KR102015562B1 - Composition for inducing differentiation of hepatocyte-like cells having polarity and differentiation method of hepatocyte-like cells using the same - Google Patents

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KR102015562B1 KR1020170165017A KR20170165017A KR102015562B1 KR 102015562 B1 KR102015562 B1 KR 102015562B1 KR 1020170165017 A KR1020170165017 A KR 1020170165017A KR 20170165017 A KR20170165017 A KR 20170165017A KR 102015562 B1 KR102015562 B1 KR 102015562B1
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Abstract

본 발명은 극성을 갖는 간세포 유사세포로의 분화를 유도하는 조성물 및 상기 조성물을 이용한 간세포 유사세포로의 분화 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 간 모세포를 분화시키는 과정 중에 처리하면 분화된 간세포 유사세포가 간세포와 형태가 유사하고, EMT를 억제함으로써 극성을 가지며, 간세포 마커 단백질 및 유전자의 발현이 증가하고, 간의 기능적 특성을 나타냄으로써, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물은 간 모세포로부터 간세포 유사세포를 분화시키기 위한 조성물로서 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a composition for inducing differentiation into hepatocyte-like cells having polarity and a method for differentiation into hepatocyte-like cells using the composition. Specifically, when the compound represented by Formula 1 according to the present invention is treated during the process of differentiating hepatocytes, the differentiated hepatocyte-like cells are similar in shape to hepatocytes, have polarity by inhibiting EMT, and the hepatocyte marker proteins and genes. By increasing expression and exhibiting functional properties of the liver, the composition comprising the compound represented by the formula (1) according to the present invention can be usefully used as a composition for differentiating hepatocyte-like cells from hepatocytes.

Description

극성을 갖는 간세포 유사세포로의 분화를 유도하는 조성물 및 상기 조성물을 이용한 간세포 유사세포로의 분화 방법{COMPOSITION FOR INDUCING DIFFERENTIATION OF HEPATOCYTE-LIKE CELLS HAVING POLARITY AND DIFFERENTIATION METHOD OF HEPATOCYTE-LIKE CELLS USING THE SAME}COMPOSITION FOR INDUCING DIFFERENTIATION OF HEPATOCYTE-LIKE CELLS HAVING POLARITY AND DIFFERENTIATION METHOD OF HEPATOCYTE-LIKE CELLS USING THE SAME}

본 발명은 극성을 갖는 간세포 유사세포로의 분화를 유도하는 조성물 및 상기 조성물을 이용한 간세포 유사세포로의 분화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for inducing differentiation into hepatocyte-like cells having polarity and a method for differentiation into hepatocyte-like cells using the composition.

간은 담즙의 생성 및 분비; 글리코겐, 비타민 및 미네랄의 저장; 단백질의 합성 등을 포함하는 다양한 기능을 통해 체내 환경을 유지하는데 기여하는 필수적인 기관이다. 게다가, 간의 주요 기능은 생체 이물(xenobiotic)의 대사이다. 따라서, 간은 신약을 개발하는 과정에서 고려해야 할 가장 중요한 기관이고, 간독성은 약물이 시장에서 철수하는 주요 요인 중 하나이다.The liver produces and secretes bile; Storage of glycogen, vitamins and minerals; It is an essential organ that contributes to maintaining the body's environment through various functions including the synthesis of proteins. In addition, the main function of the liver is metabolism of xenobiotic. Therefore, the liver is the most important organ to be considered in the development of new drugs, and liver toxicity is one of the major factors that the drug withdraws from the market.

간독성 시험을 위해 몇몇의 시험관 내 모델이 전임상 단계에서 사용되고, 그중에서 전분화 줄기세포(pluripotent stem cell)로부터 유도된 간세포 유사세포(hepatocyte-like cell, HLC)가 잠재적인 약물 스크리닝의 모델로서 고려되고 있다. 그러나, 이와 같은 세포는 1차 간세포(primary hepatocyte)에 비해 약물 대사 기능이 완전하지 않고, 세포 배양 기간 동안 극성을 잃는다는 문제점이 있어 사용이 제한적이다. 따라서, 세포 극성 및 약물 대사 기능을 올바로 갖는 HLC로의 분화를 유도할 수 있는 새로운 방법의 개발이 필요하다.Several in vitro models are used at preclinical stages for hepatotoxicity testing, among which hepatocyte-like cells (HLC) derived from pluripotent stem cells are considered as a model of potential drug screening and have. However, such cells have limited drug metabolic functions compared to primary hepatocytes and lose polarity during cell culture. Therefore, there is a need for the development of new methods that can induce differentiation into HLC with correct cell polarity and drug metabolic function.

이와 관련하여, 대한민국 특허공개 제10-2017-0087756호는 간의 단위 구조인 간소엽의 구조와 환경을 모사하여 간 조직을 구성하는 다양한 세포들을 공동 배양하고, 이를 간독성 평가에 활용한 간독성 평가 시스템 및 이를 이용한 간독성 평가 방법을 개시하고 있다.In this regard, Korean Patent Laid-Open No. 10-2017-0087756 discloses a system for co-culturing various cells constituting liver tissue by simulating the structure and environment of hepatic lobule, which is a unit structure of the liver, and using it for evaluating liver toxicity and A method for evaluating hepatotoxicity using the same is disclosed.

한편, 상피간엽이행(epithelial-mesenchymal transition, EMT)은 상피 세포가 그들의 특성을 잃고, 간엽 세포의 특성을 얻는 일련의 과정이다. EMT가 진행되고 있는 상피 세포는 극성, 세포-세포 부착 및 세포 골격 조직과 같은 그들의 독특한 특징을 잃는다. 게다가, EMT는 간세포의 분화와도 관련된다. 이전 연구로부터 간세포의 분화는 EMT와 연관된 신호전달 기전때문에 발생하는 것이 알려져 있다. 또한, EMT와 이의 전환분화(transdifferentiation) 현상인 간엽상피이행(mesenchymal-epithelial transition, MET)이 간의 발달 및 간세포의 표현형(phenotype) 형성에 중요하다.Epithelial-mesenchymal transition (ETM), on the other hand, is a series of processes in which epithelial cells lose their properties and acquire the properties of mesenchymal cells. Epithelial cells undergoing EMT lose their unique characteristics such as polarity, cell-cell adhesion and cytoskeletal tissue. In addition, EMT is also involved in the differentiation of hepatocytes. It is known from previous studies that hepatocyte differentiation occurs due to signaling mechanisms associated with EMT. In addition, EMT and its transdifferentiation phenomenon, mesenchymal-epithelial transition (MET), are important for liver development and phenotype formation of hepatocytes.

나아가, 오로라-A 카이네이즈(aurora-A kinase) 단백질은 오로라 유사분열 세린/트레오닌 카이네이즈 패밀리(aurora mitotic serine/threonine kinase family)의 하나로서, 세포 분열에 중요하다. 또한, 이는 종종 암 세포에서 과발현되는 것으로 알려졌다. 오로라-A 카이네이즈 단백질을 EMT에 포함된 중요한 인자이고, 최근 연구에 의하면 오로라-A 카이네이즈 단백질 억제제가 암세포를 치료할 수 있음이 보고되었다.Furthermore, the Aurora-A kinase protein is one of the Aurora mitotic serine / threonine kinase family and is important for cell division. It is also known to be often overexpressed in cancer cells. Aurora-A kinase protein is an important factor included in EMT, and recent studies have reported that Aurora-A kinase protein inhibitors can treat cancer cells.

이에, 본 발명자들은 극성을 나타내는 간세포 유사세포를 제조하기 위해 노력하던 중, 간 모세포를 분화시키는 과정 중에 프탈라지논 피라졸(phthalazione pyrazole, PP)을 처리하여 수득된 간세포 유사세포가 간세포와 형태가 유사하고, EMT를 억제함으로써 극성을 가지며, 간세포 마커 단백질 및 유전자의 발현이 증가하고, 간의 기능적 특성을 나타냄을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have been trying to produce hepatocyte-like cells showing polarity, and the hepatocyte-like cells obtained by treating phthalazione pyrazole (PP) in the process of differentiating hepatocytes have different shapes from hepatocytes. The present invention was completed by confirming that it is similar, has polarity by inhibiting EMT, increases expression of hepatocyte marker proteins and genes, and exhibits functional properties of the liver.

대한민국 특허공개 제10-2017-0087756호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0087756

본 발명의 목적은 특정 화합물을 포함하는 간 모세포에서 간세포 유사세포로의 분화용 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a composition for differentiation of hepatoblasts into hepatocyte-like cells comprising a specific compound.

본 발명의 다른 목적은 특정 화합물을 처리하여 간 모세포에서 간세포 유사세포를 분화시키는 방법 및 상기 방법으로 분화된 간세포 유사세포를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for differentiating hepatocyte-like cells from hepatocytes by treating a specific compound, and providing hepatocyte-like cells differentiated by the above methods.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 방법으로 분화된 간세포 유사세포를 이용하여 간 독성을 스크리닝 하는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for screening liver toxicity using hepatocyte-like cells differentiated by the method according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 간 모세포(hepatoblast)에서 간세포 유사세포(hepatocyte-like cell, HLC)로의 분화용 조성물을 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for differentiation into hepatocyte-like cells (HLC) from hepatoblast (hepatoblast) comprising a compound represented by the formula (1) as an active ingredient:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017120704466-pat00001
.
Figure 112017120704466-pat00001
.

또한, 본 발명은 간 모세포에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 처리하는 단계를 포함하는 간 모세포에서 간세포 유사세포를 분화시키는 방법을 제공한다:The present invention also provides a method for differentiating hepatocyte-like cells in hepatocytes, the method comprising treating the hepatocytes with a compound represented by Formula 1 below:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017120704466-pat00002
.
Figure 112017120704466-pat00002
.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 분화된 간세포 유사세포를 제공한다.The present invention also provides hepatocyte-like cells differentiated by the above method.

나아가, 본 발명은 상기 간세포 유사세포를 이용하여 간 독성을 스크리닝하는 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for screening liver toxicity using the hepatocyte-like cells.

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 간 모세포를 분화시키는 과정 중에 처리하면 분화된 간세포 유사세포가 간세포와 형태가 유사하고, EMT를 억제함으로써 극성을 가지며, 간세포 마커 단백질 및 유전자의 발현이 증가하고, 간의 기능적 특성을 나타냄으로써, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물은 간 모세포로부터 간세포 유사세포를 분화시키기 위한 조성물로서 유용하게 사용될 수 있다.When the compound represented by Formula 1 according to the present invention is treated during the process of differentiating hepatocytes, differentiated hepatocyte-like cells are similar in shape to hepatocytes, have polarity by inhibiting EMT, and increase expression of hepatocyte marker proteins and genes. And, by showing the functional properties of the liver, the composition comprising the compound represented by the formula (1) according to the present invention can be usefully used as a composition for differentiating hepatocyte-like cells from hepatocytes.

