoting differentiation of chondrocytes by inducing overexpression of KLF-4 (Kruppel-like factor 4) in chondrocytes treated with simvastatin.

골관절염(OA)은 관절의 가장 흔한 질병으로 노인 인구의 거의 절반이 영향을 미치며 관절 연골의 진행성 퇴행이 특징이다. 골관절염 환자, 그들의 가족 및 직업의 심리 사회적 지위에 상당한 영향을 미친다. 주요 임상 증상은 만성 무릎 통증, 강직, 무릎 부종 및 제한된 신체 활동의 증상을 포함한다. OA는 중급 또는 고급 단계에서 심각한 통증 및 운동 문제를 일으키며 선진국 사회에서 선도적인 사회 경제적 부담을 나타낸다.Osteoarthritis (OA) is the most common disease of the joint, affecting nearly half of the elderly population, and characterized by progressive degeneration of articular cartilage. Osteoarthritis significantly affects the psychosocial status of patients, their families and occupations. Major clinical symptoms include symptoms of chronic knee pain, stiffness, knee edema and limited physical activity. OA causes severe pain and exercise problems at intermediate or advanced levels and represents a leading socio-economic burden in the developed world.

스타틴(Statins)은 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A(HMG-CoA) 환원 효소 억제제를 포함하고 있으며 저밀도 지단백 콜레스테롤(LDL) 콜레스테롤 순환 수준을 크게 감소시키므로 고콜레스테롤 혈증 치료를 위한 대표적인 치료제이다. 스타틴은 일반적으로 고지혈증성 심혈관 질환의 치료에 사용되어 병에 걸릴 확률 및 사망할 확률을 줄인다. 최근 스타틴 요법의 가치는 지질의 감소에만 근거한 것이 아니라 오히려 직접적인 혈관 효과를 포함하는 것으로 나타났다. 또 다른 연구는 스타틴이 염증성 사이토카인의 면역 조절 또는 연골 세포에서의 MMP 발현의 억제제로서 직접 작용할 수 있기 때문에 예방적 항염증 효과가 있음을 보여 주었다. 최근보고 된 바에 따르면 심바스타틴(simvastatin, SVT)이 연골 세포의 분화를 유도할 수 있으며, 그 구조식은 하기 [화학식 1]과 같다. Statins include 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) reductase inhibitors and are a major therapeutic agent for the treatment of hypercholesterolemia because they significantly reduce the low density lipoprotein cholesterol (LDL) cholesterol circulation level. Statins are commonly used in the treatment of hyperlipidemic cardiovascular disease, reducing the likelihood of illness and death. The value of statin therapy in recent years has not been based solely on the reduction of lipids, but rather has a direct vascular effect. Another study showed a prophylactic anti-inflammatory effect because statins can act directly as an inhibitor of immune regulation of inflammatory cytokines or MMP expression in chondrocytes. As recently reported, simvastatin (SVT) can induce differentiation of chondrocytes, the structural formula of which is represented by the following [Formula 1].

Figure 112018010095132-pat00001
Figure 112018010095132-pat00001

Kruppel-like factor 4(KLF-4)는 위장관, 피부, 고환, 뼈 및 다른 조직에서 발현되는 징크 핑거형 전사 인자이다. KLF-4는 5'-gagaggctgct-3' 또는 5'-caccc-3' DNA 서열에 결합하는 C 말단에 3개의 탠덤 C2H2 징크 핑거 모티프를 가지고 있다. 이 단백질은 전사를 활성화하거나 억제할 수 있기 때문에 다면 발현 인자로 간주된다.Kruppel-like factor 4 (KLF-4) is a zinc finger-type transcription factor expressed in the gastrointestinal tract, skin, testicles, bone and other tissues. KLF-4 has three tandem C 2 H 2 zinc finger motifs at the C terminus that bind to the 5'-gagaggctgct-3 'or 5'-caccc-3' DNA sequence. This protein is considered a pleiotropic factor because it can activate or inhibit transcription.

골격 발생 과정에서 KLF-4는 미성숙 골아 세포에서 상향 조절되며 조골세포가 성숙되면서 그 발현이 서서히 감소한다. 그것은 또한 골격 형성에 밀접하게 관련되어있는 Notch 신호 전달의 발암 효과를 중화시키는 것으로 나타났다. 또한, 섬유아세포에서의 발현은 성장 정지 세포에서 가장 높고, 급격한 증식 단계에서 가장 낮다. 이것은 다양한 세포 유형에서의 KLF-4 발현의 생리적 조절이 발달에 결정적임을 시사한다.During skeletal development, KLF-4 is upregulated in immature osteoblasts and gradually decreases as osteoblasts mature. It has also been shown to neutralize the carcinogenic effects of Notch signaling, which is closely related to skeletal formation. In addition, expression in fibroblasts is highest in growth arrest cells and lowest in the rapid proliferative phase. This suggests that physiological regulation of KLF-4 expression in various cell types is critical to development.

그러나, 연골세포에서의 KLF-4의 역할에 대해서는 현재까지 연구되거나 보고된 바가 없다. 이에 본 발명자들은, 연골세포 분화를 촉진할 수 있는 조성물을 제공하기 위하여 예의 노력한 결과, 심바스타틴(Simvastatin)이 처리된 연골세포의 분화를 KLF-4가 촉진함을 확인하고, 본 발명을 완성하였다. However, the role of KLF-4 in chondrocytes has not been studied or reported to date. Accordingly, the present inventors have made intensive efforts to provide a composition capable of promoting chondrocyte differentiation. As a result, KLF-4 promoted the differentiation of simvastatin-treated chondrocytes and completed the present invention.

이에 본 발명자들은, KLF-4(Kruppel-like factor 4) 및 SVT를 이용하여 연골세포의 분화를 촉진하는 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다. The present inventors have completed the present invention by developing a method for promoting the differentiation of chondrocytes using KLF-4 (Kruppel-like factor 4) and SVT.

따라서, 본 발명의 목적은 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4) 과발현을 유도하는 단계;를 포함하는 연골세포 분화 촉진 방법을 제공한다. Accordingly, an object of the present invention provides a method for promoting chondrocyte differentiation, comprising: inducing KLF-4 (Kruppel-like factor 4) overexpression in chondrocytes.

본 발명의 또 다른 목적은, 심바스타틴(Simvastatin)을 처리한 연골세포에서 KLF-4(Krupple-like factor 4) 과발현을 유도하는 단계;를 포함하는, 연골세포 분화 촉진 방법을 제공한다. Still another object of the present invention is to provide a method for promoting chondrocyte differentiation, comprising: inducing overexpression of KLF-4 (Krupple-like factor 4) in chondrocytes treated with simvastatin.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4) 과발현을 유도하는 단계;를 포함하는, 연골세포 분화 촉진 방법을 제공할 수 있다. In order to achieve the above object, the present invention may provide a method for promoting chondrocyte differentiation, comprising: inducing KLF-4 (Kruppel-like factor 4) overexpression in chondrocytes.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 KLF-4를 과발현하는 것은 서열번호 1의 염기서열로 구성되는 KLF-4 유전자를 포함하는 KLF-4 발현 벡터를 연골세포에 형질감염(Transfection)하여 유도하는 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, overexpressing KLF-4 is induced by transfection of chondrocytes with a KLF-4 expression vector comprising a KLF-4 gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. It may be.

