KR102041910B1 - Composition for differentiation of periodontal ligament cells to Cementoblast - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TGF-β (transforming growth factor-beta) 수용체 ALK (activin receptor-like kinase) 5 억제제를 포함하는 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물, 배지, 키트 및 이를 이용한 분화 유도 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 인간의 성체 치주 인대 세포에서 치주 인대세포를 분리하고 이에 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 처리함으로써, 치주 인대 세포를 목적 세포인 백악모세포로 효과적으로 분화 유도할 수 있으며, 치주 조직의 성공적 재생에 필요한 백악모세포를 확보함으로써 백악질 형성 및 재생 연구 및 이에 특이적인 표면 발현 마커를 발굴하는데 이용할 수 있다. The present invention relates to a composition, a medium, a kit, and a method for inducing differentiation of periodontal ligament cells into blastocysts comprising a transforming growth factor-beta (TLG-beta) receptor activin receptor-like kinase (ALK) 5 inhibitor. It is about. According to the present invention, by separating the periodontal ligament cells from human adult periodontal ligament cells and treating them with TGF-β receptor ALK5 inhibitors, the periodontal ligament cells can be effectively induced into differentiation into the target cells, the chalk cells, By obtaining the chalk cells necessary for regeneration, it can be used to study chalk formation and regeneration and to discover surface expression markers specific thereto.

Description

치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물 {Composition for differentiation of periodontal ligament cells to Cementoblast} Composition for inducing differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells [Composition for differentiation of periodontal ligament cells to Cementoblast}

본 발명은 TGF-β (transforming growth factor-beta) 수용체 ALK (activin receptor-like kinase) 5 억제제를 포함하는 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물, 배지, 키트 및 이를 이용한 분화 유도 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a composition, a medium, a kit, and a method for inducing differentiation of periodontal ligament cells into blastocysts comprising a transforming growth factor-beta (TLG-beta) receptor activin receptor-like kinase (ALK) 5 inhibitor. It is about.

치주조직은 치아를 지지하고 감싸는 조직으로 치근 백악질과 치주인대, 치조골 및 치은을 포함하고 있다. 치아의 소실을 방지하기 위한 치주조직의 재생은 복잡한 과정이며, 2가지 경조직인 백악질과 치조골, 2가지 연조직인 치주인대와 치은조직이 모두 적절하게 만들어져야 한다. 이 중 백악질은 치조골에 치아의 위치를 잡아주는 중요한 조직이기 때문에 백악질의 치아 부착 및 재생에 대한 관심이 높아짐과 동시에 백악질 형성과 재생에 관한 연구의 필요성도 증대되고 있으나 치아 발생과정 후기단계에 형성되는 치근 백악질의 발생기전에 대한 이해는 아직 많이 부족한 상태이다. 특히 백악질 형성 및 재생 연구에 있어 가장 큰 어려움은 백악질의 특이적 표지인자가 없기 때문에 백악모세포의 기원과 성질에 대한 이해가 부족하다는 점이다. 또한 백악질을 형성하는 세포인 백악모세포의 기원에 대하여 아직까지 많은 논란이 있다. The periodontal tissue is a tissue that supports and wraps the teeth and includes the alveolar chalky, the periodontal ligament, the alveolar bone, and the gingiva. Regeneration of the periodontal tissue to prevent loss of teeth is a complex process, and two hard tissues, chalky and alveolar bone, and two soft tissues, periodontal ligament and gingival tissue, must all be made properly. Among them, chalk is an important tissue that holds the position of teeth in the alveolar bone. Therefore, interest in tooth attachment and regeneration of the chalk is increasing and the necessity of research on chalk formation and regeneration is increasing. There is still a lack of understanding of the mechanism of root chalk chalk. In particular, the greatest difficulty in the study of chalk formation and regeneration is that there is a lack of understanding of the origin and properties of the chalk cells because there is no specific marker of chalk. There is also much controversy about the origin of the chalky cells, which are the cells that form chalky cells.

일반적으로 치아는 치관이 완전히 형성된 후 치관과 함께 발육을 시작하고 구강으로 분출하며, 그 후 뿌리쪽으로 발육한다. 치아발육을 초래하는 구조는 치경고리(cervical loop) 라고 하는 법랑기관의 목 부분으로 법랑상피로 구성된 두 겹의 주변 구조이다. 치경고리는 새로 완성된 치관으로부터 자라서 상피근초 (Hertwig's root sheath)를 형성하며, 치아뿌리의 형태를 만들고 뿌리상아질 형성(root dentin formation)을 유도하여 치관상아질과 연결된다. 뿌리상아질의 형성이 완성되면 상피근초 (Hertwig's root sheath)는 붕괴되고, 붕괴된 후 이 세포들은 Malassez 상피잔여 (epithelial rests of malassez)가 되며, 이후 새로 형성된 뿌리상아질면에 접촉하면서 상피-간엽 전이(epithelial-mesenchymal transition) 과정을 통하여 백악모세포(cementoblast)로 분화한다. 백악모세포는 뿌리상아질에 닿게 되면 백악바탕질(cementoid)을 축적하여 백악질 형성하게 되는 것으로 알려져 있다. In general, teeth begin to develop with the crown and erupt into the oral cavity after the crown is fully formed, and then develop toward the root. The structure that leads to tooth development is the neck of the enamel organ called the cervical loop, which is a two-layered peripheral structure composed of enamel epithelium. The alveolar ring grows from the newly completed crown to form Hertwig's root sheath, forms the roots of the tooth and induces root dentin formation to connect with the crown dentin. When the formation of the root dentin is completed, Hertwig's root sheath collapses, and after collapse, the cells become Malassez epithelial rests of malassez, which then come into contact with the newly formed root dentin planes. Differentiate into cementoblasts through epithelial-mesenchymal transition. When chalkacet cells reach the root dentin, it is known that they accumulate chalkoids and form chalkiness.

이처럼 백악질을 생성하는 중요한 역할을 하는 백악모세포를 배양하기 위해서는 상피근초 (Hertwig's root sheath) 세포 및 Malassez 상피잔여 (epithelial rests of malassez) 세포를 이용해야 하나, 이들 세포를 추출하기 어렵고, 얻을 수 있는 세포의 양도 매우 제한적이므로, 백악모 세포에 대한 연구 및 백악모세포를 이용한 조직 재생에 커다란 기술적 한계점이 있다. In order to cultivate the chalk cells that play an important role in producing the chalk, it is necessary to use Hertwig's root sheath cells and Malassez epipital rests of malassez cells, but these cells are difficult to obtain and obtain. Since the amount of is very limited, there are great technical limitations in the study of chalk cells and tissue regeneration using the chalk cells.

이에 본 발명자들은 인간 성체 치주 인대 조직으로부터 치주 인대세포를 분리하고, 이를 백악모 세포로 분화시킬 수 있는 최적의 분화 방법에 대하여 연구한 결과, TGF-β (transforming growth factor-beta) 수용체 ALK (activin receptor-like kinase) 5 억제제를 이용하는 경우, 치주 인대세포를 백악모세포로 효과적으로 분화시킬 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors have investigated the optimal differentiation method for separating periodontal ligament cells from human adult periodontal ligament tissues and differentiating them into chalk cells, and as a result, TGF-β (transforming growth factor-beta) receptor ALK (activin When the receptor-like kinase 5 inhibitor is used, it has been confirmed that the periodontal ligament cells can be effectively differentiated into chalky cells, thereby completing the present invention.