도 1은 배아줄기세포로부터 간세포 유사세포(HLC)를 제조하기 위한 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2는 오로라 카이네이즈 억제제를 배지에 첨가하여 분화된 HLC의 형태를 현미경으로 관찰한 결과 사진이다.
도 3은 첨가된 프탈라지논 피라졸(PP)의 농도에 따라 분화된 HLC의 형태를 현미경으로 관찰한 결과 사진이다.
도 4는 오로라 카이네이즈 억제제에 의한 세포독성을 확인한 결과 그래프이다(ES-HLC: CHA-hES15 세포로부터 분화된 HLC, iPS-HLC: 인간 정상섬유아세포 유래의 iPS 세포로부터 분화된 HLC, Huh7: 대조군).
도 5는 PP를 처리하여 분화된 HLC에서 극성과 관련된 단백질의 발현 변화를 면역세포화학적 분석 방법으로 확인한 결과 사진이다.
도 6은 PP를 처리하여 분화된 HLC에서 극성과 관련된 단백질의 발현 변화를 웨스턴 블럿으로 확인한 결과(A) 및 상기 결과로부터 E-카드헤린 및 N-카드헤린 단백질의 발현량을 나타낸 결과 그래프(B)이다.
도 7은 PP 이외의 오로라 카이네이즈 억제제를 처리하여 분화된 HLC에서 E-카드헤린N-카드헤린의 mRNA 발현 변화를 확인한 결과 그래프이다.
도 8은 PP를 처리하여 분화된 HLC에서 간세포 마커 및 약물대사 효소의 mRNA 발현 수준을 확인한 결과 그래프이다.
도 9는 PP를 처리하여 분화된 HLC에서 간세포 마커 및 약물대사 효소의 발현 변화를 면역세포화학적 분석 방법으로 확인한 결과 사진이다.
도 10은 PP를 처리하여 분화된 HLC에서 Ac-LDL 흡수 및 글리코겐 합성 변화(A); 담즙 소관의 분비 변화(B); 알부민의 분비 변화(C); 및 우레아의 생성 변화(D)를 확인한 결과이다.
도 11은 PP를 처리하여 분화된 HLC의 세포 증식능을 Ki67, BrdU 및 DAPI 염색(A), 상기 염색 결과 중 BrdU 염색약에 양성을 나타내는 세포의 수 확인(B), 및 DAPI 염색약에 양성을 나타내는 핵의 수 확인(B)을 통해 나타낸 결과이다.
도 12는 PP를 처리하여 분화된 HLC에서 오로라-A 카이네이즈 단백질의 발현 변화(A); AKT 단백질의 인산화 억제(B); 및 AKT 단백질 인산화에 의한 하위 신호전달 기전 단백질의 발현 변화(C)를 확인한 결과이다.
도 13은 PP를 처리하여 분화된 HLC에서 오로라-A 카이네이즈, AKT1, 스네일 및 HNF4α 유전자의 발현 변화를 확인한 결과 그래프이다.
도 14는 PP의 처리에 의한 HLC 내에서의 신호전달 기전을 예상한 모식도이다.
1 is a schematic diagram showing a method for producing hepatocyte-like cells (HLC) from embryonic stem cells.
Figure 2 is a photograph of the results of microscopic observation of the form of differentiated HLC by adding an Aurora kinase inhibitor to the medium.
3 is a photograph of the results of observing the morphology of HLC differentiated according to the concentration of added phthalazinone pyrazole (PP) under a microscope.
Figure 4 is a graph confirming the cytotoxicity by the Aurora kinase inhibitor (ES-HLC: HLC differentiated from CHA-hES15 cells, iPS-HLC: HLC differentiated from iPS cells derived from human normal fibroblasts, Huh7: control) .
5 is a photograph showing the results of confirming the change in the expression of protein related to polarity in HLC differentiated by PP treatment by immunocytochemical analysis.
6 is a result of Western blot confirming the expression change of the protein related to polarity in HLC differentiated by treatment with PP (A) and a graph showing the expression level of E-cadherin and N-cadherin protein from the result (B) )to be.
7 is a graph showing the results of mRNA expression change of E-cadherin and N- cadherin in differentiated HLC by treating Aurora kinase inhibitors other than PP.
8 is a graph showing the mRNA expression levels of hepatocyte markers and drug metabolism enzymes in differentiated HLC by treating PP.
9 is a photograph showing the results of confirming the change in expression of hepatocyte markers and drug metabolism enzymes in HLC differentiated by PP treatment by immunocytochemical analysis.
10 shows Ac-LDL uptake and glycogen synthesis changes (A) in HLC differentiated by PP treatment; Change in secretion of bile ducts (B); Change in secretion of albumin (C); And the result of confirming the production change (D) of urea.
FIG. 11 shows Ki67, BrdU and DAPI staining (A), the number of cells positive for BrdU dye in the staining results (B), and nuclei showing positive for DAPI staining. This is the result shown through (B).
Figure 12: Changes in the expression of Aurora-A kinase protein (A) in HLC differentiated by PP treatment; Inhibition of phosphorylation of AKT protein (B); And AKT protein phosphorylation results in the expression change (C) of the lower signaling mechanism protein.
13 is a graph showing the results of a change in the expression of Aurora-A kinase, AKT1, snail and HNF4α gene in PP-treated HLC.
14 is a schematic diagram illustrating a signal transmission mechanism in HLC by treatment with PP.

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

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 간 모세포(hepatoblast)에서 간세포 유사세포(hepatocyte-like cell, HLC)로의 분화용 조성물을 제공한다:The present invention provides a composition for differentiation of hepatocyte-like cells (HLC) from hepatoblasts (hepatoblast) comprising a compound represented by the formula (1) as an active ingredient:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017120704466-pat00003
.
Figure 112017120704466-pat00003
.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 프탈라지논 피라졸일 수 있다. 상기 "프탈라지논 피라졸(phthalazinone pyrazole, PP)" 화합물은 4-[(5-메틸-1H-피라졸-3-일)아미노]-2H-페닐-1-프탈라지논(4-[(5-methyl-1H-pyrazol-3-yl)amino]-2H-phenyl-1-phthalazinone)으로도 불리며, C18H15N5O의 화학식을 갖는다. 프탈라지논 피라졸 화합물은 오로라-A 카이네이즈의 억제제로서 알려져 있다. 특히, 오로라-A 카이네이즈는 다양한 종양 세포에서 과발현됨으로써, 상기 화합물은 항암제로서 사용될 수 있다.The compound represented by Formula 1 may be phthalazinone pyrazole. The "phthalazinone pyrazole (PP)" compound is 4-[(5-methyl-1H-pyrazol-3-yl) amino] -2H-phenyl-1-phthalazinone (4-[( 5-methyl-1H-pyrazol-3-yl) amino] -2H-phenyl-1-phthalazinone) and has the formula C 18 H 15 N 5 O. Phtharazinone pyrazole compounds are known as inhibitors of Aurora-A kinase. In particular, Aurora-A kinase is overexpressed in various tumor cells such that the compound can be used as an anticancer agent.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 통상의 기술분야에 공지된 간세포 배양용 배지에 첨가되어 사용될 수 있다. 이때, 첨가량은 통상의 기술자가 적절히 선택할 수 있고, 구체적으로 0.1 내지 20 μM, 0.1 내지 10 μM, 0.1 내지 5 μM, 0.1 내지 3 μM, 0.5 내지 20 μM, 0.5 내지 10 μM, 0.5 내지 5 μM, 0.5 내지 3 μM의 농도일 수 있다.The compound represented by Chemical Formula 1 may be used in addition to a medium for hepatocyte culture known in the art. At this time, the addition amount can be appropriately selected by a person skilled in the art, specifically, 0.1 to 20 μM, 0.1 to 10 μM, 0.1 to 5 μM, 0.1 to 3 μM, 0.5 to 20 μM, 0.5 to 10 μM, 0.5 to 5 μM, It may be a concentration of 0.5 to 3 μM.

본 발명에 따른 분화용 조성물은 간 모세포를 간세포 유사세포로 분화시키기 위해 사용가능한 1종 이상의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 성분은 간세포 생장인자(hepatocyte growth factor, HGF), 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF), 온코스타틴 M(Oncostatin M, OSM) 및 덱사메타손(dexamethasone)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 이때, 추가되는 성분의 함량은 통상의 기술자가 적절히 선택할 수 있다.The composition for differentiation according to the present invention may further include one or more components usable for differentiating hepatoblasts into hepatocyte-like cells. Specifically, the component is any one selected from the group consisting of hepatocyte growth factor (HGF), fibroblast growth factor (FGF), oncostatin M (OSM) and dexamethasone (dexamethasone) There may be more than one. At this time, the content of the added component can be appropriately selected by those skilled in the art.

본 명세서에 사용된 용어, "간 모세포(hepatoblast)"는 간세포의 전구세포를 의미한다. 상기 간 모세포는 배아줄기세포로부터 유래된 것일 수 있다. 상기 배아줄기세포는 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 전능성 세포(totipotent cell) 또는 여러 종류의 세포로 분화할 수 있는 다능성 세포(pluripotent cell)일 수 있다. 배아줄기세포는 내배엽 세포를 거쳐 간 모세포로 분화될 수 있으며, 배아줄기세포로부터 간 모세포를 수득하는 방법은 통상의 기술분야에 잘 알려져 있다.As used herein, the term “hepatoblast” refers to progenitor cells of hepatocytes. The hepatocytes may be derived from embryonic stem cells. The embryonic stem cells may be totipotent cells capable of differentiating into all kinds of cells or pluripotent cells capable of differentiating into various kinds of cells. Embryonic stem cells can be differentiated into hepatic blasts via endoderm cells, and methods for obtaining hepatic blasts from embryonic stem cells are well known in the art.

본 명세서에서 사용된 용어, "간세포 유사세포(hepatocyte-like cell, HLC)"는 간세포와 거의 동일한 특징을 갖도록 분화된 세포를 의미한다. 상기 간세포 유사세포는 배아줄기세포로부터 시험관 내에서 분화된 간세포일 수 있고, 이는 실질적으로 시험관 내에서 제조된 간세포와 동일한 의미로 사용될 수 있다.As used herein, the term "hepatocyte-like cell (HLC)" refers to a cell differentiated to have almost the same characteristics as hepatocytes. The hepatocyte-like cells may be hepatocytes differentiated in vitro from embryonic stem cells, which may be used substantially in the same sense as hepatocytes prepared in vitro.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명자들은 배아줄기세포로부터 수득된 간 모세포에 다양한 종류의 오로라-A 카이네이즈 억제제를 처리하여 간세포 유사세포를 분화시킨 결과, 오로라-A 카이네이즈 억제제 중에서 PP를 처리하여 분화시킨 간세포 유사세포가 균일한 HLC의 형태를 나타냄을 확인하였다(도 2 참조).In one embodiment of the present invention, the present inventors treated hepatic stem cells obtained from embryonic stem cells with various kinds of Aurora-A kinase inhibitors to differentiate hepatocyte-like cells, thereby treating PP with Aurora-A kinase inhibitors to differentiate them. It was confirmed that the hepatocyte-like cells were shown to have a uniform form of HLC (see FIG. 2).

이에, 상기 HLC에서 극성과 관련된 단백질인 오클루딘, P-gp 및 OATP2 단백질이 발현이 증가되었고(도 5 참조), E-카드헤린 단백질의 발현이 증가함과 동시에 N-카드헤린 단백질의 발현이 감소함으로써 EMT가 억제되는 것을 확인하였다(도 6 참조).Thus, the expression of the proteins related to polarity in the HLC, such as occlusin, P-gp and OATP2 protein is increased (see Fig. 5), the expression of E-cadherin protein is increased and the expression of N-cadherin protein at the same time It was confirmed that EMT is suppressed by decreasing (see FIG. 6).

