KR102226542B1 - Stem cell originated from equine fetal tissue and the cell therapy product for treating muscle and skeletal system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 말과 동물의 태아 조직 유래 줄기세포(Equine fetal tissue derived stem cells)및 이를 함유하는 근골격계 재생용 세포치료제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 말과 동물의 양수 유래 줄기세포(Equine amniotic fluid stem cells)의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 양수 줄기세포의 특성 분석, 상기 줄기세포를 유효 성분으로 함유하는 말 양수 유래 줄기세포 및 이를 함유하는 근골격계 재생용 세포 치료제에 관한 것이다.
본 발명은 말과 동물 양수 유래의 줄기세포를 제공한다.
또한 본 발명은 임신한 말의 양수를 채취하는 과정(1과정),
상기의 채취한 양수에서 단핵 세포를 분리하는 과정(2과정),
상기의 분리된 양수 유래 단핵세포를 초기 배양하는 과정(3과정)을 포함하는 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법를 제공한다.
또한 본 발명은 임신한 말의 양수를 채취하는 과정(1과정),
상기의 채취한 양수에서 단핵 세포를 분리하는 과정(2과정),
상기의 분리된 양수 유래 단핵세포를 초기 배양하는 과정(3과정),
상기에서 초기 배양된 3~5계대 사이의 말 양수 유래 세포를 10~20 % FBS (Fetal Bovine Serum), 0.5~1.5 % Glutamax 및 0.5~1.5 % 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 Dulbecco Modified Eagle Medium(DMEM) 배양 배지를 사용하여 배양하는 과정(4과정),
상기의 배양접시 내의 배지를 제거하고 PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2)으로 세척 후 0.01~0.1% Typsin-EDTA를 이용하여 세포를 기저면에서 분리시키는 과정(5과정)을 포함한 말과 동물 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 근골격계 치료 기능이 있는 것을 특징으로 하는 말과 동물 양수 유래의 줄기세포를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 말과 동물 양수 유래의 줄기세포를 포함하는 근골격계 재생용 세포 치료제를 제공한다.
The present invention relates to equine fetal tissue derived stem cells and a cell therapy for musculoskeletal regeneration containing the same, and more specifically, to equine amniotic fluid derived stem cells (Equine amniotic fluid). stem cells), analysis of the characteristics of amniotic stem cells prepared by the above method, stem cells derived from horse amniotic fluid containing the stem cells as an active ingredient, and a cell therapeutic agent for musculoskeletal regeneration containing the same.
The present invention provides stem cells derived from amniotic fluid in horses and animals.
In addition, the present invention is a process of collecting amniotic fluid of a pregnant horse (step 1),
The process of isolating mononuclear cells from the collected amniotic water (step 2),
It provides a method of producing mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid from horses and animals, including the process of initially culturing the isolated amniotic fluid-derived mononuclear cells (step 3).
In addition, the present invention is a process of collecting amniotic fluid of a pregnant horse (step 1),
The process of isolating mononuclear cells from the collected amniotic water (step 2),
The process of initial culturing the isolated amniotic fluid-derived mononuclear cells (step 3),
Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM) containing 10-20% Fetal Bovine Serum (FBS), 0.5-1.5% Glutamax, and 0.5-1.5% penicillin/streptomycin cells between passages 3-5 initially cultured above. ) The process of culturing using a culture medium (4 process),
Horse and animal mesenchymal stems including the process of separating cells from the basal surface using 0.01 to 0.1% Typsin-EDTA after removing the medium in the culture dish and washing with PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2). It provides a method of making a cell.
In addition, the present invention provides a stem cell derived from amniotic fluid for horses and animals, characterized in that it has a musculoskeletal treatment function.
In addition, the present invention provides a cell therapeutic agent for regeneration of the musculoskeletal system comprising stem cells derived from horse and animal amniotic fluid.

Description

말과 동물 양수 유래 줄기세포 및 이를 함유하는 근골격계 재생용 세포 치료제{Stem cell originated from equine fetal tissue and the cell therapy product for treating muscle and skeletal system}Stem cell originated from equine fetal tissue and the cell therapy product for treating muscle and skeletal system

본 발명은 말과 동물의 태아 조직 유래 줄기세포(Equine fetal tissue derived stem cells)및 이를 함유하는 근골격계 재생용 세포치료제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 말과 동물의 양수 유래 줄기세포(Equine amniotic fluid stem cells)의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 양수 줄기세포의 특성 분석, 상기 줄기세포를 유효 성분으로 함유하는 말 양수 유래 줄기세포 및 이를 함유하는 근골격계 재생용 세포 치료제에 관한 것이다.The present invention relates to equine fetal tissue derived stem cells and a cell therapy for musculoskeletal regeneration containing the same, and more specifically, to equine amniotic fluid derived stem cells (Equine amniotic fluid). stem cells), analysis of the characteristics of amniotic stem cells prepared by the above method, stem cells derived from horse amniotic fluid containing the stem cells as an active ingredient, and a cell therapeutic agent for musculoskeletal regeneration containing the same.