따라서 본 발명의 목적은 TGF-β (transforming growth factor-beta) 수용체 ALK (activin receptor-like kinase) 5 억제제를 포함하는 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물, 배지 조성물, 키트 및 이를 이용한 분화 유도 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a composition, a medium composition, a kit, and a composition for inducing differentiation of periodontal ligament cells into blastocysts comprising a TGF-β (activating receptor-like kinase) 5 inhibitor It is to provide a method of inducing differentiation.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 TGF-β (transforming growth factor-beta) 수용체 ALK (activin receptor-like kinase) 5 억제제를 포함하는 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for inducing differentiation of periodontal ligament cells into blastocysts comprising a TGF-β (activating receptor-like kinase) 5 inhibitor.

또한 본 발명은 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 포함하는 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 배지 조성물을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a medium composition for inducing differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells, including a TGF-β receptor ALK5 inhibitor.

또한 본 발명은 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 포함하는 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 키트를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a kit for inducing differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells, including a TGF-β receptor ALK5 inhibitor.

또한 본 발명은 치주 인대세포에 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 처리하는 단계;를 포함하는, 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a method for inducing differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells, comprising the step of treating the periodontal ligament cells with a TGF-β receptor ALK5 inhibitor.

본 발명에 따르면, 인간의 성체 치주 인대 세포에서 치주 인대세포를 분리하고 이에 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 처리함으로써, 치주 인대 세포를 목적 세포인 백악모세포로 효과적으로 분화 유도할 수 있으며, 치주 조직의 성공적 재생에 필요한 백악모세포를 확보함으로써 백악질 형성 및 재생 연구 및 이에 특이적인 표면 발현 마커를 발굴하는데 이용할 수 있다. According to the present invention, by separating the periodontal ligament cells from human adult periodontal ligament cells and treating them with TGF-β receptor ALK5 inhibitors, the periodontal ligament cells can be effectively induced into differentiation into the target cells, the chalk cells, By obtaining the chalk cells necessary for regeneration, it can be used to study chalk formation and regeneration and to discover surface expression markers specific thereto.

도 1은 SB431542, TGF-β1 및/또는 BMP7 처리 후의 hPDLC의 형태 변화를 위상차 현미경으로 확인한 결과를 나타낸 도이다 (a, 미처리; b, 10 μM SB431542; c, 10 ng/ml TGF-B1; d, 100 ng/ml BMP7; e, BMP7 및 SB431542; f, TGF-B1 및 SB431542).
도 2는 SB431542, TGF-β1 및/또는 BMP7 처리에 따른 백악모세포- 및 인대-특이적 마커의 발현을 RT-qPCR 분석을 통해 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 3은 SB431542, TGF-β1 및/또는 BMP7 처리에 따른 Smad 1, Smad3의 인산화 차단 효과를 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 K02288 농도별 처리에 따른 Smad1/3 인산화 변화를 웨스턴 블랏을 통해 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 SB431542, K02288 및 TGFβ-1 처리 후 PDLC에서 백악모세포, 인대세포 및 미넬랄화 관련 유전자의 발현을 RT-qPCR로 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 성장 배지 및 골원성 배지에서 배양된 PDLC 에 SB431542 또는 TGF-β1을 처리한 후의 미네랄 형성 결과를 나타낸 도이다. 도 6의 A 는 각각의 배지에서 3주 동안 배양한 후 미네랄 축적 결과를 알리자린 A 로 염색하여 확인한 결과를 나타낸 도이다. 도 6의 B는 미네랄 노들 용해 후 405nm 에서의 흡광도를 정량화한 결과를 나타낸 도이다.
도 7은 Smad2/3 인산화 차단에 의한 SB431542의 백악모세포 분화 유도 기전을 나타낸 모식도이다.
1 is a diagram showing the results of morphological changes of hPDLC after SB431542, TGF-β1 and / or BMP7 treatment (a, untreated; b, 10 μM SB431542; c, 10 ng / ml TGF-B1; d , 100 ng / ml BMP7; e, BMP7 and SB431542; f, TGF-B1 and SB431542).
Figure 2 is a diagram showing the results confirmed by RT-qPCR analysis of the expression of the chalk cell- and ligament-specific markers according to SB431542, TGF-β1 and / or BMP7 treatment.
Figure 3 is a view showing the results confirming the phosphorylation blocking effect of Smad 1, Smad3 by SB431542, TGF-β1 and / or BMP7 treatment.
Figure 4 is a diagram showing the results confirmed by Western blot changes in Smad1 / 3 phosphorylation according to the treatment according to the K02288 concentration.
5 is a diagram showing the results of RT-qPCR analysis of the expression of chalk cells, ligament cells and mineralization-related genes in PDLC after SB431542, K02288 and TGFβ-1 treatment.
6 is a diagram showing the results of mineral formation after SB431542 or TGF-β1 treatment in PDLC cultured in growth medium and osteogenic medium. Figure 6 A is a diagram showing the results confirmed by staining the mineral accumulation results with alizarin A after culturing for 3 weeks in each medium. FIG. 6B is a diagram showing the results of quantifying the absorbance at 405 nm after dissolving the mineral node. FIG.
Figure 7 is a schematic diagram showing the mechanism of induction of differentiation of SB431542 by SB431542 by blocking Smad2 / 3 phosphorylation.

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

본 발명은 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 포함하는 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물을 제공한다. The present invention provides a composition for inducing differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells, comprising a TGF-β receptor ALK5 inhibitor.

본 발명의 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 이용하면, 치주 인대세포에서 Smad3 인산화를 억제시켜 신호전달 경로를 차단함으로써, CEMP1 (cementum protein 1) 및 CAP (cementum attachment protein) 와 같은 마커의 발현이 증대된 백아모세포로의 분화를 효과적으로 유도할 수 있다. The TGF-β receptor ALK5 inhibitor of the present invention inhibits Smad3 phosphorylation in the periodontal ligament cells to block signaling pathways, thereby enhancing expression of markers such as CEMP1 (cementum protein 1) and CAP (cementum attachment protein). Differentiation into leukocytes can be effectively induced.

본 발명의 TGF-β 수용체 ALK5 억제제는, TGF-β 수용체 ALK5를 억제할 수 있는 물질을 제한없이 포함할 수 있으며, 바람직하게는 A-83-01 또는 SB431542 일 수 있다.The TGF-β receptor ALK5 inhibitor of the present invention may include without limitation a substance capable of inhibiting the TGF-β receptor ALK5, preferably A-83-01 or SB431542.