또한, 상기 HLC에서 간세포 마커의 발현 변화를 확인한 결과, ALB, TDO2 및 AAT와 같은 간세포 마커 유전자나 CYP1A1, CYP2C9, CYP2C19 및 CYP3A4와 같은 CYP 효소 유전자의 발현이 증가하였다(도 8 참조). 뿐만 아니라, 유전자의 발현 변화 결과와 일관되게 간세포 마커 및 약물대사 효소 단백질의 발현 또한 PP가 처리된 HLC에서 증가하였다(도 9 참조).In addition, as a result of confirming the expression change of hepatocyte markers in the HLC, expression of hepatocyte marker genes such as ALB, TDO2 and AAT or CYP enzyme genes such as CYP1A1, CYP2C9, CYP2C19 and CYP3A4 increased. In addition, the expression of hepatocyte markers and metabolic enzyme proteins also increased in PP treated HLC, consistent with the results of expression changes in genes (see FIG. 9).

나아가, 상기 HLC의 간기능 특성을 확인한 결과, PP가 처리된 HLC에서 Ac-LDL 흡수 및 글리코겐의 합성과 알부민의 분비가 증가하였으나, 담즙 소관의 분비나 우레아의 생성에는 별다른 영향을 미치지 않았다(도 10 참조).In addition, as a result of confirming the liver function characteristics of the HLC, Ac-LDL absorption and glycogen synthesis and albumin secretion were increased in the HLC treated with PP, but there was no effect on the secretion of bile ducts or the production of urea (Fig. 10).

따라서, 화학식 1로 표시되는 화합물은 간 모세포로부터 극성을 나타내는 간세포 유사세포로를 분화시키기 위한 조성물로서 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the compound represented by the formula (1) can be usefully used as a composition for differentiating from hepatic stem cells to hepatocyte-like cells exhibiting polarity.

또한, 본 발명은 간 모세포에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 처리하는 단계를 포함하는 간 모세포에서 간세포 유사세포를 분화시키는 방법을 제공한다:The present invention also provides a method for differentiating hepatocyte-like cells in hepatocytes, the method comprising treating the hepatocytes with a compound represented by Formula 1 below:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017120704466-pat00004
.
Figure 112017120704466-pat00004
.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 일례로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 오로라-A 카이네이즈로 알려진 프탈라지논 피라졸 화합물일 수 있다. 상기 화합물은 0.1 내지 20 μM, 0.1 내지 10 μM, 0.1 내지 5 μM, 0.1 내지 3 μM, 0.5 내지 20 μM, 0.5 내지 10 μM, 0.5 내지 5 μM, 0.5 내지 3 μM의 농도로 처리될 수 있다.The compound represented by Chemical Formula 1 may have the characteristics as described above. For example, the compound represented by Chemical Formula 1 may be a phthalazinone pyrazole compound known as Aurora-A kinase. The compound may be treated at concentrations of 0.1 to 20 μM, 0.1 to 10 μM, 0.1 to 5 μM, 0.1 to 3 μM, 0.5 to 20 μM, 0.5 to 10 μM, 0.5 to 5 μM, 0.5 to 3 μM.

본 발명에 따른 방법에서 간 모세포 및 간세포 유사세포는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 일례로, 상기 간 모세포는 배아줄기세포로부터 유래된 것일 수 있고, 배아줄기세포로부터 간 모세포의 수득은 통상의 기술분야에 잘 알려진 어떠한 방법으로 수행될 수 있다. 상기 방법으로 수득된 간세포 유사세포는 극성을 나타낼 수 있다.Liver blast cells and hepatocyte-like cells in the method according to the invention may have the characteristics as described above. In one example, the hepatic stem cells may be derived from embryonic stem cells, and the obtaining of liver stem cells from embryonic stem cells may be performed by any method well known in the art. Hepatocyte-like cells obtained by the above method may exhibit polarity.

상기 방법에서 분화는 3 내지 20일, 3 내지 15일, 3 내지 10일, 5 내지 20일, 5 내지 15일 또는 5 내지 10일 동안 수행될 수 있으며, 상기 분화기간 동안 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 처리될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 분화를 시작하고 1 내지 5일, 1 내지 4일, 1 내지 3일, 1 내지 2일, 2 내지 5일, 2 내지 4일 또는 2 내지 3일 사이에 처리될 수 있다.In the method, the differentiation may be performed for 3 to 20 days, 3 to 15 days, 3 to 10 days, 5 to 20 days, 5 to 15 days, or 5 to 10 days, and is represented by Formula 1 during the differentiation period. The compound can be treated. The compound represented by Formula 1 may be treated between 1 to 5 days, 1 to 4 days, 1 to 3 days, 1 to 2 days, 2 to 5 days, 2 to 4 days or 2 to 3 days to start differentiation. Can be.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명자들은 간 모세포에 PP를 처리하여 수득된 간세포 유사세포가 균일한 HLC의 형태를 나타내고(도 2 참조), 극성과 관련된 단백질의 발현이 증가하였으며(도 5 참조), EMT가 억제되고(도 6 참조), 간세포 마커 및 약물대사 효소와 관련된 유전자 및 단백질의 발현이 증가하였으며(도 8 및 9 참조), 간기능 특성을 나타내는 것을 확인하였다(도 10 참조).In one embodiment of the present invention, the inventors of the present invention showed that the hepatocyte-like cells obtained by treating the hepatocytes with PP exhibited a homogeneous form of HLC (see FIG. 2), and increased the expression of proteins related to polarity (see FIG. 5). ), EMT was inhibited (see FIG. 6), the expression of genes and proteins related to hepatocyte markers and drug metabolism enzymes was increased (see FIGS. 8 and 9), and it was confirmed that they exhibit liver function characteristics (see FIG. 10).

따라서, 상기로부터 화학식 1로 표시되는 화합물은 간 모세포로부터 간세포 유사세포를 분화시키는데 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the compound represented by the formula (1) from the above can be usefully used for differentiating hepatocyte-like cells from hepatocytes.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 분화된 간세포 유사세포를 제공한다.The present invention also provides hepatocyte-like cells differentiated by the above method.

상기 간세포 유사세포는 상술한 바와 같은 방법으로 분화될 수 있다. 일례로, 상기 간세포 유사세포는 간 모세포에 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 처리함으로써 수득될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 0.1 내지 20 μM, 0.1 내지 10 μM, 0.1 내지 5 μM, 0.1 내지 3 μM, 0.5 내지 20 μM, 0.5 내지 10 μM, 0.5 내지 5 μM, 0.5 내지 3 μM의 농도로 처리될 수 있다. 한편, 상기 분화는 3 내지 20일, 3 내지 15일, 3 내지 10일, 5 내지 20일, 5 내지 15일 또는 5 내지 10일 동안 수행될 수 있으며, 상기 분화기간 동안 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 처리될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 분화를 시작하고 1 내지 5일, 1 내지 4일, 1 내지 3일, 1 내지 2일, 2 내지 5일, 2 내지 4일 또는 2 내지 3일 사이에 처리될 수 있다.The hepatocyte-like cells can be differentiated in the same manner as described above. For example, the hepatocyte-like cells may be obtained by treating the hepatic blast cells with the compound represented by Formula 1 according to the present invention. Compound represented by Formula 1 is 0.1 to 20 μM, 0.1 to 10 μM, 0.1 to 5 μM, 0.1 to 3 μM, 0.5 to 20 μM, 0.5 to 10 μM, 0.5 to 5 μM, 0.5 to 3 μM Can be processed. Meanwhile, the differentiation may be performed for 3 to 20 days, 3 to 15 days, 3 to 10 days, 5 to 20 days, 5 to 15 days, or 5 to 10 days, and is represented by Formula 1 during the differentiation period. The compound can be treated. The compound represented by Formula 1 may be treated between 1 to 5 days, 1 to 4 days, 1 to 3 days, 1 to 2 days, 2 to 5 days, 2 to 4 days or 2 to 3 days to start differentiation. Can be.

상기 방법으로 분화된 간세포 유사세포는 극성을 나타낼 수 있다.Hepatocyte-like cells differentiated by this method can exhibit polarity.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명자들은 간 모세포에 PP를 처리하여 수득된 간세포 유사세포가 균일한 HLC의 형태를 나타내고(도 2 참조), 극성과 관련된 단백질의 발현이 증가하였으며(도 5 참조), EMT가 억제되고(도 6 참조), 간세포 마커 및 약물대사 효소와 관련된 유전자 및 단백질의 발현이 증가하였으며(도 8 및 9 참조), 간기능 특성을 나타내는 것을 확인하였다(도 10 참조).In one embodiment of the present invention, the inventors of the present invention showed that the hepatocyte-like cells obtained by treating the hepatocytes with PP exhibited a homogeneous form of HLC (see FIG. 2), and increased the expression of proteins related to polarity (see FIG. 5). ), EMT was inhibited (see FIG. 6), the expression of genes and proteins related to hepatocyte markers and drug metabolism enzymes was increased (see FIGS. 8 and 9), and it was confirmed that they exhibit liver function characteristics (see FIG. 10).

따라서, 상기 방법을 사용하여 간세포 유사세포를 분화시킬 수 있다.Thus, the method can be used to differentiate hepatocyte-like cells.

나아가, 본 발명은 상기 간세포 유사세포를 이용하여 간 독성을 스크리닝하는 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for screening liver toxicity using the hepatocyte-like cells.

본 발명에 따른 간 독성을 스크리닝하는 방법에서 간세포 유사세포는 상술한 바와 같은 특성을 가질 수 있다. 일례로, 상기 간세포 유사세포는 간 모세포에 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 처리함으로써 수득될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 간 모세포로부터 간세포 유사세포를 분화시키는 과정에 처리될 수 있다.In the method for screening liver toxicity according to the present invention, hepatocyte-like cells may have the characteristics as described above. For example, the hepatocyte-like cells may be obtained by treating the hepatic blast cells with the compound represented by Formula 1 according to the present invention. The compound represented by Chemical Formula 1 may be treated in the process of differentiating hepatocyte-like cells from hepatocytes.

본 발명에 따른 방법은 본 발명의 방법으로 분화된 간세포 유사세포에 피검물질을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 피검물질은 간독성 여부를 확인하고자하는 물질일 수 있다. 또한, 상기 방법은 피검물질이 처리된 간세포 유사세포를 대조군 세포와 비교함으로써 피검물질의 간독성 여부를 판단할 수 있다. 상기 간세포 유사세포를 이용하여 간 독성을 스크리닝하는 방법은 통상의 기술분야에 잘 알려진 어떠한 방법을 사용하여 수행될 수 있다.The method according to the invention may comprise the step of treating the test substance to the hepatocyte-like cells differentiated by the method of the present invention. The test substance may be a substance to be checked for hepatotoxicity. In addition, the method may determine whether the test substance is hepatotoxic by comparing the hepatocyte-like cells treated with the test substance with the control cells. The method for screening liver toxicity using the hepatocyte-like cells can be carried out using any method well known in the art.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명자들은 간 모세포에 PP를 처리하여 수득된 간세포 유사세포가 균일한 HLC의 형태를 나타내고(도 2 참조), 극성과 관련된 단백질의 발현이 증가하였으며(도 5 참조), EMT가 억제되고(도 6 참조), 간세포 마커 및 약물대사 효소와 관련된 유전자 및 단백질의 발현이 증가하였으며(도 8 및 9 참조), 간기능 특성을 나타내는 것을 확인하였다(도 10 참조).In one embodiment of the present invention, the inventors of the present invention showed that the hepatocyte-like cells obtained by treating the hepatocytes with PP exhibited a homogeneous form of HLC (see FIG. 2), and increased the expression of proteins related to polarity (see FIG. 5). ), EMT was inhibited (see FIG. 6), the expression of genes and proteins related to hepatocyte markers and drug metabolism enzymes was increased (see FIGS. 8 and 9), and it was confirmed that they exhibit liver function characteristics (see FIG. 10).