본 발명의 다른 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 KLF-4를 과발현하는 것은 연골세포 내에 KLF-4을 암호화하는 유전자 염기서열을 직접 형질감염하는 것일 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, overexpressing KLF-4 may be to directly transfect the gene sequence encoding KLF-4 in chondrocytes.

본 발명의 다른 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 분화 촉진된 연골세포는 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현 수준의 증가를 나타내는 것일 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the differentiation-promoting chondrocytes may be an increase in the expression level of SOX-9, type II collagen or sulfated-proteeoglycan.

본 발명은 또한 심바스타틴(Simvastatin)을 처리한 연골세포에서 KLF-4(Krupple-like factor 4) 과발현을 유도하는 단계;를 포함하는, 연골세포 분화 촉진 방법을 제공할 수 있다. The present invention may also provide a method for promoting chondrocyte differentiation, comprising: inducing overexpression of KLF-4 (Krupple-like factor 4) in chondrocytes treated with simvastatin.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 심바스타틴(Simvastatin)의 농도는 10 내지 100μM인 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the concentration of simvastatin (Simvastatin) may be from 10 to 100μM.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 분화 촉진된 연골세포는 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현 수준의 증가를 나타내는 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the differentiation-promoting chondrocytes may be an increase in the expression level of SOX-9, type II collagen or sulfated prothioglycan (Sulfated-proteeoglycan).

따라서, 본 발명은 연골세포에서 KLF-4(Krupple-like factor 4) 과발현을 유도하여 연골세포에서 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현을 증가시켜 연골세포의 분화를 촉진하므로, 연골세포 분화 촉진 방법을 제공한다. Therefore, the present invention induces KLF-4 (Krupple-like factor 4) overexpression in chondrocytes and increases the expression of SOX-9, type II collagen or sulfated-proteeoglycan in chondrocytes. Since it promotes differentiation of chondrocytes, it provides a method for promoting chondrocyte differentiation.

도 1은 심바스타틴(Simvastatin)이 관여하는 연골세포 분화과정에서 KLF-4의 발현을 확인하였다.
도 2는 KLF-4와 SOX-9의 상호작용에 심바스타틴(Simvastatin)이 미치는 영향을 확인하였다.
도 3은 연골세포의 탈분화를 유도하기 위하여 연골세포를 계대배양 후 심바스타틴(Simvastatin)으로 유도한 KLF-4의 발현을 확인하였다.
도 4는 심바스타틴(Simvastatin)이 관여하는 연골세포 분화과정에서 cDNA를 이용하여 KLF-4를 증폭시키거나, siRNA를 이용하여 KLF-4를 녹다운(knockdown)시킨 효과를 확인하였다.
도 5는 심바스타틴(Simvastatin)이 관여하는 연골세포 분화과정에서 KLF-4와 SOX-9의 위치를 확인하였다.
Figure 1 confirmed the expression of KLF-4 in the chondrocyte differentiation process involving simvastatin (Simvastatin).
Figure 2 confirmed the effect of simvastatin (Simvastatin) on the interaction of KLF-4 and SOX-9.
Figure 3 confirmed the expression of KLF-4 induced by simvastatin (Simvastatin) after passage of chondrocytes in order to induce the differentiation of chondrocytes.
Figure 4 confirms the effect of amplifying KLF-4 using cDNA or knocking down KLF-4 using siRNA during chondrocyte differentiation involving simvastatin.
Figure 5 confirmed the location of KLF-4 and SOX-9 in the chondrocyte differentiation process involving simvastatin (Simvastatin).

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

상술한 바와 같이, 안전하면서도 효과적인 연골세포 분화 촉진방법에 대한 연구가 요구되고 있으나, 연골세포에서의 KLF-4의 역할에 대해서는 현재까지 연구되거나 보고된 바가 없다.As described above, studies on safe and effective method for promoting chondrocyte differentiation are required, but the role of KLF-4 in chondrocytes has not been studied or reported to date.

본 발명에 따른 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4) 과발현을 유도하는 단계를 포함하는, 연골세포 분화 촉진 방법은 연골세포에서 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현이 증가되어 연골세포의 분화를 촉진하므로, 연골세포 분화 촉진 방법으로서 효과적이다. Cartilage differentiation promoting method comprising the step of inducing KLF-4 (Kruppel-like factor 4) overexpression in chondrocytes according to the present invention is SOX-9, type II collagen or sulfated prothioglycans in chondrocytes Since the expression of (Sulfated-proteeoglycan) is increased to promote the differentiation of chondrocytes, it is effective as a method of promoting chondrocyte differentiation.

따라서, 본 발명은 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4) 과발현을 유도하는 단계;를 포함하는, 연골세포 분화 촉진 방법을 제공한다. Accordingly, the present invention provides a method for promoting chondrocyte differentiation, comprising: inducing KLF-4 (Kruppel-like factor 4) overexpression in chondrocytes.

본 발명의 상기 KLF-4를 과발현하는 것은 서열번호 1의 염기서열로 구성되는 KLF-4 유전자를 포함하는 KLF-4 발현 벡터를 연골세포에 형질감염(Transfection)하여 유도하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.Overexpressing the KLF-4 of the present invention is preferably induced by transfection of chondrocytes with a KLF-4 expression vector comprising a KLF-4 gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, but not limited thereto. It doesn't work.

본 발명의 상기 KLF-4를 과발현하는 것은 연골세포 내에 KLF-4을 암호화하는 유전자 염기서열을 직접 형질감염하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.Overexpressing the KLF-4 of the present invention is preferably one that directly transfects the gene sequence encoding KLF-4 in chondrocytes, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 분화 촉진된 연골세포는 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현 수준의 증가를 나타내는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.Preferably, the differentiation-promoting chondrocytes of the present invention show an increase in the expression level of SOX-9, type II collagen or sulfated-proteeoglycan, but is not limited thereto.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 심바스타틴(Simvastatin)이 관여하는 연골세포 분화과정에서 KLF-4의 발현을 확인하였다. SVT가 처리된 연골세포는 KLF-4와 Ⅱ형 콜라겐 및 황산화된 프로디오글리칸의 발현이 증가하는 것을 확인하였다(도 1). In a specific embodiment of the present invention, the present inventors confirmed the expression of KLF-4 in the chondrocyte differentiation process involving simvastatin. Cartilage cells treated with SVT were found to increase the expression of KLF-4 and type II collagen and sulfated prodioglycan (FIG. 1).