본 발명에 있어 “A-83-01 ((3-(6-메틸-2-피리디닐)-N-페닐-4-(4-퀴놀리닐)-1H-피라졸-1-카르보티오아미드)” 및 “SB431542 (4-(5-벤졸[1,3]디옥솔-5-일-4-피리딘-2-일-1H-이미다졸-2-일)-벤즈아미드)” 는 TGFβ 수용체 (ALK5) 및 Activin 수용체 (ALK4/7) 의 저해제 (즉 TGFβR 저해제) 로서 공지된 화합물이다.In the present invention, “A-83-01 ((3- (6-methyl-2-pyridinyl) -N-phenyl-4- (4-quinolinyl) -1H-pyrazole-1-carbothioamide ) ”And“ SB431542 (4- (5-benzol [1,3] dioxol-5-yl-4-pyridin-2-yl-1H-imidazol-2-yl) -benzamide) ”are TGFβ receptors ( ALK5) and compounds known as inhibitors (ie TGFβR inhibitors) of the Activin receptor (ALK4 / 7).

구체적으로 본 발명에 있어, “SB431542” 은 TGF-β 수용체 Alk5 (Activin Receptor-Like Kinase-5) 의 억제제이며, C22H16N4O3 의 화학식 및 384.4 의 분자량을 갖는 물질을 의미하고, 본원 발명에서 목적하는 TGF-β 수용체 ALK5 억제를 통해 치주 인대세포를 백악모세포로 분화를 유도하는 물질이라면 SB431542의 유도체 역시 본 발명의 범주에 포함될 수 있다. Specifically, in the present invention, "SB431542" is an inhibitor of the TGF-β receptor Alk5 (Activin Receptor-Like Kinase-5), means a substance having a chemical formula of C 22 H 16 N 4 O 3 and a molecular weight of 384.4, Derivatives of SB431542 may also be included in the scope of the present invention as long as the substance induces differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells through inhibition of TGF-β receptor ALK5.

본 발명의 TGF-β 수용체 ALK5 억제제는 치주 인대세포를 백악모세포로 분화 유도시킬 수 있으며, 0.1 내지 30 μM, 1 내지 20μM, 가장 바람직하게는 5 내지 10μM 으로 치은 상피세포에 처리될 수 있다. The TGF-β receptor ALK5 inhibitor of the present invention may induce differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells, and may be treated with gingival epithelial cells at 0.1 to 30 μM, 1 to 20 μM, and most preferably 5 to 10 μM.

TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 처리하는 경우 백악모세포 특이적 마커가 증가될 수 있으며, 이를 통해 치주 인대 세포가 백악모세포로 효과적으로 분화되었음을 확인할 수 있다. 본 발명의 TGF-β 수용체 ALK5 억제제, 바람직하게는 SB431542를 치주인대세포에 처리하는 경우, 백악모세포 특이적 마커는 미처리군 대비 약 2.32 및 1.59 증가할 수 있다.  Treatment with TGF-β receptor ALK5 inhibitors may increase the specific chalk cell specific markers, indicating that the periodontal ligament cells effectively differentiated into the chalk cell. When treating the TGF-β receptor ALK5 inhibitor of the present invention, preferably SB431542, to periodontal ligament cells, the chalk cell specific markers can be increased by about 2.32 and 1.59 compared to the untreated group.

본 발명의 TGF-β 수용체 ALK5 억제제는 TGF-β1 처리에 의해 유도되는 하위 신호전달에 관여하는 Smad2/3 경로를 차단할 수 있고, 보다 구체적으로 Smad3 인산화를 효과적으로 차단함으로써 백악질 형성 유전자의 발현을 특이적으로 촉진시킬 수 있다. The TGF-β receptor ALK5 inhibitors of the present invention can block the Smad2 / 3 pathway involved in downstream signaling induced by TGF-β1 treatment, and more specifically specifically block the expression of chalk formation genes by effectively blocking Smad3 phosphorylation. Can be promoted.

본 발명은 성체 치주 인대 조직으로부터 유래된 치주인대세포를 백악모세포로 효과적으로 분화 유도할 수 있다. 따라서 본 발명의 재료가 되는 치주 인대세포는 인간으로부터 분리된 성체 치주 인대 조직 유래일 수 있다. 이에 따라 본 발명은 상피근초 세포나 Malassez 상피 잔여 세포를 이용하여 백악모세포를 배양하는 방법이 가지고 있었던 추출의 곤란성, 제한적인 세포 수득량의 문제점을 극복하고 인간 조직으로부터 효과적으로 목적하는 백악모세포를 대량 수득할 수 있다. The present invention can effectively induce differentiation of periodontal ligament cells derived from adult periodontal ligament tissue into chalk cells. Thus, the periodontal ligament cells of the present invention may be derived from adult periodontal ligament tissue isolated from humans. Accordingly, the present invention overcomes the problems of extraction and limited cell yield problems of the method of culturing chalky cells using epithelial myocytes or Malassez epithelial residual cells, and effectively obtains a large amount of desired chalky cells from human tissue. can do.

따라서 본 발명에서 치주 인대세포는 동물, 바람직하게는 포유동물, 보다 바람직하게는 인간 유래의 세포일 수 있고 자가 (autologous), 동종 (allogenic), 이종(xenogenic) 세포일 수 있다. Thus, in the present invention, the periodontal ligament cells may be cells derived from an animal, preferably a mammal, more preferably a human, and may be autologous, allogenic, xenogenic cells.

본 발명에 있어, 용어 “백악모세포 (cementoblast)” 는 “백악전구세포”와 상호 교환적으로 사용될 수 있으며, 백악질로 분화될 수 있는 백악질 특이적인 전구세포를 의미한다. In the present invention, the term “cementoblast” may be used interchangeably with “chalk progenitor cells” and means chalky specific precursor cells that can differentiate into chalky.

“백악질(Cementum)” 은 치아의 경조직 중 하나로 뼈와 유사한 미네랄화된 조직이나 뼈보다 훨씬 천천히 축적되며 혈관계 또는 신경 분포를 가지지 않고 리모델링 과정을 거치지 않는다는 점에서 뼈와는 상호 상이한 조직임이 알려져 있다. 또한 백악질은 치조골과 달리 골모세포에서 형성되지 않으며, 백악모세포가 뼈세포가 아닌 백악세포를 거쳐 백악질을 형성한다는 점에서 골의 발생과 유사한 치조골과도 구별된다. 따라서 백악질은 일반적인 미네랄화된 조직 중의 하나이나 골이나 치조골의 미네랄화와는 구별되어야 한다. "Cementum" is one of the hard tissues of the tooth and is known to be different from bone in that it accumulates much more slowly than bone-like mineralized tissue or bone and does not have a vascular or nerve distribution and does not undergo a remodeling process. In addition, unlike the alveolar bone, chalky cells are not formed in osteoblasts, and they are distinguished from alveolar bone similar to that of bone in that chalky cells form chalky cells through chalky cells rather than bone cells. Therefore, chalkiness should be distinguished from one of the common mineralized tissues, but not from mineralization of bone or alveolar bone.