따라서, 본 발명에 따른 간세포 유사세포는 간독성을 스크리닝하기 위해 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, hepatocyte-like cells according to the present invention can be usefully used for screening hepatotoxicity.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1. 오로라  Aurora 카이네이즈Kinase 억제제의 첨가에 의한 간세포 유사세포의 형태 변화 확인 Confirmation of Morphological Changes in Hepatocyte-like Cells by Addition of Inhibitors

간세포 유사세포(hepatocyte-like cell, HLC)의 분화에서 세포의 극성에 영향을 미치는 오로라 카이네이즈 억제제(aurora kinase inhibitor)에 의해 상피간엽이행(epithelial-mesenchymal transition, EMT)이 억제되는지 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 수행하였다(도 1).To determine if epithelial-mesenchymal transition (ETM) is inhibited by aurora kinase inhibitors that affect cell polarity in the differentiation of hepatocyte-like cells (HLC) The same experiment was performed (FIG. 1).

먼저, 인간 배아줄기세포(embryonic stem cell)인 CHA-hES15 세포(차병원, 대한민국)를 마우스 배아 섬유아세포(embryonic fibroblast)의 배양 보조세포층(feeder layer) 위에서 마이토마이신 C(mitomycin C, Sigma, 미국)를 첨가하여 배양하였다. 이때, 배양 배지로서 4 ng/㎖의 기본 섬유아세포 성장인자(basic fibroblast growth factor, bFGF, R&D Systems, 미국) 및 1.2 ㎎/㎖의 탄산수소나트륨, 20% 녹아웃 혈청 대체물(knockout serum replacement, Invitrogen, 미국), 1% 글루타맥스(GlutaMax, Invitrogen, 미국), 1% 비-필수 아미노산(non-essential amino acid, Invitrogen, 미국), 0.1 mM β-머캅토에탄올(β-mercaptoethanol, Sigma, 미국), 100 U/㎖의 페니실린(Gibco, 미국) 및 100 ㎍/㎖의 스트렙토마이신(Gibco, 미국)을 포함하는 DMEM/F12 배양 배지(Invitrogen, 미국)를 사용하였다.First, CHA-hES15 cells (cha hospital, Korea), which are human embryonic stem cells, are grown on mitomycin C (Sigma, USA) on the feeder layer of mouse embryonic fibroblasts. ) Was added and cultured. At this time, 4 ng / ㎖ basic fibroblast growth factor (bFGF, R & D Systems, USA) and 1.2 mg / ㎖ sodium bicarbonate, 20% knockout serum replacement (Knockout serum replacement, Invitrogen, USA), 1% GlutaMax (Invitrogen, USA), 1% non-essential amino acid (Invitrogen, USA), 0.1 mM β-mercaptoethanol (β-mercaptoethanol, Sigma, USA) DMEM / F12 culture medium (Invitrogen, USA) containing 100 U / mL penicillin (Gibco, USA) and 100 μg / mL streptomycin (Gibco, USA) was used.

배양된 세포는 분화를 시작하기 전에 마트리겔이 코팅된 플레이트(Corning Life Science, 미국)에 분주하고, 4 ng/㎖의 bFGF가 포함된 mTeSR1 배양 배지(Stem Cell Technologies, 캐나다)를 사용하여 배양하여 준비하였다. 다음으로 완성 내배엽(definitive endoderm)을 유도하기 위해, 준비된 hESC 세포의 배지를 0.5 ㎎/㎖의 소혈청알부민(bovine serum albumin, BSA, Sigma-Aldrich, 미국), 100 ng/㎖의 액티빈 A(Activin A, Peprotech, 미국), 0.5 mM 나트륨 부티레이트(sodium butyrate, Sigma, 미국) 및 1x B27 보충제(B27 supplement, Gibco, 미국)를 포함하는 RPMI-1640 배양 배지(Lonza, 스위스)로 교체하고, 하루 동안 배양하였다. 배양 후, 상기 RPMI-1640 배양 배지에 포함된 나트륨 부티레이트의 농도가 0.1 mM이 되도록 제조한 배지로 배양 배지를 교체하고 4일 동안 추가배양하였다. 다음으로, 간 모세포(hepatoblast)를 유도하기 위해, 완성 내배엽이 유도된 세포를 0.5 ㎎/㎖의 BSA, 10 ng/㎖의 간세포 생장인자(hepatocyte growth factor, HGF, Peprotech, 미국) 및 10 ng/㎖의 섬유아세포 성장인자 4(fibroblast growth factor 4, FGF4, Peprotech, 미국)가 포함된 RPMI-1640 배양 배지를 이용하여 5일 동안 배양하였다. 배양이 끝난 뒤, 간 모세포는 10 ng/㎖의 HGF, 10 ng/㎖의 FGF4, 10 ng/㎖의 온코스타틴 M(Oncostatin M, OSM, Peprotech, 미국) 및 0.1 μM의 덱사메타손(dexamethasone, Sigma-Aldrich, 미국)을 포함하는 간세포 배양 배지(hepatocyte culture medium, HCM, Lonza, 미국)를 이용하여 7일동안 배양함으로써, HLC의 분화를 유도하였다. 모든 세포는 37℃ 및 5%의 CO2 조건하에서 배양되었고, 배양 배지는 매일 교체하였다.Cultured cells are dispensed into matrigel-coated plates (Corning Life Science, USA) before starting to differentiate and cultured using mTeSR1 culture medium (Stem Cell Technologies, Canada) containing 4 ng / ml of bFGF. Ready. Next, in order to induce definitive endoderm, the medium of prepared hESC cells was prepared using 0.5 mg / ml bovine serum albumin (BSA, Sigma-Aldrich, USA), 100 ng / ml activin A ( Activin A, Peprotech, USA), replaced with RPMI-1640 culture medium (Lonza, Switzerland) containing 0.5 mM sodium butyrate (Sigma, USA) and 1x B27 supplement (B27 supplement, Gibco, USA) Incubated for After incubation, the culture medium was replaced with a medium prepared so that the concentration of sodium butyrate contained in the RPMI-1640 culture medium was 0.1 mM and further cultured for 4 days. Next, to induce hepatoblasts, definitive endoderm-derived cells were treated with 0.5 mg / ml BSA, 10 ng / ml hepatocyte growth factor (HGF, Peprotech, USA) and 10 ng /. Cultures were carried out for 5 days using RPMI-1640 culture medium containing ㎖ fibroblast growth factor 4 (fibroblast growth factor 4, FGF4, Peprotech, USA). After incubation, hepatic blast cells were treated with 10 ng / ml HGF, 10 ng / ml FGF4, 10 ng / ml Oncostatin M (OSM, Peprotech, USA) and 0.1 μM of dexamethasone (dexamethasone, Sigma-). Differentiation of HLC was induced by culturing for 7 days using hepatocyte culture medium (Aldrich, USA) (hepatocyte culture medium, HCM, Lonza, USA). All cells were incubated at 37 ° C. and 5% CO 2 conditions and culture medium was changed daily.

한편, 오로라-A 카이네이즈 억제제로서, 프탈라지논 피라졸(phthalazinone pyrazole, PP), 오로라 A 억제제 I(Aurora A inhibitor I, Sigma, 미국), MLN8237(alisertib) 및 MK-5108과 오로라-B 카이네이즈 억제제로서 헤스페라딘(hesperadin), 바라설팁(barasertib) 및 GSK1070916을 DMSO(dimethylsulfoxide)에 희석하여 준비하였다. 이때, 상기 오로라 카이네이즈 억제제는 종래에 공지된 IC50 농도로 희석하였다. 상기 희석된 오로라 카이네이즈 억제제들을 간 모세포를 HLC로 배양하기 시작한지 2일째에 첨가하였다. 이때, 대조군으로서는 DMSO만 첨가한 세포를 사용하였다. 최종 배양이 끝나 분화된 HLC를 현미경으로 촬영한 사진을 도 2에 나타내었다.On the other hand, as an Aurora-A kinase inhibitor, phthalazinone pyrazole (PP), Aurora A inhibitor I (Sigma, USA), MLN8237 (alisertib), and MK-5108 and Aurora-B kinase inhibitors Hesperadin, barasertib and GSK1070916 were prepared by diluting them in DMSO (dimethylsulfoxide). At this time, the Aurora kinase inhibitor was diluted to a known IC 50 concentration. The diluted Aurora kinase inhibitors were added two days after the start of incubation of the liver blasts with HLC. At this time, cells added with only DMSO were used as a control. 2 shows a photomicrograph of the differentiated HLC at the end of the final culture.

도 2에 나타난 바와 같이, HLC로의 분화과정 중에 PP를 첨가한 세포가 다른 오로라 카이네이즈 억제제를 첨가한 세포에 비해, 분화된 세포가 조밀하고, 세포에서 빈번한 2배체 및 분명한 핵이 관찰되었다. 또한, PP를 제외한 다른 오로라 카이네이즈 억제제를 첨가한 세포에서는 분화된 HLC와 일관되지 않은 형태 변화를 보였으나, PP를 첨가한 세포의 경우 더욱 균일한 HLC의 형태를 나타내었다(도 2).As shown in FIG. 2, during the differentiation into HLC, PP-added cells were denser than those of other Aurora kinase inhibitors, and more frequent diploids and clear nuclei were observed in the cells. In addition, cells added with other Aurora kinase inhibitors except PP showed inconsistent morphological changes with differentiated HLC, but cells with PP showed more uniform HLC morphology (FIG. 2).

이로부터 PP를 이용하여 간 모세포에서 성숙한 HLC를 분화시킬 수 있음을 알 수 있었다.From this, it can be seen that PP can be used to differentiate mature HLC in hepatocytes.

실시예Example 2. 첨가된  2. added PP의PP 농도에 따른  According to concentration HLC의Of HLC 형태 변화 확인 Confirmation of shape change

간 모세포를 HLC로 분화시키는 과정에서 PP의 첨가 농도에 따른 HLC의 형태를 확인하는 실험을 수행하였다. 구체적으로, 실험은 오로라 카이네이즈 억제제를 첨가하는 과정에서 0.1, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 수행되었다.In the process of differentiating hepatocytes into HLC, an experiment was performed to determine the shape of HLC according to the concentration of PP. Specifically, the experiment was carried out under the same conditions and methods as in Example 1, except that 0.1, 1 or 10 μM of PP was added during the addition of the Aurora Kinase Inhibitor.

그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, PP를 첨가한 세포는 간세포와 유사한 형태로 변하였으며, 특히, 1 또는 10 μM 농도의 PP를 첨가한 경우에는 간세포와 매우 유사하게 세포의 형태가 변하였다(도 3).As a result, as shown in Fig. 3, the cells added with PP changed to a form similar to that of hepatocytes, and in particular, when the 1 or 10 μM concentration of PP was added, the shape of the cells changed very similarly to the hepatocytes ( 3).