생명공학 기술의 발달은 세포치료 및 재생의학 분야의 가능성을 열어 주었으며 현재 인간 질병 치료를 위한 줄기세포 치료제 분야는 놀라운 속도로 임상 시험 및 연구가 진행되고 있다. 줄기세포(Stem cell)는 스스로 자기 복제가 가능하고 여러 다양한 조직의 세포로 분화 가능한 능력을 가진 세포로서, 손상 받은 신체 조직 및 세포 재생 능력을 가지고 있어 현재 확실한 치료법이 없는 퇴행성 질병이나 심한 외상과 같은 치료가 어려운 손상에 있어 의학적 활용도가 매우 높은 차세대 기술로 인식되어 알려졌다.The development of biotechnology has opened up the possibility of cell therapy and regenerative medicine, and the field of stem cell therapy for the treatment of human diseases is currently undergoing clinical trials and research at an alarming rate. Stem cells are cells that are capable of self-replicating themselves and have the ability to differentiate into cells of various tissues, and have the ability to regenerate damaged body tissues and cells. It is recognized and known as a next-generation technology with very high medical use for injuries that are difficult to treat.

줄기세포의 종류에는 초기 발달 단계의 배아를 이용한 배아유래 줄기세포(Embryonic stem cells)와 발달 이후 조직을 구성하는 세포를 이용한 성체 줄기세포(Adult stem cells), 그리고 유전자 편집기술을 이용한 만능유도줄기세포(induced Pluripotent stem cells)가 있으며, 성체 줄기세포는 신체 각 조직에 존재하며 신체의 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 제공하는 세포로, 조직의 유래에 따라 내배엽, 중배엽, 외배엽 유래 조직 줄기세포로 분류된다. Types of stem cells include embryonic stem cells using embryos at an early stage of development, adult stem cells using cells that make up tissues after development, and pluripotent induction stem cells using gene editing technology. There are (induced Pluripotent stem cells), and adult stem cells exist in each tissue of the body and provide an important role in maintaining the homeostasis of the body, and are classified into tissue stem cells derived from endoderm, mesoderm, and ectoderm depending on the origin of the tissue. .

성체 줄기세포의 한 종류인 중간엽 줄기세포(Mesenchymal stem cells)는 안정적인 분화 능력을 가지고 있고 윤리적 문제 및 종양세포 발생 가능성이 적어 세포 치료제 연구에 있어 가장 많이 임상 시험이 진행되어 이미 적용이 가능한 단계로 진입했다. 또한 중간엽 줄기세포는 신체 손상이 발생된 부위로 직접 이동하여 손상된 조직 및 세포를 재생하는 능력을 가지고 있고 체외에서 쉽게 증식할 수 있으며, 여러 가지 세포형태로 분화가 가능한 다분화능 세포로 유전자 치료와 세포 치료에 있어서 유용한 표적으로 이용되고 있다.Mesenchymal stem cells, a type of adult stem cells, have stable differentiation ability and are less likely to generate ethical issues and tumor cells. Entered. In addition, mesenchymal stem cells have the ability to regenerate damaged tissues and cells by moving directly to the area where the body was damaged. They can easily proliferate outside the body, and are multipotent cells capable of differentiating into various cell types. It is used as a useful target in cell therapy.

현재 세포 치료분야에 있어 중간엽 줄기세포는 주로 골수(Bone marrow), 지방조직(Adipose tissue) 및 제대혈(Umbilical cord blood) 등이 많은 연구가 진행되었으며, 이들에서 유래한 중간엽 줄기세포들은 여러 세포들로 분화할 수 있는 다분화능은 가지고 있으나, 배아 줄기 세포의 분화 능력에 비하면 제한 된 면이 있기 때문에 중간엽 줄기세포 유래 조직 중 배아 줄기세포와 비슷한 분화능력을 가진 출처를 찾는 연구들이 진행되고 있다.Currently, in the field of cell therapy, mesenchymal stem cells mainly include bone marrow, adipose tissue, and umbilical cord blood, and many studies have been conducted. Although it has the multipotential ability to differentiate into cells, studies are being conducted to find a source that has similar differentiation ability to embryonic stem cells among mesenchymal stem cell-derived tissues because it has a limited aspect compared to the differentiation ability of embryonic stem cells. .