본 발명에 따라 분화 유도된 백악모세포는 백악모세포 마커의 발현이 증가한 것을 특징으로 할 수 있으며, 바람직하게는 CEMP1 (cementum protein 1) 및 CAP (cementum attachment protein) 와 같은 마커의 발현이 증대된 것을 특징으로 할 수 있다. The differentiation-induced chalkhead cells according to the present invention may be characterized by an increased expression of a chalk cell marker, and preferably, expression of markers such as CEMP1 (cementum protein 1) and CAP (cementum attachment protein) is increased. You can do

본 발명의 치주인대세포의 분리방법은 성체 인간 치주 조직으로부터 치주 인대세포를 분리하는 당 분야에 널리 알려진 방법을 제한없이 사용할 수 있으며, 본 발명의 치주 인대세포는 이와 같이 직접 분리하거나 또는 구입하여 사용할 수 있다. The method of isolating periodontal ligament cells of the present invention can be used without limitation, a method widely known in the art for separating periodontal ligament cells from adult human periodontal tissue, the periodontal ligament cells of the present invention can be used to directly isolate or purchase Can be.

본 발명의 조성물은 배지를 포함할 수 있으며, 본 발명은 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 포함하는 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 배지 조성물을 제공한다. The composition of the present invention may include a medium, and the present invention provides a medium composition for inducing differentiation of periodontal ligament cells into blastocysts comprising a TGF-β receptor ALK5 inhibitor.

용어, 배지는 생체 외에서 세포의 배양에 적절한 당 분야에서 사용되는 통상의 배지를 모두 포함한다. 세포의 종류에 따라 배지와 배양 조건을 선택할 수 있다. 배양에 사용되는 배지는 DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM(Minimal essential Medium), BME(Basal Medium Eagle), RPMI1640, F-10, F-12, α-MEM(α-Minimal essential Medium), GMEM(Glasgow's Minimal essential Medium), Iscove's Modified Dulbecco's Medium 배지 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The term medium includes all conventional media used in the art suitable for culturing cells in vitro. Depending on the type of cells, medium and culture conditions can be selected. The medium used for the culture is Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), Minimal Essential Medium (MEM), Basic Medium Eagle (BME), RPMI1640, F-10, F-12, α-Minimal Essential Medium (GMEM) (Glasgow's Minimal essential Medium) and Iscove's Modified Dulbecco's Medium badge, but are not limited thereto.

본 발명의 조성물은 TGF-β 수용체 ALK5 억제제 외에도 치주인대세포를 백악모세포로 분화 유도할 수 있는 성분을 추가적으로 더 포함할 수 있다. In addition to the TGF-β receptor ALK5 inhibitor, the composition of the present invention may further include a component capable of inducing differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells.

또한, 본 발명은 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 포함하는, 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 키트를 제공한다.The present invention also provides a kit for inducing differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells, comprising a TGF-β receptor ALK5 inhibitor.

상기 키트는 상기한 것에 한정되는 것은 아니며, 다른 시약이나 기구를 포함할 수 있다. 예를 들면, 대상 세포를 배양하기 위한 배양 플레이트나 백악모세포로의 분화 상태를 평가 가능한 시약(예를 들면, 알리자린 레드 등)을 포함할 수 있고, 배양하는 대상이 되는 치주 인대세포를 구비하고 있을 수도 있다.The kit is not limited to the above, and may include other reagents or instruments. For example, a culture plate for culturing the target cells or a reagent (for example, alizarin red, etc.) capable of evaluating the differentiation state to the chalk cells may be included, and the periodontal ligament cells to be cultured may be provided. It may be.

본 발명에 따른 키트의 제공형태는 분화 유도 배지용 첨가제, 또는 TGF-β 수용체 ALK5 억제제, 예컨대 SB431542 또는 A-83-01, 또는 사이토카인, 인지질, 또는 기초 배지와 그 외의 시약 모두를 적절한 용량 및/또는 형태로 함유한 하나의 용기일 수 있거나, 각각 다른 용기에 의해 제공할 수 있다. Provided forms of the kits according to the present invention may be formulated with an additive for differentiation induction medium, or a TGF-β receptor ALK5 inhibitor such as SB431542 or A-83-01, or cytokines, phospholipids, or basal medium and other reagents, It may be one container contained in a form or / or may be provided by each of the different containers.

본 발명에 따른 키트는 상술한 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 순서 등을 기재한 설명서를 포함할 수 있다.The kit according to the present invention may include instructions describing the procedure for carrying out the method according to the present invention described above.

또한, 본 발명은 치주 인대 세포에 TGF-β 수용체 ALK5 억제제를 처리하는 단계;를 포함하는, 치주 인대세포의 백악모세포로의 분화 유도 방법을 제공한다. The present invention also provides a method of inducing differentiation of periodontal ligament cells into chalk cells, comprising the step of treating a periodontal ligament cell with a TGF-β receptor ALK5 inhibitor.

본 발명의 분화방법에 따라 인비트로에서 분화된 백악모세포는 분리된 후 그 자체로 사용되거나 또는 유세포분석기 등을 이용한 분리방법을 통해 분리된 후, 치아재생용 세포치료제, 또는 약학적 조성물의 유효성분으로 사용될 수 있다. The chalk cells differentiated in vitro according to the differentiation method of the present invention are used as such or after being separated by a separation method using a flow cytometer or the like, and then, an active ingredient of a cell therapeutic agent for tooth regeneration, or a pharmaceutical composition. Can be used as

상기 “세포치료제” 란 세포와 조직의 기능을 복원시키기 위하여 살아있는 자가 (autologous), 동종 (allogenic), 이종 (xenogenic) 세포를 체외에서 증식 또는 선별하거나 기타 방법으로 세포의 생물학적 특성을 변화시키는 등의 일련의 방법을 통하여 치료, 진단 및 예방의 목적으로 사용되는 의약품을 말한다.The term "cell therapy" refers to the proliferation or selection of autologous, allogenic and xenogenic cells in vitro or to alter the biological characteristics of the cells in order to restore the function of cells and tissues. Medicines used for the purpose of treatment, diagnosis and prevention through a series of methods.

본 발명에 따른 세포치료제 또는 약학적 조성물의 백악질 재생 효과를 통해, 다양한 치주 질환, 예컨대 치주염의 치료가 가능하다. Through the chalky regeneration effect of the cell therapy or pharmaceutical composition according to the present invention, it is possible to treat various periodontal diseases such as periodontitis.

본 발명의 TGF-β 수용체 ALK5 억제제는 치주 인대세포에 바람직하게는 5일 내지 20일, 바람직하게는 7일 내지 14일 동안 처리됨으로써 백악모세포로의 분화를 촉진할 수 있다. The TGF-β receptor ALK5 inhibitor of the present invention may be treated with periodontal ligament cells, preferably 5 to 20 days, preferably 7 to 14 days, to promote differentiation into chalk cells.

본 명세서에서 달리 정의되지 않은 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는 것이다.Terms not defined otherwise in this specification are intended to have a meaning commonly used in the art to which the present invention pertains.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are merely to illustrate the present invention is not limited to the contents of the present invention.

실시예Example 1. SB431542 처리에 의한  1.by SB431542 treatment 백악모세포Chalk cells 분화유도 효과 확인 Identify the effect of differentiation induction

성체 치주인대 조직으로부터 일차 배양한 치주인대세포로부터 백악모세포로 세포 분화를 유도할 수 있는 조건을 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 본 발명에서 수행된 실험의 P-값은 SPSS 소프트웨어를 이용한 일원 분산 분석을 통해 계산하였다. 0.05 이하의 P-값을 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다. Experiments were performed to identify conditions that can induce cell differentiation from periodontal ligament cells cultured from adult periodontal ligament tissues to chalk cells. The P -values of the experiments performed in the present invention were calculated through one-way analysis of variance using SPSS software. P -values below 0.05 were considered statistically significant.