실시예Example 3. 오로라  3. Aurora 카이네이즈Kinase 억제제에 의한 세포독성 확인 Confirmation of Cytotoxicity by Inhibitors

일반적으로 오로라 카이네이즈 억제제는 세포 사멸을 유도하기 때문에 항암제로서 개발되고 있다. 이에, HLC의 분화에 사용한 오로라 카이네이즈 억제제가 HLC에 독성을 나타내는지를 확인하기 위해 세포독성 분석을 수행하였다.In general, Aurora kinase inhibitors are being developed as anticancer agents because they induce cell death. Therefore, a cytotoxicity assay was performed to confirm whether the Aurora kinase inhibitor used for differentiation of HLC is toxic to HLC.

실험은 CHA-hES15 세포 또는 인간 정상섬유아세포(human dermal fibroblast)로부터 유래된 iPS 세포를 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 HLC로 분화시킨 세포를 사용하여 수행하였다. 이때, 대조군으로서 사용된 간세포암종인 Huh7 세포는 10% 우태아혈청(Lonza, 미국), 100 U/㎖의 페니실린(Lonza, 미국) 및 100 ㎍/㎖의 스트렙토마이신(Lonza, 미국)이 첨가된 DMEM 배양 배지(Invitrogen, 미국)를 사용하여 배양하여 준비하였다. 모든 세포는 37℃ 및 5%의 CO2 조건하에서 배양되었다.Experiments were performed using cells in which iPS cells derived from CHA-hES15 cells or human dermal fibroblasts were differentiated by HLC under the same conditions and methods as in Example 1. At this time, Huh7 cells, a hepatocellular carcinoma used as a control, were added with 10% fetal bovine serum (Lonza, USA), 100 U / mL penicillin (Lonza, USA) and 100 μg / mL streptomycin (Lonza, USA). Prepared by incubation using DMEM culture medium (Invitrogen, USA). All cells were incubated at 37 ° C. and 5% CO 2 conditions.

한편, 세포독성 분석은 셀 카운팅 키트-8(Cell Counting Kit-8, CCK-8, Dojindo, 미국)을 사용하여 제조사의 프로토콜에 따라 수행하였다. 구체적으로, 상기 준비된 세포를 48-웰 플레이트에 분주하고, 하룻 밤 동안 배양하였다. 배양 후, 오로라 카이네이즈 억제제를 첨가하고 세포를 5일 동안 추가 배양하였다. 이때, 오로라 카이네이즈 억제제로서 0, 1, 10 또는 100 μM의 PP; 0, 5, 50 또는 500 nM의 오로라 A 억제제 I; 0, 1, 10 또는 100 μM의 MLN8237; 0, 0.5, 5 또는 50 μM의 MK-5108; 0, 0.1, 1 또는 10 μM의 헤스페라딘; 0, 0.1, 1 또는 10 μM의 바라설팁; 또는 0, 5, 50 또는 500 μM의 GSK1070916을 첨가하였다. 배양 5일 후, CCK-8 용액을 첨가한 세포 배양 플레이트를 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 뒤, 450 ㎚의 파장에서 마이크로 플레이트 리더를 사용하여 흡광도를 측정하였다.Meanwhile, cytotoxicity analysis was performed according to the manufacturer's protocol using Cell Counting Kit-8 (Cell Counting Kit-8, CCK-8, Dojindo, USA). Specifically, the prepared cells were dispensed into 48-well plates and incubated overnight. After incubation, Aurora kinase inhibitor was added and the cells were further incubated for 5 days. At this time, 0, 1, 10 or 100 μM of PP as an aurora kinase inhibitor; Aurora A inhibitor I at 0, 5, 50 or 500 nM; MLN8237 at 0, 1, 10 or 100 μM; 0, 0.5, 5 or 50 μM MK-5108; 0, 0.1, 1 or 10 μM of hesperadin; 0, 0.1, 1 or 10 μM barassultip; Or 0, 5, 50 or 500 μM of GSK1070916. After 5 days of culture, the cell culture plate to which the CCK-8 solution was added was reacted at 37 ° C. for 1 hour, and then absorbance was measured using a microplate reader at a wavelength of 450 nm.

그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, Huh7 세포와 달리 CHA-hES15 또는 인간 정상섬유아세포(human dermal fibroblast)로부터 유래된 iPS 세포로부터 분화된 ES-HLC 또는 iPC-HPC는 오로라 카이네이즈 억제제에 의한 세포독성을 나타내지 않았다(도 4). 이로부터, PP에 의해 분화된 HLC에서 나타나는 형태 변화는 독성에 의한 것이 아님을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 4, unlike Huh7 cells, ES-HLC or iPC-HPC differentiated from iPS cells derived from CHA-hES15 or human dermal fibroblasts were cytotoxic by aurora kinase inhibitor. Not shown (FIG. 4). From this, it was confirmed that the morphological change in HLC differentiated by PP was not due to toxicity.

실시예Example 4.  4. PP의PP 첨가에 의한 극성을 갖는  Having polarity by addition HLC의Of HLC 분화 유도 확인 Identify differentiation induction

4-1. 4-1. PP의PP 첨가에 의한 극성-관련된 단백질의 발현 증가 확인-1 Confirmation of Increased Expression of Polarity-Related Proteins by Addition-1

PP를 첨가하여 제조된 HLC 세포가 EMT 억제에 의해 간세포가 나타내는 극성을 나타내는지를 확인하기 위해, 극성-관련된 단백질의 발현을 면역세포화학적 분석(immunocytochemistry analysis)을 사용하여 확인하였다.In order to confirm that HLC cells prepared by the addition of PP exhibited the polarity exhibited by hepatocytes by EMT inhibition, the expression of polarity-related proteins was confirmed using immunocytochemistry analysis.

구체적으로, 오로라 카이네이즈 억제제를 첨가하는 과정에서 1 또는 10 μM의 PP를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 HLC를 분화시켜 준비하였다. 이때, 대조군으로서는 DMSO를 첨가한 세포를 사용하였다. 준비된 세포를 4% 파라포름알데하이드로 고정시키고, DPBS(Dulbecco's phosphate-buffered saline) 용액으로 3회 세척하였다. 세척한 세포에 0.1%의 트리톤 X-100이 첨가된 DPBS를 첨가하여 투과성을 갖도록 하였다. DPBS를 세척하고, 세포에 5% 염소 혈청을 포함하는 블로킹 완충액을 첨가하여 1시간 동안 반응시켰다. 여기에 1차 항체로서 E-카드헤린(Cell Signaling Technology, 미국), CK8+18(Abcam, 영국), 오클루딘(occludin, Thermo, 미국), CK19(Abcam, 영국), P-gp(Abcam, 영국) 및 OATP2(Abcam, 영국) 단백질에 대한 항체를 각각 첨가하고, 4℃에서 하룻밤 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 세포를 DPBS로 세척하고, 2차 항체를 첨가하여 1시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후, 세포를 DPBS로 세척하고, 핵을 DAPI(4'6-diamidino-2-phenylindole)로 염색하였다. 염색된 세포를 현미경으로 촬영한 결과를 도 5에 나타내었다.Specifically, HLC was prepared by differentiating under the same conditions and methods as in Example 1, except that 1 or 10 μM of PP was added in the course of adding an Aurora Kinase Inhibitor. At this time, cells added with DMSO were used as a control. Prepared cells were fixed with 4% paraformaldehyde and washed three times with Dulbecco's phosphate-buffered saline (DPBS) solution. The washed cells were added with DPBS to which 0.1% of Triton X-100 was added to make them permeable. DPBS was washed and reacted for 1 hour by adding blocking buffer containing 5% goat serum to the cells. The primary antibodies include E-cadherin (Cell Signaling Technology, USA), CK8 + 18 (Abcam, UK), Occludin (occludin, Thermo, USA), CK19 (Abcam, UK), P-gp (Abcam, UK) and OATP2 (Abcam, UK) proteins, respectively, were added and reacted overnight at 4 ° C. After completion of the reaction, the cells were washed with DPBS and reacted for 1 hour by adding a secondary antibody. After the reaction, the cells were washed with DPBS and the nuclei were stained with DAPI (4'6-diamidino-2-phenylindole). 5 shows the results of the stained cells under the microscope.

도 5에 나타난 바와 같이, 극성과 관련된 단백질인 오클루딘, P-gp 및 OATP2 단백질의 발현이 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC의 세포막에서 증가하였다. 한편, 간의 사이토케라틴인 CK8 및 CK18 단백질의 발현 수준은 대조군과 비슷하였고, 담관세포(cholangiocyte) 마커인 CK19 단백질의 발현은 대조군에 비해 감소하였다. 또한, 상피세포 표면 마커인 E-카드헤린 단백질은 PP가 첨가된 세포에서 증가하였다(도 5).As shown in FIG. 5, the expressions of the proteins related to polarity, occlusin, P-gp and OATP2 proteins, increased in the cell membrane of HLC differentiated by the addition of PP. On the other hand, the expression level of the liver cytokeratin CK8 and CK18 protein was similar to the control group, the expression of cholangiocyte marker CK19 protein was reduced compared to the control group. In addition, E-cadherin protein, an epithelial cell surface marker, was increased in cells to which PP was added (FIG. 5).

4-2. 4-2. PP의PP 첨가에 의한 극성-관련된 단백질의 발현 증가 확인-2 Confirmation of Increased Expression of Polarity-Related Proteins by Addition-2

PP를 첨가하여 분화시킨 HLC를 이용하여 웨스턴 블럿을 수행함으로써, PP 첨가에 의해 극성과 관련된 단백질의 발현 변화를 확인하였다.Western blot was performed using HLC differentiated by the addition of PP to confirm the change in the expression of protein related to polarity by the addition of PP.

먼저, HLC는 실시예 4-1과 동일한 조건 및 방법으로 수득하였고, 이때, 대조군으로서는 DMSO를 첨가한 세포를 사용하였다. 수득된 세포에 단백질 및 인산가수분해효소(phosphatase) 억제제를 포함하는 RIPA 완충액(Invitrogen, 미국)을 첨가하여 세포를 용해시켰다. 세포 용해물을 원심분리하여 상층액을 수득하고, 단백질의 양을 정량하였다. 20 또는 40 ㎍의 단백질을 SDS-PAGE 전기영동을 이용하여 분리하고, 막으로 이동시켰다. 단백질이 이동한 막을 상온에서 1시간 동안 블로킹하고, 여기에 1차 항체로서 E-카드헤린, 오클루딘, ZO-1(Abcam, 영국), N-카드헤린(BD Biosciences, 미국), 비멘틴(Abcam, 영국) 및 β-액틴(Santa Cruz Biotechnology, 미국)을 첨가하여 4℃에서 하룻밤 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 뒤, 상기 막을 0.1% 트윈 20이 포함된 TBS-T 완충액으로 세척하고, HRP(horseradish peroxidase)가 결합된 2차 항체를 첨가하고 상온에서 반응시켰다. 1시간 뒤, 상기 막을 TBS-T 완충액으로 세척하고, ECL(enhanced chemiluminescence, Thermo Fisher Scientific, 미국) 시약을 이용하여 시각화하였다. 막에 탐지된 단백질을 시각화하여 촬영한 결과를 도 6A에, 상기 결과에서 E-카드헤린 및 N-카드헤린의 발현량을 그래프한 결과를 도 6B에 나타내었다.First, HLC was obtained under the same conditions and methods as in Example 4-1, wherein cells added with DMSO were used as a control. Cells were lysed by adding RIPA buffer (Invitrogen, USA) containing protein and phosphatase inhibitor to the obtained cells. Cell lysates were centrifuged to obtain supernatant and the amount of protein quantified. 20 or 40 μg of protein was separated using SDS-PAGE electrophoresis and transferred to the membrane. The protein-transferred membrane was blocked at room temperature for 1 hour, and as primary antibodies, E-cadherin, occlusin, ZO-1 (Abcam, UK), N-cadherin (BD Biosciences, USA), and bimentin ( Abcam, UK) and β-actin (Santa Cruz Biotechnology, USA) were added and reacted overnight at 4 ° C. After the reaction, the membrane was washed with TBS-T buffer containing 0.1% Tween 20, HRP (horseradish peroxidase) -bound secondary antibody was added and reacted at room temperature. After 1 hour, the membranes were washed with TBS-T buffer and visualized with enhanced chemiluminescence (Ether Fisher Scientific, USA) reagent. The results of visualizing the protein detected on the membrane are shown in FIG. 6A, and the results of graphing the expression levels of E-cadherin and N-cadherin in the above results are shown in FIG. 6B.