본 발명의 다른 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 KLF-4와 SOX-9의 상호작용에 심바스타틴(Simvastatin)이 미치는 영향을 확인하였다. SVT가 처리되는 경우 KLF-4와 SOX-9의 발현이 증가하고 핵에 함께 존재하는 반면, Ⅱ형 콜라겐은 세포질에 존재함을 확인하였다(도 2).In another specific embodiment of the present invention, the inventors confirmed the effect of simvastatin on the interaction of KLF-4 and SOX-9. Expression of KLF-4 and SOX-9 increased and coexisted in the nucleus when SVT was treated, whereas type II collagen was present in the cytoplasm (FIG. 2).

본 발명의 다른 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 연골세포의 탈분화를 유도하기 위하여 연골세포를 계대배양 후 심바스타틴(Simvastatin)으로 유도한 KLF-4의 발현을 확인하였다. 탈분화된 연골세포의 경우 Ⅱ형 콜라겐과 황산화된 프로티오글리칸의 발현량이 증가하였으며, SVT의 처리가 KLF-4의 발현양을 증가시키는 것을 확인하였다(도 3). In another specific embodiment of the present invention, the inventors confirmed the expression of KLF-4 induced by simvastatin after passage of chondrocytes in order to induce dedifferentiation of chondrocytes. In the case of dedifferentiated chondrocytes, the expression levels of type II collagen and sulfated prothioglycan were increased, and it was confirmed that the treatment of SVT increased the expression level of KLF-4 (FIG. 3).

본 발명의 다른 구체적인 실시예에서. 심바스타틴(Simvastatin)이 관여하는 연골세포 분화과정에서 서열번호 1의 cDNA를 이용하여 KLF-4를 증폭시키거나, siRNA를 이용하여 KLF-4를 녹다운(knockdown)시킨 효과를 확인하였다. KLF-4의 형질감염 방법과 관계없이 연골세포에서 과발현되는 경우 Ⅱ형 콜라겐 발현이 상승되었으며, KLF-4가 녹다운 되는 경우 Ⅱ형 콜라겐 발현이 현저히 감소하였다(도 4). In another specific embodiment of the present invention. Simulating the cartilage cell differentiation involving simvastatin (Simvastatin) amplified KLF-4 using the cDNA of SEQ ID NO: 1, or knockdown KLF-4 using siRNA was confirmed (knockdown) effect. Irrespective of the KLF-4 transfection method, expression of collagen II was elevated when overexpressed in chondrocytes, and expression of collagen II was significantly decreased when KLF-4 was knocked down (FIG. 4).

본 발명의 다른 구체적인 실시예에서, 심바스타틴(Simvastatin)이 관여하는 연골세포 분화과정에서 KLF-4와 SOX-9의 위치를 확인하였다. KLF-4의 발현은 SOX-9의 발현을 증가시키며 또한 핵에 함께 존재하게 되는 것을 확인하였다(도 5). In another specific embodiment of the present invention, the location of KLF-4 and SOX-9 was identified during chondrocyte differentiation involving simvastatin. Expression of KLF-4 increased the expression of SOX-9 and confirmed that it also coexisted in the nucleus (FIG. 5).

따라서, 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4) 과발현을 유도하는 단계를 포함하는, 연골세포 분화 촉진 방법은 연골세포에서 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현이 증가되어 연골세포의 분화를 촉진시킬 수 있다. Therefore, the method of promoting chondrocyte differentiation, comprising inducing KLF-4 (Kruppel-like factor 4) overexpression in chondrocytes, is characterized in that SOX-9, type II collagen or sulfated prothioglycan (Sulfated) in chondrocytes. increased expression of proteeoglycans can promote chondrocyte differentiation.

또한, 본 발명은 심바스타틴(Simvastatin)을 처리한 연골세포에서 KLF-4(Krupple-like factor 4) 과발현을 유도하는 단계;를 포함하는, 연골세포 분화 촉진 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for promoting chondrocyte differentiation, comprising: inducing overexpression of KLF-4 (Krupple-like factor 4) in chondrocytes treated with simvastatin.

본 발명의 상기 심바스타틴(Simvastatin)의 농도는 10 내지 100μM인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The concentration of simvastatin of the present invention (Simvastatin) is preferably 10 to 100μM, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 분화 촉진된 연골세포는 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현 수준의 증가를 나타내는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.Preferably, the differentiation-promoting chondrocytes of the present invention show an increase in the expression level of SOX-9, type II collagen or sulfated-proteeoglycan, but is not limited thereto.

따라서, SVT가 처리된 연골세포에서 KLF-4(Kruppel-like factor 4) 과발현을 유도하는 단계를 포함하는, 연골세포 분화 촉진 방법은 연골세포에서 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현이 증가되어 연골세포의 분화를 촉진시킬 수 있다. Therefore, the method of promoting chondrocyte differentiation, comprising inducing KLF-4 (Kruppel-like factor 4) overexpression in SVT-treated chondrocytes, is characterized in that SOX-9, type II collagen or sulfated prothiocation in chondrocytes. Increased expression of sulfated-proteeoglycan can promote the differentiation of chondrocytes.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as limited by these examples.

시료 및 처리 Sample and Processing

<1-1> 시료 <1-1> Sample

SVT는 시그마 알드리히(Sigma-Aldrich; Saint Louis, MO, USA)에서 구입했다. 세포를 50 μM의 SVT 또는 비히클(dimethyl sulfoxide, DMSO)로 24 시간 동안 처리하였다. 연골세포의 분화를 위해 소듐 니트로프루세이드(Sodium nitroprussade, SNP; Sigma Chemicals, St. Louis, MO, USA)를 사용하였다. KLF-4 cDNA(GFP-태그) 및 pCMV-AC6 벡터는 오리진 테크놀로지(Origene technologies; Rockville, MD, USA)로부터 구입하였다. KLF-4 siRNA는 바이오니아(Bioneer; Daejeon, Korea)로부터 입수하였다. 터포팩트 트랜스팩션 시약(TurboFect transfection; Fisher Thermo Scientific, Waltham, MA, USA)을 사용하여 제조사의 지침에 따라 cDNA 및 siRNA의 형질 감염을 수행하였다.SVT was purchased from Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA). Cells were treated with 50 μM SVT or vehicle (dimethyl sulfoxide, DMSO) for 24 hours. Sodium nitroprussade (SNP; Sigma Chemicals, St. Louis, MO, USA) was used for the differentiation of chondrocytes. KLF-4 cDNA (GFP-tag) and pCMV-AC6 vectors were purchased from Origene technologies (Rockville, MD, USA). KLF-4 siRNA was obtained from Bioneer (Daejeon, Korea). Transfection of cDNA and siRNA was performed using TurpFect transfection reagent (TurboFect transfection; Fisher Thermo Scientific, Waltham, Mass., USA) according to the manufacturer's instructions.