1.1 세포 분리, 배양 및 형태학적 변화 확인 1.1 Cell isolation, culture and morphological changes

인간 치주인대세포 (human periodontal ligament cells, hPDLCs) 의 일차 배양을 위하여, 단국대학교 치과병원의 IRB 의 승인된 가이드라인에 따라 19 세 내지 23세의 환자로부터 3번째 어금니를 얻었다. 인간 치주인대 조직을 치근 표면으로부터 분리하였고, 이를 3mg/mL 의 I형 콜라게나아제 (Millpore) 및 4mg/mL 디스파아제 (sigma) 로 처리하여 37℃으로 1시간 동안 효소적으로 소화시켰다. 20 % FBS 및 1% 항생제를 포함하는 α-MEM (HyClone) 배지를 이용하여 세포 상청액을 5% CO2 가 보충된 가습화된 대기 및 37℃ 조건에서 배양하였다. For primary culture of human periodontal ligament cells (hPDLCs), third molars were obtained from patients aged 19-23 years according to the IRB's approved guidelines at Dankook University Dental Hospital. Human periodontal ligament tissue was isolated from the root surface and treated with 3 mg / mL type I collagenase (Millpore) and 4 mg / mL dispase (sigma) enzymatically digested at 37 ° C. for 1 hour. Cell supernatants were incubated at 37 ° C. and humidified atmosphere supplemented with 5% CO 2 using α-MEM (HyClone) medium containing 20% FBS and 1% antibiotic.

이후 hPDLC 를 4 x 104 세포 밀도로 6웰 플레이트에 분주하여 5% FBS를 포함하는 α-MEM 배지에서 배양하였으며, 이후 사이토카인 또는 억제제를 다음과 같은 조건으로 단독 또는 조합하여 처리하였다: 10 ng/ml TGF-β1 (Sino Biological), 100 ng/ml BMP7 (Prospec), 10 μM TGF-β 수용체 억제제SB431542 (TOCRIS). 상기 사이토카인 또는 억제제는 hPDLC 의 2번째 subculture의 초기 세대에 9일동안 격일로 배지를 교환하면서 처리하였다. HPDLC was then aliquoted into 6-well plates at 4 × 10 4 cell density and cultured in α-MEM medium containing 5% FBS, after which cytokines or inhibitors were treated alone or in combination under the following conditions: 10 ng / ml TGF-β1 (Sino Biological), 100 ng / ml BMP7 (Prospec), 10 μM TGF-β receptor inhibitor SB431542 (TOCRIS). The cytokine or inhibitor was treated with medium exchange every other day for 9 days in the initial generation of the second subculture of hPDLC.

그 후 위상차 현미경으로 9일동안 hPDLC의 모양을 관찰하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다. Then, the shape of hPDLC was observed for 9 days with a phase contrast microscope, and the results are shown in FIG. 1.

도 1에 나타낸 바와 같이, 사이토카인 또는 억제제가 미처리된 hPDLC와 처리된 hPDLC 사이에는 형태적인 뚜렷한 차이는 발견되지 않았다. As shown in FIG. 1, no morphologically distinct differences were found between untreated cytokine or inhibitor-treated hPDLC and treated hPDLC.

1.2 유전자 발현 변화 확인 1.2 Confirmation of Gene Expression Change

1.1에서 분리 및 배양된 hPDLC 를 4 x 104 세포 밀도로 6웰 플레이트에 분주하여 5% FBS를 포함하는 α-MEM 배지에서 배양하였다. 이후 사이토카인 또는 억제제를 단독 또는 조합하여 처리하였다: 10 ng/ml TGF-β1 (Sino Biological), 100 ng/ml BMP7 (Prospec), 10μM SB431542 (TOCRIS). 9일 후, Easy-SpinTM Total RNA extraction Kit (iNtRON) 를 이용하여 세포로부터 총 RNA를 얻었으며, ReverTra Ace qPCR RT Master MixTM (TOYOBO) 를 이용하여 이로부터 cDNA 를 역전사하였고, RT-qPCR은 iTaq™™ Universal SYBR™™ Green Supermix (Bio-Rad) system을 이용하여 StepOnTM system (Applied Biosystems) 기기에서 수행한 후 정량화하였다. 각각의 유전자에 대한 프라이머는 하기 표 1에 나타내었다. HPDLC isolated and cultured at 1.1 were aliquoted into 6-well plates at 4 × 10 4 cell density and incubated in α-MEM medium containing 5% FBS. Cytokines or inhibitors were then treated alone or in combination: 10 ng / ml TGF-β1 (Sino Biological), 100 ng / ml BMP7 (Prospec), 10 μM SB431542 (TOCRIS). After 9 days, total RNA was obtained from cells using Easy-Spin Total RNA extraction Kit (iNtRON), and cDNA was reverse transcribed from ReverTra Ace qPCR RT Master Mix (TOYOBO). Quantification was performed on a StepOn system (Applied Biosystems) instrument using the iTaq ™ Universal SYBR ™ Green Supermix (Bio-Rad) system. Primers for each gene are shown in Table 1 below.

GeneGene Primer sequencePrimer sequence Cementum protein 1 (CEMP1)Cementum protein 1 (CEMP1) Forward
Reverse
Forward
Reverse
5'- GATCAGCATCCTGCTCATGTT-3'
5'-AGCCAAATGACCCTTCCATTC-3'
5'- GATCAGCATCCTGCTCATGTT-3 '
5'-AGCCAAATGACCCTTCCATTC-3 '
Cementum attachment protein (CAP)Cementum attachment protein (CAP) Forward
Reverse
Forward
Reverse
5'-TCCAGACATTTGCCTTGCTT-3'
5'-TTACAGCAATAGAAAAACAGCATGA-3'
5'-TCCAGACATTTGCCTTGCTT-3 '
5'-TTACAGCAATAGAAAAACAGCATGA-3 '
Scleraxis (SCX)Scleraxis (SCX) ForwardReverseForwardReverse 5'-AGAAAGTTGAGCAAGGACC-3'
5'-CTGTCTGTACGTCCGTCT-3'
5'-AGAAAGTTGAGCAAGGACC-3 '
5'-CTGTCTGTACGTCCGTCT-3 '
Osteocalcin (OCN)Osteocalcin (OCN) ForwardReverseForwardReverse 5'-TGAGTCCTGAGCAGCAG-3'
5'-TCTCTTCACTACCTCGCT-3'
5'-TGAGTCCTGAGCAGCAG-3 '
5'-TCTCTTCACTACCTCGCT-3 '
Bone sialoprotein (BSP)Bone sialoprotein (BSP) ForwardReverseForwardReverse 5'-TACCGAGCCTATGAAGATGA-3'
5'-CTTCCTGAGTTGAACTTCGA-3'
5'-TACCGAGCCTATGAAGATGA-3 '
5'-CTTCCTGAGTTGAACTTCGA-3 '
GAPDHGAPDH Forward
Reverse
Forward
Reverse
5'-GTATGACAACAGCCTCAAGAT-3'
5'-CCTTCCACGATACCAAAGTT-3'
5'-GTATGACAACAGCCTCAAGAT-3 '
5'-CCTTCCACGATACCAAAGTT-3 '