도 6A에 나타난 바와 같이, E-카드헤린 및 상피세포 표면 마커 단백질의 발현량은 PP를 첨가한 세포군에서 증가하였다. 반면, 간엽 세포(mesenchymal cell) 마커인 N-카드헤린 및 비멘틴 단백질의 발현량은 PP를 첨가한 세포군에서 두드러지게 감소하였다(도 6A 및 6B). 즉, E-카드헤린이 N-카드헤린으로 전환되는 것이 EMT의 전형적인 특징임이 보고된 바, E-카드헤린 단백질 발현의 증가 및 N-카드헤린 단백질 발현의 감소에 의해 PP를 첨가하여 분화된 HLC에서는 EMT가 억제되고, 극성화된 HLC를 분화시킴을 알 수 있었다.As shown in FIG. 6A, the expression levels of E-cadherin and epithelial cell surface marker protein were increased in the cell group to which PP was added. On the other hand, the expression levels of mesenchymal cell markers N-cadherin and non-mentin protein were markedly decreased in the cell group to which PP was added (FIGS. 6A and 6B). In other words, it has been reported that the conversion of E-cadherin to N-cadherin is a typical feature of EMT. HLC differentiated by adding PP by increasing E-cadherin protein expression and decreasing N-cadherin protein expression Was found to inhibit EMT and differentiate polarized HLC.

4-3. 4-3. PPPP 이외의 오로라  Aurora other than 카이네이즈Kinase 억제제 첨가에 의한  By adding inhibitor EMTEMT 억제 확인 Suppress Confirmation

PP 이외의 오로라 카이네이즈 억제제를 첨가한 경우에도 분화된 HLC에서 EMT가 억제되는지를 확인하기 위해 실시간 PCR을 이용하여 E-카드헤린 및 N-카드헤린의 mRNA 발현량 변화를 다음과 같이 확인하였다.In order to confirm whether EMT is inhibited in differentiated HLC even when Aurora kinase inhibitors other than PP were added, mRNA expression changes of E-cadherin and N-cadherin were confirmed as follows.

먼저, 50 nM의 오로라 A 억제제 I, 100 μM의 MLN8237 또는 50 μM의 MK-5108을 세포에 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 4-2에 기재된 바와 동일한 조건 및 방법으로 오로라 카이네이즈 억제제를 첨가한 세포를 수득하였다. 수득된 세포에 TRIzol(Invitrogen, 미국)을 첨가하고 제조사의 프로토콜에 따라 전체 RNA를 수득하였다. 수득된 RNA는 나노드롭 시스템(Thermo Fishcer Scientific, 미국)을 이용하여 정량 및 순도를 분석한 뒤, SuperScript II Reverse Transcriptase(Invitrogen, 미국)를 사용하여 cDNA로 합성하였다. 합성된 cDNA를 주형으로 하고, StepOnePlus 실시간 PCR 시스템(Applied Biosystem, 미국) 및 Power SYBR Green PCR Master Mix(Applied Biosystem, 미국)를 사용하여 qPCR을 수행하였다. 모든 mRNA의 발현량은 ΔΔCt 방법을 사용하여, GAPDH(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) mRNA의 발현량으로 표준화하여 나타냈다. 그 결과, E-카드헤린 및 N-카드헤린 mRNA의 발현량을 확인한 결과 그래프를 도 7에 나타내었다.First, an Aurora Kinase Inhibitor was added under the same conditions and methods as described in Example 4-2, except that 50 nM Aurora A Inhibitor I, 100 μM MLN8237 or 50 μM MK-5108 was added to the cells. Cells were obtained. TRIzol (Invitrogen, USA) was added to the obtained cells and total RNA was obtained according to the manufacturer's protocol. The obtained RNA was quantified and analyzed for purity using a nanodrop system (Thermo Fishcer Scientific, USA), and then synthesized into cDNA using SuperScript II Reverse Transcriptase (Invitrogen, USA). Synthesized cDNA was used as a template and qPCR was performed using a StepOnePlus real-time PCR system (Applied Biosystem, USA) and Power SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystem, USA). The expression level of all mRNAs was normalized to the expression level of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase ( GAPDH ) mRNA using the ΔΔCt method. As a result, as a result of confirming the expression levels of E-cadherin and N-cadherin mRNA is shown in Figure 7 the graph.

도 7에 나타난 바와 같이, PP와는 달리, 오로라 A 억제제 I, MLN8237 및 MK-5108의 오로라 카이네이즈 억제제를 첨가한 세포에서는 E-카드헤린 mRNA의 발현이 감소하거나 유지되었으며, N-카드헤린 mRNA의 발현은 증가하였다(도 7). 즉, 상기로부터 PP 이외의 다른 오로라 카이네이즈 억제제는 HLC의 분화과정에서 EMT를 억제하지 않음을 확인하였다.As shown in FIG. 7, unlike PP, E-cadherin mRNA expression was reduced or maintained in cells to which Aurora A inhibitor I, Aurora kinase inhibitors of MLN8237 and MK-5108 were added, and N-cadherin mRNA expression. Increased (FIG. 7). In other words, it was confirmed that the Aurora kinase inhibitor other than PP did not inhibit EMT during the differentiation of HLC.

실시예Example 5.  5. PP의PP 첨가에 의한 간세포  Hepatocytes by Addition 마커의Of marker 발현 변화 확인 Confirmation of expression change

5-1. 5-1. PP의PP 첨가에 의한 간세포  Hepatocytes by Addition 마커Marker 유전자의 발현 변화 확인 Confirmation of gene expression change

HLC의 간세포로의 성숙 과정에서 PP가 미치는 영향을 확인하기 위해, 간세포 마커 및 약물대사 효소의 mRNA 발현 수준을 qPCR 방법으로 확인하였다.In order to confirm the influence of PP on the maturation of HLC into hepatocytes, mRNA expression levels of hepatocellular markers and drug metabolism enzymes were confirmed by qPCR method.

먼저, 실시예 4-1에 기재된 바와 같이, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC를 수득하고, 상기 HLC를 이용하여 실시예 4-3에 기재된 바와 동일한 방법으로 qPCR을 수행하였다. 이때, qPCR은 공지된 프라이머를 사용하여 알부민(ALB); 트립토판-2,3-디옥시게나이즈(TDO2); 알파-1 안티트립신(AAT); CYP1A1, CYP2C9, CYP2C19CYP3A4를 포함하는 시토크롬 P450(CYP)에 포함되는 유전자; UGT1A1, UGT1A6, MRP2(multidrug-resistance protein 2) 및 MDR1(multidrug resistance protein 1)을 포함하는 제2형 효소(phase II enzyme) 및 약물 수송체(drug transporter) 유전자; 및 PXR(pregnane X receptor) 유전자의 전사 수준을 측정하였다.First, as described in Example 4-1, HLC differentiated by adding 1 or 10 μM of PP was obtained, and qPCR was carried out in the same manner as described in Example 4-3 using the HLC. At this time, qPCR is prepared using albumin ( ALB ); Tryptophan-2,3-dioxygenase (TDO2); Alpha-1 antitrypsin ( AAT ); Genes included in cytochrome P450 (CYP) including CYP1A1 , CYP2C9 , CYP2C19 and CYP3A4 ; Phase II enzyme and drug transporter genes including UGT1A1 , UGT1A6 , multidrug-resistance protein 2 ( MRP2 ) and multidrug resistance protein 1 ( MDR1 ); And the transcription level of the PXR (pregnane X receptor) gene.

그 결과, 도 8에 나타난 바와 같이, PP를 첨가한 HLC에서 간세포 마커인 ALB, TDO2 및 AAT의 mRNA 발현수준이 유의적으로 증가하였다. 또한, 상기 세포에서 CYP1A1, CYP2C9, CYP2C19CYP3A4를 포함하는 CYP 효소를 암호화하는 mRNA의 발현 또한 증가하였다. 나아가, UGT1A1, UGT1A6, MRP2MDR1 mRNA의 발현 수준은 첨가된 PP의 농도 의존적으로 증가하였다. 그러나, 이중에서 ALB, TDO2, AAT, CYP2C9CYP2C19 mRNA의 발현수준은 1 μM의 PP를 첨가한 경우에 비해 10 μM의 PP를 첨가한 경우에 감소하였다(도 8). 상기 결과로부터 HLC의 성숙 과정에서는 1 μM의 PP를 첨가한 경우가 더욱 효과적임을 알 수 있었다.As a result, as shown in Figure 8, mRNA expression level of hepatocyte markers ALB, TDO2 and AAT significantly increased in HLC with PP. In addition, the expression of mRNA encoding CYP enzymes including CYP1A1 , CYP2C9 , CYP2C19 and CYP3A4 also increased in these cells. Furthermore, the expression levels of UGT1A1 , UGT1A6 , MRP2 and MDR1 mRNAs increased concentration-dependently of the added PP. However, the expression levels of ALB , TDO2 , AAT , CYP2C9 and CYP2C19 mRNA were decreased when 10 μM of PP was added as compared to when 1 μM of PP was added (FIG. 8). From the above results, it was found that the addition of 1 μM PP was more effective in the maturation of HLC.

5-2. 5-2. PP의Of PP 첨가에 의한 간세포  Hepatocytes by Addition 마커의Of marker 발현 변화 확인 Confirmation of expression change

HLC의 간세포로의 성숙 과정에서 PP가 미치는 영향을 확인하기 위해, 간세포 마커 단백질의 발현 수준을 면역세포화학적 분석을 사용하여 확인하였다. 실험은 1차 항체로서 ALB(DAKO, 미국), PXR(Abcam, 영국), HNF4A(hepatocyte nuclear factor 4 alpha)(Abcam, 영국), CYP1A1(Abcam, 영국), UGT1A1(R&D system, 미국) 및 MRP2(cell signaling technology, 미국) 단백질에 대한 항체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4-1과 동일한 조건 및 방법으로 수행되었다. 그 결과, 염색된 세포의 사진을 촬영한 결과를 도 9에 나타내었다.To confirm the effect of PP on the maturation of HLC into hepatocytes, the expression levels of hepatocyte marker proteins were confirmed using immunocytochemical analysis. Experiments include ALB (DAKO, USA), PXR (Abcam, UK), HNF4A (hepatocyte nuclear factor 4 alpha) (Abcam, UK), CYP1A1 (Abcam, UK), UGT1A1 (R & D system, USA) and MRP2 as primary antibodies. (cell signaling technology, USA) The same conditions and methods as in Example 4-1 were conducted except that the antibody against the protein was used. As a result, the results of taking pictures of the stained cells are shown in FIG.