<1-2> 토끼 관절 연골 세포의 분리 및 단층 배양<1-2> Isolation and Monolayer Culture of Rabbit Joint Cartilage Cells

뉴질랜드 흰 토끼(2주령)는 코텍(평택, 대한민국)에서 구입했다. 동물을 에테르 마취로 희생시킨 후, 75 % 에탄올로 소독하고 페니실린(100 units/mL) 및 스트렙토 마이신(100㎍/mL)을 함유하는 PBS로 헹구었다. 연골 조직을 1 ~ 3 mm2의 작은 조각으로 자르고, 37 ℃에서 7시간 동안 0.2 % 콜라게네이즈 Ⅱ(collagenase Ⅱ; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)가 함유 된 DMEM으로 분해하고 1000 rpm 에서 10분 동안 원심분리 하였다. 원심 분리 후, 10 %(v/v) 소 태아 혈청, 페니실린(50 units/mL), 및 스트렙토마이신(50㎍ mL)을 보충한 DMEM에 세포(2×104 세포/접시)를 재현탁하고, 37 ℃에서 5 % CO2 배양기에서 단층배양 하였다. 하루동안 배양한 후, 연골 세포가 배양 접시의 벽에 부착되었으며, 매질을 2일마다 교체하였다. 뻗어있는 세포는 불규칙한 스핀들 또는 다각형 모양을 보였다. 후속 실험은 적어도 3번 독립적으로 수행되었다. 본 발명은 프로토콜은 공주 대학교 윤리위원회의 승인을 받았다.New Zealand white rabbits (2 weeks old) were purchased from Kotec (Pyeongtaek, South Korea). Animals were sacrificed with ether anesthesia, then disinfected with 75% ethanol and rinsed with PBS containing penicillin (100 units / mL) and streptomycin (100 μg / mL). Chondrocytes are cut into small pieces of 1 to 3 mm 2 , digested with DMEM containing 0.2% collagenase II (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) for 7 hours at 37 ° C. and 1000 Centrifugation was performed for 10 minutes at rpm. After centrifugation, cells (2 × 10 4 cells / dish) were resuspended in DMEM supplemented with 10% (v / v) fetal bovine serum, penicillin (50 units / mL), and streptomycin (50 μg mL). , Monolayer culture in 5% CO 2 incubator at 37 ℃. After incubation for one day, chondrocytes were attached to the wall of the culture dish and the medium was changed every two days. Stretched cells showed irregular spindles or polygonal shapes. Subsequent experiments were performed at least three times independently. The present invention protocol was approved by Gongju University Ethics Committee.

SVT가SVT Ⅱ형 콜라겐과  Type II collagen KLFKLF -4의 발현을 촉진하는지 여부Whether to promote the expression of -4

본 발명자들은 KLF-4와 연골 세포 분화 사이의 상관관계를 결정하기 위해 연골 세포의 분화를 검사했다. 연골 세포의 분화 상태는 Ⅱ형 콜라겐 및 황산화된 프로테오 글라이칸 합성의 발현을 조사하여 확인하였다.We examined the differentiation of chondrocytes to determine the correlation between KLF-4 and chondrocyte differentiation. The differentiation state of chondrocytes was confirmed by examining the expression of type II collagen and sulfated proteoglycan synthesis.

구체적으로, 일차 배양에서 토끼의 관절 연골 세포를 SVT로 처리하고 KLF-4와 Ⅱ형 콜라겐 발현을 웨스턴 블랏 분석 및 알시안 블루(Alcian blue) 염색으로 확인하였다. Specifically, rabbit articular chondrocytes were treated with SVT in primary culture and KLF-4 and type II collagen expression was confirmed by Western blot analysis and Alcian blue staining.

웨스턴 블랏 분석은, 총 단백질은 연골 세포에서 수확하고, 동량의 단백질 (20 ~ 40 μg)을 8% 소듐 데도실 설페이트(sodium dodecyl sulfate; SDS)-폴리 아크릴 아미드 겔 전기영동(PAGE)으로 분리하고 니트로 셀룰로오스 막으로 옮겼다. 멤브레인을 트리스 완충 식염수-0.01 % 트윈 20(TBST, pH 8.0) 완충액 중 5%(w/v) 탈지 분유로 실온에서 1시간 동안 블로킹 한 다음, 일차 항체로 하루동안 배양하였다. 사용한 항체는 다음과 같다: 염소 항-콜라겐 Ⅱ형 단일 클론 항체 (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA, SC-7764, 0.2 μg/mL); 토끼 항-KLF-4 폴리클로날 항체(Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA, SC-20691, 0.2 μg/mL); 마우스 anti-GAPDH(Santa Cruz Biotechnology; SC-166545; 0.2 μg/㎖); 항-토끼 IgG(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA; A0545; 80 ng/mL); 항 염소 IgG (Chemicon International, Billerica, MA, USA, AP106P, 40 ng/mL); 및 항 마우스 IgG(Enzo Life Sciences International, Farmingdale, NY, USA, ADI-SAB-100, 80 ng/mL)를 포함한다. TBST로 10분간 3회 세척 한 후, 막을 2차 겨자무과산화효소-결합 항체로 2시간 동안 항온처리 하였다. 향상된 화학 발광 시약(Dogen, Seoul, Republic of Korea)을 사용하여 반응성 밴드를 시각화하였고 LAS4000 카메라 시스템(Fuji Film, Tokyo, Japan)을 사용하여 정량화하였다. Western blot analysis showed that total protein was harvested from chondrocytes and the same amount of protein (20-40 μg) was separated by 8% sodium dodecyl sulfate (SDS) -polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and Transferred to nitro cellulose membrane. The membranes were blocked for 1 hour at room temperature with 5% (w / v) skim milk powder in Tris buffered saline-0.01% Tween 20 (TBST, pH 8.0) buffer and then incubated with primary antibody for one day. Antibodies used were as follows: goat anti-collagen type II monoclonal antibody (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA, SC-7764, 0.2 μg / mL); Rabbit anti-KLF-4 polyclonal antibody (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA, SC-20691, 0.2 μg / mL); Mouse anti-GAPDH (Santa Cruz Biotechnology; SC-166545; 0.2 μg / ml); Anti-rabbit IgG (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA; A0545; 80 ng / mL); Anti goat IgG (Chemicon International, Billerica, MA, USA, AP106P, 40 ng / mL); And anti mouse IgG (Enzo Life Sciences International, Farmingdale, NY, USA, ADI-SAB-100, 80 ng / mL). After washing three times with TBST for 10 minutes, the membrane was incubated with secondary mustard peroxidase-binding antibody for 2 hours. Reactive bands were visualized using an improved chemiluminescent reagent (Dogen, Seoul, Republic of Korea) and quantified using the LAS4000 camera system (Fuji Film, Tokyo, Japan).

알시안블루 염색의 경우, 세포(P0)를 PBS 중 3.5% 파라포름알데하이드(paraformaldehyde)로 15분간 고정하고 3% 아세트산 중 1% 알시안블루로 하루동안 염색하고 0.1N HCl로 3회 세척하였다. 염색된 세포를 증류수로 3회 세척하고 6M 구아니딘 HCl을 6시간 동안 첨가하였다. 황산화 프로티오글라이칸(sulfated-proteoglycans)의 생산은 595nm에서 측정되었다. 데이터는 최소 4회의 독립적인 실험 결과를 나타낸다.For alcianblue staining, cells (P0) were fixed for 15 min with 3.5% paraformaldehyde in PBS, stained with 1% alcianblue in 3% acetic acid for 1 day and washed three times with 0.1N HCl. Stained cells were washed three times with distilled water and 6M guanidine HCl was added for 6 hours. The production of sulfated-proteoglycans was measured at 595 nm. The data represents the results of at least four independent experiments.