GAPDH 을 표준화 대조군 유전자로 사용하였다. PCR 동안 해리곡선은 65℃ 내지 95℃ 범위에서 형성하였고, qPCR은 다음과 같은 조건으로 수행하였다: 95℃ 에서 1분간 1사이클, 95℃에서 15초간 40 사이클, 및 60℃에서 1분. CT(threshold cycle) 을 얻었으며, 각각의 표적 유전자에 대하여 상대적 비교를 수행하였다. 유전자 발현의 변화를 측정한 결과를 도 2에 나타내었다.  GAPDH was used as a standardized control gene. Dissociation curves were formed during the PCR in the range of 65 ° C. to 95 ° C., and qPCR was performed under the following conditions: 1 cycle at 95 ° C. for 1 minute, 40 cycles at 95 ° C. for 15 seconds, and 1 minute at 60 ° C. A threshold cycle was obtained and relative comparisons were made for each target gene. The result of measuring the change of gene expression is shown in FIG.

도 2에 나타낸 바와 같이, mRNA 수준에서는 처리군 및 미처리군 사이에 뚜렷한 변화가 확인되었다. BMP7을 9일 동안 처리하였을 때, cementum protein 1 (CEMP1) 및 cementum attachment protein (CAP) 의 발현은 대조군 대비 각각 1.33 및 1.17 배 증가하였다. 반면 10ng/ml 의 TGF-β1을 9일 동안 처리한 hPDLC 에서는 두 개의 백악모세포 특이적 마커인 CEMP1 및 CAP 의 발현은 변화하지 않았다. 한편 인대 전구체-특이적 전사 인자 (ligament progenitor-specific transcription factor)인 scleraxis 은 대조군 대비 12.84 배나 발현이 증가하였다. As shown in FIG. 2, there was a marked change in the mRNA level between the treated and untreated groups. After 9 days of treatment with BMP7 , the expression of cementum protein 1 ( CEMP1 ) and cementum attachment protein ( CAP ) increased by 1.33 and 1.17 fold, respectively, compared to the control. On the other hand, hPDLC treated with 10 ng / ml of TGF-β1 for 9 days did not change the expression of the two chalk cell specific markers, CEMP1 and CAP. On the other hand, scleraxis , a ligament progenitor-specific transcription factor, was 12.84 times higher in expression than the control group.

또한 세포를 10uM의 SB431542 로 처리하였을 때, CEMP1 및 CAP 의 발현은 대조군 대비 2.32 및 1.59 배 증가한 것을 확인하였다. 이는 TGF-β 경로의 억제 및 BMP7 처리가 백악질 형성 (cementogenesis) 을 촉진한다는 것을 보여주는 결과이다. In addition, when the cells were treated with 10 μM of SB431542, it was confirmed that the expression of CEMP1 and CAP increased 2.32 and 1.59 times compared to the control. This is a result showing that inhibition of the TGF-β pathway and BMP7 treatment promotes cementogenesis.

TGF-β1 의 처리는 scleraxis 의 발현을 높게 유도하였으며, SB431542 와 BMP7 의 처리는 오스테릭스의 발현을 대조군 대비 2.15 및 2.44 로 높게 유도하였다. 한편 BMP7 과 TGF-β1 억제제의 공동 처리는 백악모세포로의 분화에 뚜렷한 시너지 효과를 나타내지 않았다. Processing of TGF-β1 is induced increased expression of scleraxis, treatment of SB431542 and BMP7 induced increased expression of the austenite to Riggs 2.15 and 2.44 compared to control group. On the other hand, co-treatment with BMP7 and TGF-β1 inhibitors did not show a clear synergistic effect on differentiation into chalk cells.

1.3 1.3 Smad3Smad3 인산화 억제 효과 확인  Confirmation of phosphorylation inhibitory effect

실시예 1.1에서 분리 및 배양된 hPDLC 를 1.5 x 105 세포 밀도로 6-웰 플레이트에 분주하고, 5% FBS 를 포함하는 α-MEM 배지에서 4시간 동안 배양하였다. 그 후 사이토카인 또는 억제제를 단독 또는 함께 1시간 동안 처리하였다; 10 ng/ml TGF-β1 (Sino Biological), 100 ng/ml BMP7 (Prospec), 10μM SB431542 (TOCRIS). 세포를 수확하고 단백질 분해효소/인산화가수분해효소 억제제를 포함하는 용출 완충액 (20 mM Tris-HCl pH 8.0, 150 mM NaCl, 1% NP40, 2 mM EDTA pH 8.0, 2mM EGTA pH 8.0) 을 이용하여 20분동안 얼음상에서 용출하였다. clarified lysate 에 포함된 단백질을 SDS-PAGE 에서 분리하고 PVDF 막으로 이동시켰고, 대응 항체와 함께 4℃ 에서 하룻밤동안 배양하였다. 사용된 항체는 다음과 같다: anti-Smad-1, anti-p-Smad-1/5/9, anti-Smad-3, 및 anti-p-Smad-3 (Cell Signaling Technology); anti-actin (Santa Cruz Biotechnology). HRP-접합 항체와 함께 연속 배양한 후, 단백질 밴드를 ECL (GE Healthcare) 및 Automatic X-ray firm processor (JPI Healthcare)를 이용하여 검출하였다. 웨스턴 블랏 수행 결과를 도 3에 나타내었다. HPDLC isolated and cultured in Example 1.1 were dispensed into 6-well plates at 1.5 x 10 5 cell density and incubated for 4 hours in α-MEM medium containing 5% FBS. The cytokine or inhibitor was then treated alone or together for 1 hour; 10 ng / ml TGF-β1 (Sino Biological), 100 ng / ml BMP7 (Prospec), 10 μM SB431542 (TOCRIS). Harvest the cells and use 20 using elution buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.0, 150 mM NaCl, 1% NP40, 2 mM EDTA pH 8.0, 2 mM EGTA pH 8.0) containing protease / phosphatase inhibitors. Eluted on ice for minutes. Proteins contained in clarified lysate were separated on SDS-PAGE and transferred to PVDF membrane and incubated overnight at 4 ° C. with the corresponding antibody. Antibodies used were: anti-Smad-1, anti-p-Smad-1 / 5/9, anti-Smad-3, and anti-p-Smad-3 (Cell Signaling Technology); anti-actin (Santa Cruz Biotechnology). After continuous incubation with HRP-conjugated antibodies, protein bands were detected using ECL (GE Healthcare) and Automatic X-ray firm processor (JPI Healthcare). Western blot results are shown in FIG. 3.

도 3에 나타낸 바와 같이, Smad1 의 인산화는 BMP7 처리에 의해 유도되었고, Smad3의 인산화는 TGF-β1에 의해 유도되었다. Smad1/5 는 BMPs/BMPR2/ALK1/2/3/6 신호전달 경로에 의해 유도할 수 있는 것으로 알려져 있기 때문에, TGF-β1 처리에 의해 Smad 1/5의 인산화 신호의 증가가 관찰되지 않았다. As shown in FIG. 3, phosphorylation of Smad1 was induced by BMP7 treatment, and phosphorylation of Smad3 was induced by TGF-β1. Since Smad1 / 5 is known to be inducible by the BMPs / BMPR2 / ALK1 / 2/3/6 signaling pathway, no increase in the phosphorylation signal of Smad 1/5 was observed by TGF-β1 treatment.