도 9에 나타난 바와 같이, 간세포 마커 및 약물대사 효소가 PP가 첨가된 세포에서 그 발현이 증가하였다(도 9).As shown in FIG. 9, the expression of hepatocyte markers and drug metabolism enzymes was increased in cells to which PP was added (FIG. 9).

실시예Example 6.  6. PP의Of PP 첨가에 의한  By addition 간기능Liver function 촉진 확인 Promotion confirmation

간세포의 성숙 과정에서 첨가된 PP에 의해, HLC의 간기능 특성이 어떻게 변화하는지 확인하고자 다음과 같은 실험을 수행하였다.The following experiment was conducted to determine how the hepatic function of HLC changes with PP added during the maturation of hepatocytes.

6-1. 6-1. AcAc -LDL 흡수 및 글리코겐 합성 변화 확인-LDL uptake and glycogen synthesis changes

먼저, Ac-LDL(acetylated-low-density lipoprotein) 흡수 분석을 위해, 실시예 4-1에 기재된 바와 같이, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC를 수득하였다. HLC의 최종 분화 후, 세포에 10 ㎍/㎖의 1,1'-디옥타데실-3,3,3',3'-테트라메틸인도-카보시아닌-표지된(1,1'-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethylindo-carbocyanine-labeled) Ac-LDL을 첨가하였다. 이를 37℃에서 5시간 동안 추가 배양한 뒤, 세포를 PBS로 세척하였다. 세척된 세포는 형광현미경을 이용하여 관찰하고, 그 결과는 도 10A에 나타내었다.First, for the analysis of acetylated-low-density lipoprotein (Ac-LDL) uptake, HLC differentiated by adding 1 or 10 μM of PP, as described in Example 4-1. After final differentiation of HLC, cells were treated with 10 μg / ml of 1,1′-Dioctadecyl-3,3,3 ′, 3′-tetramethylindo-carbocyanine-labeled (1,1′-dioctadecyl- 3,3,3 ', 3'-tetramethylindo-carbocyanine-labeled) Ac-LDL was added. It was further incubated at 37 ° C. for 5 hours and then the cells were washed with PBS. Washed cells were observed using a fluorescence microscope, the results are shown in Figure 10A.

한편, 글리코겐 합성 변화는 PAS(periodic acid-schiff) 염색을 통해 확인하였다. 구체적으로, 실시예 4-1에 기재된 바와 같이, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC에 4% 파라포름알데하이드를 넣고 30분 동안 고정시켰다. 고정된 세포를 세척하고 투과화(permeabilization)시킨 뒤, PAS 염색 키트를 사용하여 제조사의 프로토콜에 따라 염색하였다. 염색된 세포를 촬영한 결과를 도 10A에 나타내었다.On the other hand, glycogen synthesis was confirmed by PAS (periodic acid-schiff) staining. Specifically, as described in Example 4-1, 4% paraformaldehyde was added to HLC differentiated by adding 1 or 10 μM of PP and fixed for 30 minutes. Fixed cells were washed and permeabilized and stained according to the manufacturer's protocol using the PAS staining kit. The result of photographing the stained cells is shown in Figure 10A.

도 10A에 나타난 바와 같이, HLC의 분화과정에서 PP를 첨가함으로써, LDL 흡수 및 축척과 함께 글리코겐 합성이 증가하였다(도 10A).As shown in Figure 10A, by adding PP during the differentiation of HLC, glycogen synthesis increased with LDL uptake and scale (Figure 10A).

6-2. 알부민 분비 변화 확인6-2. Change in albumin secretion

먼저, 실시예 4-1에 기재된 바와 같이, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC를 수득하였다. 분화된 HLC의 배양 배지에서 분비된 알부민의 양을 인간 알부민 ELISA 정량 키트(Bethly Laboratory, 미국) 및 모델 680 마이크로플레이트 리더(Bio-Rad, 미국)를 사용하여 측정하였다. ELISA는 키트 제조사의 프로토콜에 따라 수행되었고, 결과 데이터는 전체 단백질의 양으로 표준화되었다. 그 결과, 알부민의 분비량을 확인한 결과 그래프를 도 10C에 나타내었다.First, as described in Example 4-1, HLC differentiated by adding 1 or 10 μM of PP was obtained. The amount of albumin secreted in the culture medium of differentiated HLC was measured using the human albumin ELISA quantification kit (Bethly Laboratory, USA) and a model 680 microplate reader (Bio-Rad, USA). ELISA was performed according to the kit manufacturer's protocol and the resulting data was normalized to the amount of total protein. As a result, the result of confirming the secretion amount of albumin is shown in Figure 10C.

도 10C에 나타난 바와 같이, 1 μM의 PP를 첨가한 세포에서 알부민의 양이 유의적으로 증가하였으나, 10 μM의 PP를 첨가한 세포에서는 감소하였다(도 10C).As shown in FIG. 10C, the amount of albumin was significantly increased in cells added with 1 μM PP, but decreased in cells added with 10 μM PP (FIG. 10C).

6-3. 담즙 소관의 분비 변화 확인6-3. Confirmation of changes in secretion of bile ducts

담즙 소관(bile canalicular)의 기능은 CDFDA(5-carboxy-2,7-dichlorofluorescein diacetate)를 이용하여 확인하였다. 극성화된 간세포에서 CDFDA는 형광의 CDF(carboxy-dichlorofluorescein)로 가수분해되고, 이는 MRP2 단백질을 통해 담즙 소관으로 분비된다. 따라서, 이를 이용하여 PP를 첨가한 HLC에서 담즙 소관의 분비 변화를 확인하였다.The function of bile canalicular was confirmed using CDFDA (5-carboxy-2,7-dichlorofluorescein diacetate). In polarized hepatocytes, CDFDA is hydrolyzed to fluorescent carboxy-dichlorofluorescein (CDF), which is secreted into the bile duct through the MRP2 protein. Therefore, it was confirmed that the secretion change of the bile duct in the HLC added PP using this.

먼저, 실시예 4-1에 기재된 바와 같이, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC를 수득하였다. 분화된 HLC에 10 mM의 CDFDA(Life Technologies, 미국)를 첨가하고, 37℃에서 15분 동안 반응시켰다. 세포를 HCM 배양배지로 세척하고, 형광현미경을 이용하여 관찰하였다. 한편, CDFDA를 첨가하기 전에 다중약물 내성과 관련된 단백질을 억제하기 위해, 세포는 2 mM의 프로베네시드(probenecid, Sigma-Aldrich, 미국)를 첨가하여 37℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 형광현미경으로 관찰한 세포의 사진을 도 10B에 나타내었다.First, as described in Example 4-1, HLC differentiated by adding 1 or 10 μM of PP was obtained. 10 mM of CDFDA (Life Technologies, USA) was added to differentiated HLC and reacted at 37 ° C. for 15 minutes. Cells were washed with HCM culture medium and observed using a fluorescence microscope. On the other hand, in order to suppress the protein associated with multidrug resistance before adding CDFDA, cells were reacted for 1 hour at 37 ° C. by adding 2 mM of probenecid (probenecid, Sigma-Aldrich, USA). The photograph of the cells observed with the fluorescence microscope is shown in Figure 10B.

도 10B에 나타난 바와 같이, MRP2 억제제인 프로베네시드에 의한 담즙의 억제는, 극성화된 간세포의 기능적 특징인 CDF의 유출(efflux)을 지연시켰다. 그러나, 담즙 소관의 기능은 PP를 첨가하거나 그렇지 않은 HLC 사이에 유의적인 차이가 없었다(도 10B).As shown in FIG. 10B, inhibition of bile by the MRP2 inhibitor, probeneside, delayed the efflux of CDF, a functional feature of polarized hepatocytes. However, the function of bile ducts was not significantly different between HLC with or without PP (FIG. 10B).

6-4. 6-4. 우레아Urea 생성 변화 확인 Confirmation of generation change

먼저, 실시예 4-1에 기재된 바와 같이, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC를 수득하였다. 수득된 HLC를 배양한 배지에 포함된 우레아의 양을 인간 우레아 ELISA 정량 키트(BioAssay Systems, 미국) 및 모델 680 마이크로 플레이트 리더(Bio-Rad, 미국)를 사용하여 특정하였다. ELISA 정량은 키트 제조사의 프로토콜에 따라 수행되었고, 결과 데이터는 전체 단백질의 양으로 표준화되었다.First, as described in Example 4-1, HLC differentiated by adding 1 or 10 μM of PP was obtained. The amount of urea contained in the cultured HLC culture was obtained using a human urea ELISA quantification kit (BioAssay Systems, USA) and a model 680 micro plate reader (Bio-Rad, USA). ELISA quantification was performed according to the kit manufacturer's protocol and the resulting data was normalized to the amount of total protein.

그 결과, 도 10C에 나타난 바와 같이, 우레아의 생성은 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC에서 감소하였으나, 유의적인 변화는 보이지 않았다(도 10C).As a result, as shown in Figure 10C, the production of urea was reduced in HLC differentiated with the addition of PP, but no significant change was seen (Figure 10C).

6-5. 세포 증식 확인6-5. Cell proliferation confirmation

먼저, 실시예 4-1에 기재된 바와 같이, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC를 수득하였다. 한편, 증식된 세포의 수는 BrdU(bromodeoxyuridine, Molecular Probe, 미국) 분석을 사용하여 확인하였다. 구체적으로, 상기 HLC에 10 μM의 BrdU 표지된 용액을 첨가하고, 37℃ 및 5% CO2 조건하에서 30시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 뒤, 세포를 항-BrdU 항체(Invitrogen, 미국)를 사용하여 염색하고, 이를 고-함량 분석 시스템(high-content analysis system, Micro XLS, Molecular Devices) 및 MetaXpress를 사용하여 분석하였다.First, as described in Example 4-1, HLC differentiated by adding 1 or 10 μM of PP was obtained. On the other hand, the number of proliferated cells was confirmed using the BrdU (bromodeoxyuridine, Molecular Probe, USA) analysis. Specifically, 10 μM of BrdU labeled solution was added to the HLC and reacted for 30 hours at 37 ° C. and 5% CO 2 conditions. After the reaction, cells were stained using anti-BrdU antibody (Invitrogen, USA) and analyzed using a high-content analysis system (Micro XLS, Molecular Devices) and MetaXpress.

그 결과, 도 11A 및 11B에 나타난 바와 같이, PP를 첨가한 HLC에서 Ki67 및 BrdU에 대해 양성을 나타내는 세포의 수가 증가하였고, 도 11C에 나타난 바와 같이, PP를 첨가한 HLC에서 동일 면적에 대한 DAPI 염색약에 양성을 나타내는 핵의 수가 증가함으로써, PP에 의해 HLC의 증식능이 촉진됨을 알 수 있었다(도 11).As a result, as shown in FIGS. 11A and 11B, the number of cells positive for Ki67 and BrdU in HLC with PP increased, and as shown in FIG. 11C, DAPI for the same area in HLC with PP As the number of nuclei positive for the dye was increased, it was found that PP promoted the proliferative capacity of HLC (FIG. 11).

따라서, 상기의 결과로부터 PP를 첨가함으로써, 분화된 HLC의 기능적 성숙 및 증식이 촉진되는 것을 확인하였다.Therefore, from the above results, it was confirmed that the addition of PP promotes the functional maturation and proliferation of differentiated HLC.