그 결과, [도 1]에서 나타난 바와 같이, SVT를 처리한 연골 세포는 KLF-4의 상향 조절과 용량 및 시간 의존적으로 일치하는 Ⅱ형 콜라겐 발현을 보였다(도 1A 및 B). Ⅱ형 콜라겐의 발현과 일치하여, SVT 처리된 연골세포는 황산화 프로테오글리칸에 대한 향상된 알시안 블루 염색을 보였다(도 1C). 이러한 결과는 KLF-4 발현이 SVT 처리된 1차 배양 토끼 관절 연골 세포에서 증가함을 보여 주며 KLF-4 발현과 연골 세포 분화 사이의 관련성을 시사한다. As a result, as shown in FIG. 1, SVT-treated chondrocytes showed type II collagen expression consistent with upregulation of KLF-4 in a dose- and time-dependent manner (FIGS. 1A and B). Consistent with the expression of type II collagen, SVT treated chondrocytes showed enhanced alcian blue staining for sulfated proteoglycans (FIG. 1C). These results show that KLF-4 expression is increased in SVT treated primary cultured rabbit articular chondrocytes, suggesting a relationship between KLF-4 expression and chondrocyte differentiation.

SVT가SVT KLFKLF -4와 SOX-9의 상호작용에 미치는 영향 확인The impact of SO-4 on SOX-9 interaction

<3-1> RT-<3-1> RT- PCRPCR 검사  inspection

본발명의 KLF-4 발현과 분화 사이의 연관성을 결정하기 위해 연골 세포를 SVT로 처리하고 연골 세포 표지자 Ⅱ형 콜라겐, SOX-9 및 KLF-4의 발현을 RT-PCR로 검사하였다. To determine the association between KLF-4 expression and differentiation of the present invention, chondrocytes were treated with SVT and the expression of chondrocyte markers type II collagen, SOX-9 and KLF-4 were examined by RT-PCR.

구체적으로, RT-PCR을 수행하기 위하여 TRIzol 시약(Life Technologies, Gaithersburg, MD, USA)을 사용하여 세포로부터 총 RNA를 추출하였다. 역전사 및 cDNA 합성은 Maxime ™ RT premix 키트(iNtRON Biotechnology, 성남)를 사용하였으며, RNA(0.2 μg)를 제조사의 지시에 따라 cDNA로 역전사시켰다. 사용된 프라이머 는 하기 [표 1]과 같으며, 이때 각각의 어닐링(annealing) 온도와 사이클 수는 Ⅱ형 콜라겐은 52 ℃ 및 27 사이클, SOX-9 는 62 ℃ 및 27 사이클, KLF-4는 52 ℃ 및 27 사이클, GAPDH는 56 ℃ 및 25 사이클이다.Specifically, total RNA was extracted from cells using TRIzol reagent (Life Technologies, Gaithersburg, MD, USA) to perform RT-PCR. Reverse transcription and cDNA synthesis were performed using the Maxime ™ RT premix kit (iNtRON Biotechnology, Seongnam), and RNA (0.2 μg) was reverse transcribed into cDNA according to the manufacturer's instructions. Primers used are shown in Table 1 below, wherein the annealing temperature and the number of cycles were 52 ° C and 27 cycles for type II collagen, 62 ° C and 27 cycles for SOX-9, and 52 cycles for KLF-4. ° C and 27 cycles, GAPDH is 56 ° C and 25 cycles.

대상object 길이Length 방향direction 서열order 서열목록 번호 SEQ ID NO: Ⅱ형 콜라겐
Type II collagen
370 bp
370 bp
정방향Forward direction 5'-GAC CCC ATG CAG TAC ATG CG-3 '5'-GAC CCC ATG CAG TAC ATG CG-3 '' 22
역방향Reverse 5'-AGC CGC CAT TGA TGG TCT CC-3 '5'-AGC CGC CAT TGA TGG TCT CC-3 '' 33 SOX-9
SOX-9
386 bp
386 bp
정방향Forward direction 5'-GAC CCC ATG CAG TAC ATG CG-3 '5'-GAC CCC ATG CAG TAC ATG CG-3 '' 44
역방향Reverse 5'-AGC CGC CAT TGA TGG TCT CC-3'5'-AGC CGC CAT TGA TGG TCT CC-3 ' 55 KLF-4
KLF-4
253 bp253 bp 정방향Forward direction 5'-AGC TCA TGC CAC CGG GTT C-3'5'-AGC TCA TGC CAC CGG GTT C-3 ' 66
역방향Reverse 5'-GTG TGT TTG CGG TAG TGC CTG-3'5'-GTG TGT TTG CGG TAG TGC CTG-3 ' 77 GAPDH
GAPDH
299 bp
299 bp
정방향Forward direction 5'-TCA CCA TCT TCC AGG AGC GA-3 '5'-TCA CCA TCT TCC AGG AGC GA-3 '' 88
역방향Reverse 5'-CAC AAT GCC GAA GTG GTC GT-3'5'-CAC AAT GCC GAA GTG GTC GT-3 ' 99

증폭된 DNA 산물은 1% 아가로스 겔에서 분리하고 EcodyeTM 핵산 염색 용액(BioFact, 대전, 대한민국)으로 염색 하였다. GAPDH의 발현 수준을 기준으로 표적 유전자의 mRNA를 표준화 한 후, 이를 정량적으로 계산하였다. The amplified DNA product was isolated on 1% agarose gel and stained with EcodyeTM nucleic acid staining solution (BioFact, Daejeon, Korea). The mRNA of the target gene was normalized based on the expression level of GAPDH and then quantitatively calculated.

그 결과, [도 2A]에 나타난 바와 같이, 세포를 SVT로 처리하였을 때 Ⅱ형 콜라겐, SOX-9, KLF-4 발현이 증가했다.As a result, as shown in [FIG. 2A], when the cells were treated with SVT, type II collagen, SOX-9, and KLF-4 expression increased.

<3-2> IP 분석<3-2> IP Analysis

본 발명자들은, 상기 실시예<3-1>의 결과가 KLF-4와 SOX-9 사이의 기능적 연관성을 확립하고 KLF-4가 연골 세포의 분화에 어떤 역할을 할 수 있는지 조사하고자, 전체 세포 추출물을 수집하고 IP 분석을 수행했다.The inventors of the present invention wished to establish a functional link between KLF-4 and SOX-9 and to investigate how KLF-4 may play a role in the differentiation of chondrocytes. Collected and performed IP analysis.