SB431542 처리는 TGF-β1 에 의해 유도된 Smad3 의 인산화를 완벽하게 차단하였다. 따라서 SB431542 는 Smad2/3 경로를 차단함으로써 백악질 형성 유전자의 발현을 촉진함을 확인하였다. SB431542 treatment completely blocked the phosphorylation of Smad3 induced by TGF-β1. Therefore, it was confirmed that SB431542 promotes the expression of the chalky forming gene by blocking the Smad2 / 3 pathway.

그러나 BMP7 처리에 의한 Smad1 인산화는 SB431542 처리에 의한 TGF-β 경로의 억제 조건 하에서는 추가적으로 증가하지 않았다. 또한 TGF-β1 및 BMP7을 동시에 처리하였을 때, Smad1 및 Smad3 의 인산화 역시 개별적 처리에 의한 인산화와 동일한 수준으로 확인되었다. 이러한 결과는 TGF-β1 및 BMP7에 의한 신호전달 경로가 백악질형성에 시너지적인 효과를 나타내지 않음을 보여주는 것이다. However, Smad1 phosphorylation by BMP7 treatment did not further increase under conditions of inhibition of the TGF-β pathway by SB431542 treatment. In addition, when TGF-β1 and BMP7 were simultaneously treated, phosphorylation of Smad1 and Smad3 was also confirmed at the same level as that of the individual treatment. These results show that signaling pathways by TGF-β1 and BMP7 do not show synergistic effects on chalkiness.

실시예Example 2.  2. SB431542 의Of SB431542 작용기전 확인  Check mechanism of action

BMP-활성화 신호전달 경로가 백악질 형성을 위한 분화에 관여하는지 여부를 확인하기 위하여, 선택적인 I 형 BMP 수용체 억제제, 예컨대 ALK2/6, K02288 를 hPDLC 에 처리하였다. K02288은 in vitro에서 BMP4-유도된 Smad 1/5/8 인산화를 감소시키는 것으로 알려져 있다. Smad1/5 경로의 억제는 백악질 형성 분화에 뚜렷한 영향을 주지 않는다. 이를 고려하여 K02288이 백악질 형성 분화에 관여할 수 있는지 여부를 확인하기 위하여 K02288을 이용한 qPCR 및 웨스턴 블랏은 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였고, 각각 0.5 μM K02288 (TOCRIS). 및 0.01 내지 1μM K02288 (TOCRIS) 의 조건으로 처리하였다. Smad1 및 Smad3 인산화에 대한 웨스턴 블랏 결과를 도 4에, CEMP1, CAP, BSP, OCN 유전자 발현 결과를 도 5에 나타내었다. To determine whether the BMP-activating signaling pathway is involved in differentiation for chalk formation, selective type I BMP receptor inhibitors such as ALK2 / 6, K02288 were treated with hPDLC. K02288 is known to reduce BMP4-induced Smad 1/5/8 phosphorylation in vitro. Inhibition of the Smad1 / 5 pathway does not have a marked effect on chalky differentiation. In consideration of this, qPCR and Western blot using K02288 were performed in the same manner as in Example 1 to confirm whether K02288 may be involved in chalky formation differentiation, and 0.5 μM K02288 (TOCRIS), respectively. And 0.01 to 1 μM K02288 (TOCRIS). Western blot results for Smad1 and Smad3 phosphorylation are shown in FIG. 4, and the results of CEMP1, CAP, BSP, and OCN gene expression are shown in FIG. 5.

도 4에 나타낸 바와 같이 웨스턴 블랏 결과 K02288은 용량 의적적으로 Smad1 의 인산화를 억제하였으며, 인산화 신호는 500nM 이상의 K02288 처리에 의하여 완전히 사라졌으나 Smad3 의 인산화는 용량의존적으로 변화하지 않았다. As shown in FIG. 4, K02288 suppressed Smad1 phosphorylation in a dose-dependent manner, and the phosphorylation signal was completely disappeared by K02288 treatment of 500 nM or more, but phosphorylation of Smad3 did not change in a dose-dependent manner.

도 5에 나타낸 바와 같이 백악모세포-연관 유전자의 발현 외에, SB431542 처리에 의한 TGF-β 경로의 억제가 오스테오칼신 (osteocalcin, OCN) 및 골 시알로단백질(bone sialoprotein, BSP) 과 같은 골원성 마커의 발현을 증가시켰으며, 이러한 결과는 TGF-β 및 BMP 경로 사이의 상호작용을 나타내었다. 또한 500nM 의 K02288을 SB431542 와 함께 hPDLC에 9일동안 처리한 결과, 백악모세포 및 골아세포 관련 유전자인 CEMP1, CAP, OCN 및 BSP 는 SB431542 를 단독으로 처리한 경우와 유사한 수준으로 유지됨을 확인하였다. K02288 은 백악모세포 마커의 발현에는 유의적인 효과를 나타내지 않았으나, 미네랄화 관련 마커의 발현은 촉진하였다. In addition to the expression of the chalk cell-associated genes, as shown in FIG. 5, the inhibition of the TGF-β pathway by SB431542 treatment caused the expression of osteogenic markers such as osteocalcin (OCN) and bone sialoprotein (BSP). Increased, indicating the interaction between the TGF-β and BMP pathways. In addition, 500 nM of K02288 was treated with SB431542 for 9 days in hPDLC. As a result, CEMP1, CAP, OCN, and BSP, which are related to chalk cells and osteoblasts, were maintained at the same level as SB431542 alone. K02288 had no significant effect on the expression of chalk cell markers, but promoted the expression of mineralization markers.

또한 TGF-β1을 이들의 두 개의 억제제와 함께 처리한 결과, 유전자 발현 증가는 억제제만 처리한 세포의 발현 수준과 비교하여 1.3 내지 2.3 배 감소하였다. 이러한 결과는 TGF-β1이 일반적인 경우와는 달리, hPDLC 의 경우, 경질 조직의 분화보다 섬유아세포성 분화 유도를 더욱 촉진하고 있다는 것을 보여주는 결과이다. In addition, treatment of TGF-β1 with these two inhibitors resulted in a 1.3-2.3-fold decrease in gene expression increase compared to the expression level of cells treated with inhibitors only. These results show that, unlike the general case, TGF-β1 promotes fibroblast differentiation more than hPDLC differentiation of hard tissues.