실시예Example 7.  7. PP에On PP 의한 HPC의 분화 기전 확인 The differentiation mechanism of HPC

7-1. 7-1. PP에On PP 의한 오로라-A  Aurora-A by 카이네이즈Kinase 단백질의 발현 억제 확인 Confirmation of protein expression inhibition

PP는 오로라-A 카이네이즈 단백질의 억제제로서 알려졌다. 따라서, 상기와 같이 PP가 EMP를 억제하고 HLC를 성숙시키는 것이 오로라-A 카이네이즈 단백질을 억제함으로써 나타나는 것인지 다음과 같은 방법으로 확인하였다.PP has been known as an inhibitor of Aurora-A kinase protein. Therefore, it was confirmed by the following method whether PP inhibits EMP and matures HLC by inhibiting Aurora-A kinase protein as described above.

먼저, 실시예 4-1에 기재된 바와 같이, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC를 수득하였다. 실험은 1차 항체로서 오로라-A(Cell Signaling Technology, 미국) 및 포스포-오로라-A(Cell Signaling Technology, 미국) 항체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4-2에 기재된 바와 동일한 조건 및 방법으로 웨스턴 블럿을 수행하였다. 그 결과, 도 12A에 나타난 바와 같이, PP를 첨가하여 분화시킨 HLC에서 오로라-A 카이네이즈 단백질의 발현이 증가하였으나, 이에 대한 인산화는 유의적으로 감소되지 않았다. 또한, 전체 오로라-A 카이네이즈 단백질의 양에 대한 인산화된 오로라-A 카이네이즈 단백질의 비율은 농도 의존적으로 PP를 첨가한 세포에서 감소하였다(도 12A). 따라서, 상기로부터 오로라-A 카이네이즈 단백질의 억제제로서 개발된 PP가 HLC 성숙과정에서는 오로라-A 카이네이즈 단백질의 발현을 억제하지 않음을 알 수 있었다.First, as described in Example 4-1, HLC differentiated by adding 1 or 10 μM of PP was obtained. The experiments were conducted with the same conditions and methods as described in Example 4-2, except that Aurora-A (Cell Signaling Technology, USA) and Phospho-Aurora-A (Cell Signaling Technology, USA) antibodies were used as primary antibodies. Western blot was performed. As a result, as shown in FIG. 12A, the expression of Aurora-A kinase protein was increased in HLC differentiated by adding PP, but phosphorylation was not significantly reduced. In addition, the ratio of phosphorylated Aurora-A kinase protein to the amount of total Aurora-A kinase protein was reduced in cells with PP addition in a concentration dependent manner (FIG. 12A). Therefore, it can be seen that the PP developed as an inhibitor of the Aurora-A kinase protein does not inhibit the expression of the Aurora-A kinase protein during HLC maturation.

7-2. 7-2. PP에On PP 의한  by AKTAKT 신호전달 기전 변화 확인 Check for changes in signaling mechanisms

오로라-A 카이네이즈 단백질의 억제제는 다양한 암 세포주에서 EMT의 유도에 관여하는 AKT 신호전달 기전의 억제를 유도한다. 따라서, PP에 의해 유도되는 EMT 억제에 AKT 신호전달 기전에 관여하는지를 확인하기 위해, AKT 및 GSK-3β의 활성화를 웨스턴 블럿으로 확인하였다.Inhibitors of Aurora-A kinase protein induce inhibition of AKT signaling mechanisms involved in the induction of EMT in various cancer cell lines. Therefore, the activation of AKT and GSK-3β was confirmed by Western blot to confirm whether the AKT signaling mechanism is involved in PP-induced EMT inhibition.

먼저, 실시예 4-1에 기재된 바와 같이, 1 또는 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC를 수득하고, 수득된 세포를 이용하여 웨스턴 블럿을 수행하였다. 구체적으로, 웨스턴 블럿은 1차 항체로서 AKT(Cell Signaling Technology, 미국), 포스포-AKT(Cell Signaling Technology, 미국), GSK-3β(Santa Cruz biochenology, 미국), 포스포-GSK-3β(Santa Cruz biochenology, 미국), 스네일(snail, Santa Cruz biochenology, 미국), HNF4α(Hepatocyte nuclear nuclear factor 4α, Abcam, 영국) 및 GAPDH(Thermo Fisher Scientific, 미국) 항체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4-2에 기재된 바와 동일한 조건 및 방법으로 수행되었다. AKT 및 GSK-3β 단백질의 활성 변화를 확인한 결과를 도 12B 및 12C에 나타내었다.First, as described in Example 4-1, HLC differentiated by adding 1 or 10 μM of PP was obtained, and western blot was performed using the obtained cells. Specifically, Western blot is a primary antibody, Cell Signaling Technology (AKT), Phospho-AKT (Cell Signaling Technology, USA), GSK-3β (Santa Cruz biochenology, USA), Phospho-GSK-3β (Santa). Example 4, except that Cruz biochenology (US), snail (Snail, Santa Cruz biochenology, USA), HNF4α (Hepatocyte nuclear nuclear factor 4α, Abcam, UK) and GAPDH (Thermo Fisher Scientific, USA) antibodies were used The same conditions and methods as described in -2 were performed. The results of confirming the activity change of the AKT and GSK-3β protein are shown in Figure 12B and 12C.

도 12B에 나타난 바와 같이, PP가 첨가된 HLC에서 AKT의 인산화가 유의적으로 억제되었다(도 12B). 한편, 이와 같은 AKT 단백질의 비활성화에 의해 GSK-3β 단백질의 활성화가 유도되고, 이는 스네일 단백질 발현을 억제하였다. 또한, 스네일 단백질의 발현 억제는 HNF4α 단백질의 발현이 증가한 것과 상반된 결과를 보였다(도 12C).As shown in Figure 12B, phosphorylation of AKT was significantly inhibited in HLC with PP addition (Figure 12B). On the other hand, activation of GSK-3β protein is induced by this inactivation of AKT protein, which inhibits snail protein expression. In addition, inhibition of the expression of snail protein showed a result contrary to the increased expression of HNF4α protein (FIG. 12C).

7-3. 7-3. PPPP 첨가에 의한  By addition mRNA의mRNA 발현 변화 확인 Confirmation of expression change

상기 실시예에서 PP를 첨가하여 수득한 HLC에서 오로라 카이네이즈 단백질의 발현, AKT 신호전달 기전의 변화를 확인하였다. 따라서, 이와 같은 단백질의 발현 변화가 mRNA의 발현에도 동일하게 나타나는지를 실시간 PCR 방법을 사용하여 확인하였다. 실험은 오로라-A 카이네이즈, AKT1, 스네일 또는 HNF4α 유전자의 서열을 탐지할 수 있는 공지된 프라이머를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4-3에 기재된 바와 동일한 방법으로 수행되었다. 그 결과, 유전자의 발현 변화를 확인한 결과 그래프를 도 13에 나타내었다.In the above example, the expression of Aurora kinase protein and change in AKT signaling mechanism were confirmed in HLC obtained by adding PP. Therefore, it was confirmed by using a real-time PCR method whether such a change in expression of the protein is also expressed in the expression of mRNA. The experiment was performed in the same manner as described in Example 4-3, except for using a known primer capable of detecting the sequence of the Aurora-A kinase , AKT1 , snail or HNF4α gene. As a result, as a result of confirming the expression change of the gene, a graph is shown in FIG.

도 13에 나타난 바와 같이, PP를 첨가하여 분화시킨 HLC에서 오로라-A 카이네이즈 mRNA의 발현은 증가한 반면, AKT스네일 mRNA의 발현은 감소하였다. 이는 상기 단백질의 발현 변화와 동일하였다. 한편, HNF4α 유전자는 1 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC에서는 증가하였으나, 10 μM의 PP를 첨가하여 분화시킨 HLC에서 감소하였다(도 13).As shown in FIG. 13, the expression of Aurora-A kinase mRNA was increased in HLC differentiated with PP, whereas the expression of AKT and snail mRNA was decreased. This was identical to the change in expression of the protein. On the other hand, HNF4α gene increased in HLC differentiated by the addition of 1 μM PP, but decreased in HLC differentiated by the addition of 10 μM PP (Fig. 13).

상기로부터, HLC의 분화 과정에 첨가되는 PP는 오로라-A 카이네이즈 단백질을 직접적으로 억제하는 것보다, HNF4α를 상향조절함으로써 AKT 신호전달 기전을 억제함으로써 EMT를 억제하는 것을 알 수 있었다.From the above, it was found that PP added to HLC differentiation inhibits EMT by inhibiting AKT signaling mechanism by upregulating HNF4α rather than directly inhibiting Aurora-A kinase protein.

Claims (11)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 간 모세포(hepatoblast)에서 간세포 유사세포(hepatocyte-like cell, HLC)로의 분화용 조성물:
[화학식 1]
Figure 112017120704466-pat00005
.
Composition for differentiation from hepatoblasts (hepatocyte-like cells, HLC) comprising a compound represented by the formula (1) as an active ingredient:
[Formula 1]
Figure 112017120704466-pat00005
.
제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 0.1 내지 20 μM의 농도로 포함되는, 간 모세포에서 간세포 유사세포로의 분화용 조성물.
According to claim 1, wherein the compound represented by the formula (1) is contained in a concentration of 0.1 to 20 μM, composition for differentiation from hepatic stem cells to hepatocyte-like cells.
제1항에 있어서, 상기 조성물이 간세포 생장인자(hepatocyte growth factor, HGF), 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF) 및 온코스타틴 M(Oncostatin M, OSM) 및 덱사메타손(dexamethasone)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 추가로 포함하는, 간 모세포에서 간세포 유사세포로의 분화용 조성물
The method of claim 1, wherein the composition is from the group consisting of hepatocyte growth factor (HGF), fibroblast growth factor (FGF), and oncostatin M (OSM) and dexamethasone (dexamethasone) A composition for differentiation from hepatic stem cells to hepatocyte-like cells, further comprising any one or more selected
시험관 내에서(in vitro) 간 모세포에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 처리하는 단계를 포함하는 간 모세포에서 간세포 유사세포를 분화시키는 방법:
[화학식 1]
Figure 112019039942269-pat00006
.
A method of differentiating hepatocyte-like cells in hepatocytes comprising treating the hepatocytes in vitro with a compound represented by Formula 1 below:
[Formula 1]
Figure 112019039942269-pat00006
.
제4항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 0.1 내지 20 μM의 농도로 처리되는, 간 모세포에서 간세포 유사세포를 분화시키는 방법.
The method of claim 4, wherein the compound represented by Chemical Formula 1 is treated at a concentration of 0.1 to 20 μM.
제4항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 분화 1 내지 5일 사이에 처리되는, 간 모세포에서 간세포 유사세포를 분화시키는 방법.
The method of claim 4, wherein the compound represented by Formula 1 is treated between 1 and 5 days of differentiation.
제4항에 있어서, 상기 분화가 3 내지 20일 동안 수행되는, 간 모세포에서 간세포 유사세포를 분화시키는 방법.
The method of claim 4, wherein said differentiation is performed for 3 to 20 days.
제4항에 있어서, 상기 간 모세포가 배아줄기세포로부터 유래된, 간 모세포에서 간세포 유사세포를 분화시키는 방법.
The method of claim 4, wherein said hepatoblasts are derived from embryonic stem cells.
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