구체적으로, IP분석을 위해 먼저 세포 추출물을 IP 완충액(20 mM 트리스 -HCl pH 8.0, 137 mM NaCl, 10% 글리세롤, 1% NP-40, 2 mM EDTA)으로 제조한 다음 용해시켰다. 상등액에 항 SOX-9 항체 및 단백질 G 비드(GenDEPOT, Barker, TX, USA)를 가하고 하루동안 배양하였다. 사용된 항체는 다음과 같다: 염소 항 SOX-9 다클론 항체(Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA, SC-17340, 0.2 μg/mL). IP 분획은 항-KLF-4 항체를 사용하여 상기 [실시예 2]에 기재된 웨스턴 블랏 분석법과 동일한 방법으로 분석하였다. 이때, SNP는 SOX-9 발현을 감소시켜 연골 세포의 분화를 조절하는 것으로 알려진 산화질소 공여자이므로, SOX-9 발현에 대한 음성 대조군으로서 SNP 처리된 연골 세포를 사용했다.Specifically, for IP analysis, cell extracts were first prepared with IP buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.0, 137 mM NaCl, 10% glycerol, 1% NP-40, 2 mM EDTA) and then lysed. Antisox-9 antibody and protein G beads (GenDEPOT, Barker, TX, USA) were added to the supernatant and incubated for one day. The antibodies used were as follows: Goat anti SOX-9 polyclonal antibody (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA, SC-17340, 0.2 μg / mL). IP fractions were analyzed using the anti-KLF-4 antibody in the same manner as the Western blot assay described in Example 2 above. Since SNP is a nitric oxide donor known to reduce SOX-9 expression and regulate chondrocyte differentiation, SNP treated chondrocytes were used as a negative control for SOX-9 expression.

그 결과, [도 2B]에 나타난 바와 같이, KLF-4와 SOX-9 사이의 상호 작용이 연골 세포에서 SVT 처리에 의해 유의하게 유도된다는 것을 발견했다.As a result, as shown in [FIG. 2B], it was found that the interaction between KLF-4 and SOX-9 was significantly induced by SVT treatment in chondrocytes.

<3-3> <3-3> 면역형광Immunofluorescence 염색 dyeing

본 발명자들은, KLF-4와 Ⅱ형 콜라겐의 발현장소를 확인하기 위하여 면역형광 염색방법을 수행하였다. The present inventors performed an immunofluorescent staining method to confirm the expression sites of KLF-4 and type II collagen.

구체적으로, 면역형광 염색을 수행하기 위해 연골 세포는 미리 설정된 멸균 된 커버 슬립이 있는 35mm 접시에 2×104 세포의 농도로 접목시켰다. 세포가 부착된 후 PBS로 세척하고 3.5% 파라 포름알데히드로 30분간 고정시켰다. PBS로 3회 세척한 후, 세포를 5% BSA로 37 ℃에서 1시간 동안 블로킹시켰다. 샘플을 1차 항체(Mouse Anti-COL2A1 /Ⅱ형 콜라겐, MAB8887; 0.2 μg/mL)와 함께 4℃에서 하루동안 배양했다. 그 후 세포를 퍼옥시다아제 결합(peroxidase-conjugated) 2차 항체와 함께 37 ℃에서 1시간 동안 항온배양한 후 실온에서 5분 동안 4',6--다이아미노-2페닐인돌(4',6-diamidino-2-phenylindole, DAPI; Invitrogen, Burlington, ON, 캐나다)으로 세포를 대조염색 하였다. 면역형광은 BX51 형광 현미경(Olympus, Tokyo, Japan)을 사용하여 관찰하였다. 연골 기질은 Ⅱ형 콜라겐이 풍부하기 때문에 그 성분의 합성과 분비는 연골 세포의 분화 표현형을 확인하기 위한 특정 마커로 사용될 수 있다.Specifically, to perform immunofluorescence staining, chondrocytes were grafted at a concentration of 2 × 10 4 cells in a 35 mm dish with a pre-set sterile cover slip. After attaching the cells, the cells were washed with PBS and fixed in 3.5% paraformaldehyde for 30 minutes. After washing three times with PBS, cells were blocked with 5% BSA at 37 ° C. for 1 hour. Samples were incubated with primary antibodies (Mouse Anti-COL2A1 / II collagen, MAB8887; 0.2 μg / mL) for 1 day at 4 ° C. Cells were then incubated with peroxidase-conjugated secondary antibody for 1 hour at 37 ° C. and then 4 ', 6--diamino-2phenylindole (4', 6- for 5 minutes at room temperature). Cells were counterstained with diamidino-2-phenylindole, DAPI; Invitrogen, Burlington, ON, Canada). Immunofluorescence was observed using a BX51 fluorescence microscope (Olympus, Tokyo, Japan). Since the cartilage matrix is rich in type II collagen, the synthesis and secretion of its components can be used as specific markers to confirm the differentiation phenotype of cartilage cells.

그 결과, [도 2C]에 나타난 바와 같이 KLF-4는 핵 주변에 국한되었지만, Ⅱ형 콜라겐은 주로 세포질에 존재하였다. 반면, [도 2D]에 나타난 바와 같이, SOX-9는 핵에서 KLF-4와 공존하였다.As a result, as shown in FIG. 2C, KLF-4 was localized around the nucleus, but type II collagen was mainly present in the cytoplasm. In contrast, as shown in [FIG. 2D], SOX-9 coexisted with KLF-4 in the nucleus.

SVT가SVT 연속적으로 분화된 연골세포에서  In continuously differentiated chondrocytes KLFKLF -4를 상향조절하는지 Up to -4? 여부확인Check whether

단층 배양에서 연속적인 실험은 연골 세포에서 분화된 표현형의 손실을 초래하는 것으로 알려져있다. 본 발명자들은 KLF-4가 SVT에 의해 유발된 Ⅱ형 콜라겐 발현을 양성으로 조절하는지를 결정하기 위해, 단층 배양에서 연장된 단계를 통하여 탈분화된 연골세포에 대한 이 마커의 영향을 확인하였다.Continuous experiments in monolayer cultures are known to result in the loss of differentiated phenotype in chondrocytes. We identified the effect of this marker on dedifferentiated chondrocytes through prolonged steps in monolayer cultures to determine if KLF-4 positively regulates type II collagen expression induced by SVT.

구체적으로, [실시예 2]의 웨스턴 블럿 분석방법과 알시안 블루 염색방법을 이용하였다. Specifically, Western blot analysis method and Alsian blue staining method of [Example 2] were used.

그 결과, [도 3]에 나타난 바와 같이 SVT는 대조군의 분화된 연골 세포에 비해 Ⅱ형 콜라겐 발현과 관련 황산화된 프로티오글라이칸 합성을 증가시켰다. 웨스턴 블랏 분석은, 연골 세포의 분화 과정에서 SVT가 KLF-4의 점진적인 증가를 매개한다는 것을 보여 주었다. 이러한 결과는 KLF-4가 탈분화를 지연시켜 연골 세포의 분화를 유지할 수도 있음을 나타낸다.As a result, as shown in FIG. 3, SVT increased sulfated prothioglycan synthesis associated with type II collagen expression compared to the differentiated chondrocytes of the control group. Western blot analysis showed that SVT mediates the gradual increase of KLF-4 during the differentiation of chondrocytes. These results indicate that KLF-4 may delay dedifferentiation to maintain differentiation of chondrocytes.