실시예Example 3.  3. SB431542 에SB431542 AT 의한  by hPDLChPDLC 의 경질조직으로의 분화 확인 Differentiation into hard tissue

TGF-β 또는 SB431542 를 실시예 1에서 수득 및 배양된 hPDLC에 처리 9일 후, 골원성 배지 [100nM 의 덱사메타손 (Sigma), 100μM 의 아스코르브산 및 5 mM 의 β-glycerophosphate 를 5% FBS 를 포함하는 α-MEM 배지]에 10ng/ml TGF-β 또는 10 μM SB431542 와 함께 2주 동안 첨가하였다. 일반 성장 배지로는 20% FBS 를 포함하는 α-MEM 배지를 이용하였다. TGF-β or SB431542 obtained and cultured in Example 1 after 9 days of treatment with hPDLC, osteogenic medium [100 nM dexamethasone (Sigma), 100 μM ascorbic acid and 5 mM β-glycerophosphate containing 5% FBS α-MEM medium] was added for 2 weeks with 10 ng / ml TGF-β or 10 μM SB431542. As a general growth medium, α-MEM medium containing 20% FBS was used.

상기 세포를 PBS 로 세척하고 4% 포름알데하이드로 15분 동안 고정하였다. 세포를 2% 알리자린 레드 S (pH 4.2, Sigma) 로 5분 동안 처리하여 염색시키고 증류수로 4회 세척하였다. 알리자린 레드 염색의 정량화를 위하여 10% 아세트산에서 30분동안 염색된 세포를 배양하고, 흡광도를 마이크로플레이트 리더로 405nm 에서 측정하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다. The cells were washed with PBS and fixed with 4% formaldehyde for 15 minutes. Cells were stained by treatment with 2% alizarin red S (pH 4.2, Sigma) for 5 minutes and washed four times with distilled water. For quantification of alizarin red staining, cells stained for 30 minutes in 10% acetic acid and the absorbance was measured at 405nm with a microplate reader, the results are shown in FIG.

도 6에 나타낸 바와 같이, 골원성 배지에서 21일 배양한 후, hPDLC 는 경질조직으로 분화하였고 세포 표면에 미네랄이 축적되었다. SB431542 를 골원성 배지에서의 배양 단계 동안에 첨가한 결과 SB431542 의 처리는 미처리 대조군과 비교하여 미네랄화 수준을 2.01 배 증가시켰다. 반면 TGF-β1의 처리는 미처리 대조군 대비 미네랄화 수준을 오히려 감소시킴을 확인하였다. 이러한 결과는 SB431542는 치주인대세포를 백악모세포로 분화되도록 유도하는 반면, TGF-β1은 백악질 분화는 저해하고 치주인대 연조직의 분화를 증가시킴을 보여주는 결과이다. As shown in FIG. 6, after 21 days of incubation in osteogenic medium, hPDLC differentiated into hard tissue and minerals accumulated on the cell surface. The addition of SB431542 during the culturing step in osteogenic medium resulted in a 2.01 fold increase in mineralization levels compared to the untreated control. On the other hand, the treatment of TGF-β1 was found to reduce the mineralization level rather than the untreated control. These results show that SB431542 induces periodontal ligament cells to differentiate into chalky cells, whereas TGF-β1 inhibits chalky differentiation and increases the differentiation of periodontal ligament soft tissues.

상기와 같은 결과를 종합하면, SB431542가 Smad2/3 경로를 차단하여 성체 치주인대조직으로부터 일차 배양한 치주인대세포로부터 백악모세포로 세포 분화를 유도할 수 있으며, SB431542 의 처리가 백악모세포 마커의 발현을 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있다 (도 7). Taken together, SB431542 blocks Smad2 / 3 pathway and induces cell differentiation from periodontal ligament cells primary cultured from adult periodontal ligament tissues to chalk cells, and treatment of SB431542 prevents the expression of chalk cell markers. It can be seen that it can increase (FIG. 7).

비록 본 발명이 상기에 언급된 바람직한 실시예로서 설명되었으나, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 또한 첨부된 청구 범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다. Although the present invention has been described as the preferred embodiment mentioned above, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. The appended claims also cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.

Claims (10)

TGF-β(transforming growth factor-beta) 수용체 ALK (activin receptor-like kinase) 5 억제제인 SB431542를 단일 유효성분으로 포함하고, SB431542는 CEMP1 (cementum protein 1) 및 CAP (cementum attachment protein) 의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 인간 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물.
SB431542, a transforming growth factor-beta (TLF-) receptor activin receptor-like kinase 5 inhibitor, is included as a single active ingredient, and SB431542 increases expression of cement protein 1 (CEMP1) and cementum attachment protein (CAP). A composition for inducing differentiation of human periodontal ligament cells into chalk cells.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 TGF-β 수용체 ALK5 억제제는 0.1 내지 30 μM 로 포함되는 것을 특징으로 하는, 인간 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물.
According to claim 1, wherein the TGF-β receptor ALK5 inhibitor is characterized in that it comprises 0.1 to 30 μM, composition for inducing differentiation of human periodontal ligament cells into chalk cells.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 TGF-β 수용체 ALK5 억제제는 Smad3 인산화를 억제시키는 것을 특징으로 하는, 인간 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물.
The composition of claim 1, wherein the TGF-β receptor ALK5 inhibitor inhibits Smad3 phosphorylation.
제1항에 있어서, 상기 인간 치주인대세포는 성체 치주 인대 조직에서 유래된 것을 특징으로 하는, 인간 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 조성물.
The composition of claim 1, wherein the human periodontal ligament cells are derived from adult periodontal ligament tissues.
TGF-β(transforming growth factor-beta) 수용체 ALK (activin receptor-like kinase) 5 억제제인 SB431542를 단일 유효성분으로 포함하고, SB431542는 CEMP1 (cementum protein 1) 및 CAP (cementum attachment protein) 의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 인간 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 배지 조성물.
SB431542, a transforming growth factor-beta (TLF-) receptor activin receptor-like kinase 5 inhibitor, is included as a single active ingredient, and SB431542 increases expression of cement protein 1 (CEMP1) and cementum attachment protein (CAP). A medium composition for inducing differentiation of human periodontal ligament cells into chalk cells.
TGF-β(transforming growth factor-beta) 수용체 ALK (activin receptor-like kinase) 5 억제제인 SB431542를 단일 유효성분으로 포함하고, SB431542는 CEMP1 (cementum protein 1) 및 CAP (cementum attachment protein) 의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 인간 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도용 키트.
SB431542, a transforming growth factor-beta (TLF-) receptor activin receptor-like kinase 5 inhibitor, is included as a single active ingredient, and SB431542 increases expression of cement protein 1 (CEMP1) and cementum attachment protein (CAP). A kit for inducing differentiation of human periodontal ligament cells into chalk cells.
인간 치주 인대세포에 TGF-β 수용체 ALK5 억제제인 SB431542를 단일 유효성분으로 처리하는 단계;를 포함하고, SB431542는 CEMP1 (cementum protein 1) 및 CAP (cementum attachment protein) 의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는, in vitro 에서 인간 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도 방법.
Treating the human periodontal ligament cells with a single active ingredient, SB431542, a TGF-β receptor ALK5 inhibitor, wherein SB431542 is characterized by increasing expression of CEMP1 (cementum protein 1) and CAP (cementum attachment protein) to induce differentiation of human periodontal ligament cells into chalk cells in vitro.
제9항에 있어서, 상기 처리는 7일 내지 14일 동안 수행되는, in vitro 에서 인간 치주인대세포의 백악모세포로의 분화 유도 방법. The method of claim 9, wherein the treatment is performed for 7 to 14 days.
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