심바스타틴Simvastatin (( SVTSVT ) 매개 연골 세포 분화에 A) mediated chondrocyte differentiation KLFKLF -4의 과발현 또는 녹다운의 효과Effect of Overexpression or Knockdown of -4

<5-1> <5-1> KLFKLF -4 cDNA의 형질 감염을 통한 Through transfection of -4 cDNA KLFKLF -4의 과발현Overexpression of -4

본 발명자들은 KLF-4의 과발현이 연골세포 분화에 미치는 효과를 확인하기 위하여, KLF-4의 cDNA(서열번호 1)을 형질 감염시켰다. In order to confirm the effect of overexpression of KLF-4 on chondrocyte differentiation, we transfected cDNA (SEQ ID NO: 1) of KLF-4.

구체적으로, [실시예 2]의 웨스턴 블럿 분석방법과 알시안 블루 염색방법을 이용하였다. Specifically, Western blot analysis method and Alsian blue staining method of [Example 2] were used.

그 결과, [도 4A]에 나타난 바와 같이, SVT 처리 대조군 세포에서의 발현과 비교하여 Ⅱ형 콜라겐 상향 조절을 유도하였다. SVT가 없는 경우 pCMV6 벡터로 형질 감염된 연골 세포와 KLF-4 cDNA로 형질 감염된 연골 세포 사이에는 세포 생존율에 유의한 차이가 없었다. 이와 같은 맥락으로, [도 4B]에 나타나는 바와 같이, RT-PCR은 연골 세포에서 KLF-4 mRNA의 이소성 발현이 Ⅱ형 콜라겐 발현을 증가시키는 것을 보여 주었다.As a result, as shown in [FIG. 4A], type II collagen upregulation was induced as compared to expression in SVT treated control cells. In the absence of SVT, there was no significant difference in cell viability between chondrocytes transfected with pCMV6 vector and chondrocytes transfected with KLF-4 cDNA. In this context, as shown in FIG. 4B, RT-PCR showed that ectopic expression of KLF-4 mRNA in chondrocytes increased type II collagen expression.

<5-2> <5-2> siRNA를siRNA 통한  through KLFKLF -4 녹다운(knockdown)-4 knockdown

본 발명자들은, 상기 실시예 <5-1>의 결과를 더 조사하기 위해 KLF-4 siRNA를 연골 세포에 도입하여 단백질 수준을 낮추는 보완 실험을 수행했다.In order to further investigate the results of Example <5-1>, the inventors performed a complementary experiment in which KLF-4 siRNA was introduced into chondrocytes to lower protein levels.

구체적으로, Ⅱ형 콜라겐, KLF-4 및 GAPDH의 발현은 [실시예 2]의 웨스턴 블랏 분석 방법 및 [실시예 3]의 RT-PCR 방법으로 확인하였다. 항산화된 프로티오글리칸의 합성은 [실시예 2]의 알시안 블루 염색법으로 확인하였다. Specifically, expression of collagen II, KLF-4 and GAPDH was confirmed by Western blot analysis method of [Example 2] and RT-PCR method of [Example 3]. The synthesis of antioxidant prothioglycans was confirmed by the Alcian blue staining method of [Example 2].

그 결과, [도 4C]에 나타난 바와 같이, siRNA로 녹다운(knockdown)된 KLF-4로 인하여 연골세포에서 SVT에 의해 유발되는 Ⅱ형 콜라겐이 현저히 감소하였다. 알시안 블루 염색은 또한 KLF-4 cDNA 형질 감염 후 SVT 처리를 한 KLF-4가 SVT 단독 조건에 비해 염색이 24% 증가한다는 것을 보여 주었다. 대조적으로, [도 4D]에 나타나는 바와 같이, KLF-4의 넉다운은 SVT 유도 황산화 프로티오글라이칸의 합성을 완전히 막았다. 이러한 결과는 SVT 유도 연골 세포의 분화에 KLF-4의 상향 조절이 필요하고 외인성 KLF-4가 이 과정을 증가시킬 수 있음을 나타낸다.As a result, as shown in [FIG. 4C], type II collagen induced by SVT in chondrocytes was significantly reduced due to KLF-4 knocked down with siRNA. Alcian blue staining also showed that KLF-4 treated with SVT after KLF-4 cDNA transfection increased 24% staining compared to SVT alone. In contrast, as shown in [FIG. 4D], knockdown of KLF-4 completely prevented the synthesis of SVT induced sulfated prothioglycans. These results indicate that upregulation of KLF-4 is required for the differentiation of SVT-induced chondrocytes and that exogenous KLF-4 may increase this process.

<5-3> <5-3> 심바스타틴Simvastatin (( SVTSVT )-매개 연골 세포 분화에서 ) -In mediated chondrocyte differentiation KLFKLF -4와 SOX-9의 위치Location of -4 and SOX-9

구체적으로, 실시예 <3-3>의 면역형광염색 방법을 이용하여 KLF-4와 SOX-9가 발현되는 위치를 확인하였다.Specifically, the position where KLF-4 and SOX-9 are expressed using the immunofluorescent staining method of Example <3-3> was confirmed.

그 결과, [도 5]에 나타나는 바와 같이 SVT 처리된 연골세포의 핵에 KLF-4와 SOX-9가 함께 존재함을 확인하였다. KLF-4 cDNA의 형질 감염을 통한 이소성 KLF-4 발현은 SVT 처리된 세포에 비해 SOX-9이 핵에 존재하도록 하였다. 이 결과는 SVT 매개 분화에서 KLF-4와 SOX-9 사이의 연관성을 나타낸다.As a result, it was confirmed that KLF-4 and SOX-9 are present in the nucleus of the SVT-treated chondrocytes as shown in FIG. 5. Ectopic KLF-4 expression through transfection of KLF-4 cDNA allowed SOX-9 to be present in the nucleus compared to SVT treated cells. This result shows an association between KLF-4 and SOX-9 in SVT mediated differentiation.

<110> KONGJU NATIONAL UNIVERSITY INDUSTRY-UNIVERSITY COOPERATION FOUNDATION <120> Method for stimulating chondrogenesis by using KLF-4 <130> 1063544 <160> 9 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1437 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KLF-4_cDNA <400> 1 atgaggcagc cacctggcga gtctgacatg gctgtcagcg acgcgctgct cccatctttc 60 tccacgttcg cgtctggccc ggcgggaagg gagaagacac tgcgtcaagc aggtgccccg 120 aataaccgct ggcgggagga gctctcccac atgaagcgac ttcccccagt gcttcccggc 180 cgcccctatg acctggcggc ggcgaccgtg gccacagacc tggagagcgg cggagccggt 240 gcggcttgcg gcggtagcaa cctggcgccc ctacctcgga gagagaccga ggagttcaac 300 gatctcctgg acctggactt tattctctcc aattcgctga cccatcctcc ggagtcagtg 360 gccgccaccg tgtcctcgtc agcgtcagcc tcctcttcgt cgtcgccgtc gagcagcggc 420 cctgccagcg cgccctccac ctgcagcttc acctatccga tccgggccgg gaacgacccg 480 ggcgtggcgc cgggcggcac gggcggaggc ctcctctatg gcagggagtc cgctccccct 540 ccgacggctc ccttcaacct ggcggacatc aacgacgtga gcccctcggg cggcttcgtg 600 gccgagctcc tgcggccaga attggacccg gtgtacattc cgccgcagca gccgcagccg 660 ccaggtggcg ggctgatggg caagttcgtg ctgaaggcgt cgctgagcgc ccctggcagc 720 gagtacggca gcccgtcggt catcagcgtc agcaaaggca gccctgacgg cagccacccg 780 gtggtggtgg cgccctacaa cggcgggccg ccgcgcacgt gccccaagat caagcaggag 840 gcggtctctt cgtgcaccca cttgggcgct ggaccccctc tcagcaatgg ccaccggccg 900 gctgcacacg acttccccct ggggcggcag ctccccagca ggactacccc gaccctgggt 960 cttgaggaag tgctgagcag cagggactgt caccctgccc tgccgcttcc tcccggcttc 1020 catccccacc cggggcccaa ttacccatcc ttcctgcccg atcagatgca gccgcaagtc 1080 ccgccgctcc attaccaaga gctcatgcca cccggttcct gcatgccaga ggagcccaag 1140 ccaaagaggg gaagacgatc gtggccccgg aaaaggaccg ccacccacac ttgtgattac 1200 gcgggctgcg gcaaaaccta cacaaagagt tcccatctca aggcacacct gcgaacccac 1260 acaggtgaga aaccttacca ctgtgactgg gacggctgtg gatggaaatt cgcccgctca 1320 gatgaactga ccaggcacta ccgtaaacac acggggcacc gcccgttcca gtgccaaaaa 1380 tgcgaccgag cattttccag gtcggaccac ctcgccttac acatgaagag gcatttt 1437 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> type2_collagen_primer_F <400> 2 gaccccatgc agtacatgcg 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> type2_collagen_primer_R <400> 3 agccgccatt gatggtctcc 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX9_primer_F <400> 4 gaccccatgc agtacatgcg 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX9_primer_R <400> 5 agccgccatt gatggtctcc 20 <210> 6 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KLF-4_primer_F <400> 6 agctcatgcc accgggttc 19 <210> 7 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KLF-4_primer_R <400> 7 gtgtgtttgc ggtagtgcct g 21 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_primer_F <400> 8 tcaccatctt ccaggagcga 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_primer_R <400> 9 cacaatgccg aagtggtcgt 20 <110> KONGJU NATIONAL UNIVERSITY INDUSTRY-UNIVERSITY COOPERATION FOUNDATION <120> Method for stimulating chondrogenesis by using KLF-4 <130> 1063544 <160> 9 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1437 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KLF-4_cDNA <400> 1 atgaggcagc cacctggcga gtctgacatg gctgtcagcg acgcgctgct cccatctttc 60 tccacgttcg cgtctggccc ggcgggaagg gagaagacac tgcgtcaagc aggtgccccg 120 aataaccgct ggcgggagga gctctcccac atgaagcgac ttcccccagt gcttcccggc 180 cgcccctatg acctggcggc ggcgaccgtg gccacagacc tggagagcgg cggagccggt 240 gcggcttgcg gcggtagcaa cctggcgccc ctacctcgga gagagaccga ggagttcaac 300 gatctcctgg acctggactt tattctctcc aattcgctga cccatcctcc ggagtcagtg 360 gccgccaccg tgtcctcgtc agcgtcagcc tcctcttcgt cgtcgccgtc gagcagcggc 420 cctgccagcg cgccctccac ctgcagcttc acctatccga tccgggccgg gaacgacccg 480 ggcgtggcgc cgggcggcac gggcggaggc ctcctctatg gcagggagtc cgctccccct 540 ccgacggctc ccttcaacct ggcggacatc aacgacgtga gcccctcggg cggcttcgtg 600 gccgagctcc tgcggccaga attggacccg gtgtacattc cgccgcagca gccgcagccg 660 ccaggtggcg ggctgatggg caagttcgtg ctgaaggcgt cgctgagcgc ccctggcagc 720 gagtacggca gcccgtcggt catcagcgtc agcaaaggca gccctgacgg cagccacccg 780 gtggtggtgg cgccctacaa cggcgggccg ccgcgcacgt gccccaagat caagcaggag 840 gcggtctctt cgtgcaccca cttgggcgct ggaccccctc tcagcaatgg ccaccggccg 900 gctgcacacg acttccccct ggggcggcag ctccccagca ggactacccc gaccctgggt 960 cttgaggaag tgctgagcag cagggactgt caccctgccc tgccgcttcc tcccggcttc 1020 catccccacc cggggcccaa ttacccatcc ttcctgcccg atcagatgca gccgcaagtc 1080 ccgccgctcc attaccaaga gctcatgcca cccggttcct gcatgccaga ggagcccaag 1140 ccaaagaggg gaagacgatc gtggccccgg aaaaggaccg ccacccacac ttgtgattac 1200 gcgggctgcg gcaaaaccta cacaaagagt tcccatctca aggcacacct gcgaacccac 1260 acaggtgaga aaccttacca ctgtgactgg gacggctgtg gatggaaatt cgcccgctca 1320 gatgaactga ccaggcacta ccgtaaacac acggggcacc gcccgttcca gtgccaaaaa 1380 tgcgaccgag cattttccag gtcggaccac ctcgccttac acatgaagag gcatttt 1437 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> type2_collagen_primer_F <400> 2 gaccccatgc agtacatgcg 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial 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Claims (7)

i) 인 비트로(in vitro) 상에서 연골세포 내에 KLF-4을 암호화하는 유전자 염기서열을 직접 형질감염하는 단계; 및
ii) 10 내지 100 μM 농도의 심바스타틴(Simvastatin)을 상기 단계 i)의 연골세포에 처리하여 KLF-4(Kruppel-like factor 4)의 과발현을 유도하는 단계; 를 포함하는
연골세포의 SOX-9, Ⅱ형 콜라겐 또는 황산화된 프로티오글라이칸(Sulfated-proteeoglycan)의 발현 수준을 증가시키는 방법.
i) directly transfecting the gene sequence encoding KLF-4 in chondrocytes in vitro; And
ii) inducing overexpression of KLF-4 (Kruppel-like factor 4) by treating simulstatin at a concentration of 10-100 μM to the chondrocytes of step i); Containing
A method of increasing the expression level of SOX-9, type II collagen or sulfated-proteeoglycan in chondrocytes.
제1항에 있어서, 상기 단계 i)의 형질감염은 서열번호 1의 염기서열로 구성되는 KLF-4 유전자를 포함하는 KLF-4 발현 벡터를 연골세포에 형질감염(Transfection)하여 유도하는 것을 특징으로 하는 방법.


According to claim 1, wherein the transfection of step i) is characterized in that by inducing the transfection (transfection) to the chondrocytes KLF-4 expression vector comprising a KLF-4 gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: How to.


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