태아 유래 조직 중 양수에서 유래된 줄기세포는 가장 최근에 발견되어 연구되고 있는 중간엽 줄기세포 기원조직으로, 증식능력이 우수하고 배아줄기세포에서 특징적으로 나타나는 세포 특이 마커 다수를 보유하고 있다는 연구 결과가 발표되었다. 양수 유래 줄기세포는 임신기간 양수 천자를 통한 태아 검사 혹은 제왕절개를 통한 출산 시 얻을 수 있어, 산모와 태아에게 전혀 해가 없는 비 침습적인 방법으로 채취가 가능하고 다른 중간엽 줄기세포와 마찬가지로 자가 증식을 하며 여러 형태의 다양한 세포들로 분화할 수 있는 분화능이 확인되었다. 위와 같은 결과들은 성체 줄기세포 기원 조직 중 태아와 함께 생성되어 가장 빨리 채취 가능한 조직으로 양수 유래 중간엽 줄기세포의 세포 치료제로서의 가능성을 보여준다.Among fetal-derived tissues, stem cells derived from amniotic fluid are the most recently discovered and studied mesenchymal stem cell-derived tissues, and research results show that they have excellent proliferation ability and have many cell-specific markers characteristic of embryonic stem cells. Was announced. Amniotic fluid-derived stem cells can be obtained during pregnancy by fetal examination through amniotic fluid puncture or at birth through cesarean section, so they can be collected by a non-invasive method that does not harm the mother and fetus, and self-proliferates like other mesenchymal stem cells. The differentiation ability to differentiate into various types of cells was confirmed. The above results show the possibility of amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells as cell therapeutics as the tissues that are produced with the fetus and can be collected quickly among adult stem cell-derived tissues.

인간의 질병 치료에 있어서의 줄기세포 치료제에 대한 연구는 동물 줄기세포 치료제의 발달로 이어졌으며, 현재 주로 개와 고양이 같은 반려 동물과 경주마 산업 발달로 인해 말과 동물에서 놀라운 속도로 임상 시험 및 치료가 진행되고 있다. 경주마 및 승용마의 주요 부상 요인인 골막염 치료를 위한 줄기세포 치료제의 개발은 6개월 이상 되는 회복 기간의 단축 및 건강 증진에 매우 효율적인 역할을 할 것으로 기대하며, 이를 통해 말 산업의 주요 비중을 차지하는 경주마 산업의 발전에 있어 매우 중요한 연구로 예상된다.Research on stem cell therapeutics in the treatment of human diseases has led to the development of animal stem cell therapeutics, and clinical trials and treatments are currently progressing at an alarming rate in horses and animals due to the development of the racehorse industry and companion animals, mainly dogs and cats. Has become. The development of stem cell therapy for the treatment of periostitis, a major injury factor for racehorses and roadsters, is expected to play a very effective role in shortening the recovery period of more than 6 months and improving health, through which the racehorse industry, which occupies a major portion of the horse industry. It is expected to be a very important study in the development of

태아 유래 줄기세포를 포함한 여러 줄기세포 치료제에 대한 연구 결과들이 임상 시험을 통해 치료제로 시판되고 있지만 줄기세포 치료제에 대한 연구는 다양한 융합 기술을 통해 세포 단일 치료제 개발에 집중되어 왔던 연구 방향에서 한 발 나아가 보다 확실한 안정성과 효용성이 추구되는 연구로 진행되고 있다. 따라서 균질한 말과 동물의 태아 유래 줄기세포와 근골격계 재생 능력 시험을 통한 줄기세포 치료제의 확립은 앞으로 많은 질병치료에 도움이 될 것이다.Research results on several stem cell treatments including fetal stem cells are being marketed as treatments through clinical trials, but research on stem cell treatments has taken a step further from the research direction that has been focused on developing single cell treatments through various fusion technologies. Research is being conducted in pursuit of more reliable stability and effectiveness. Therefore, the establishment of stem cell therapeutics through fetal stem cells and musculoskeletal regeneration ability tests of homogeneous horses and animals will be helpful in the treatment of many diseases in the future.

이와 관련된 기술로 공개특허 10-2019-0037504호(말과 동물의 골질환 치료 및 예방용 세포 치료제 및 3차원 환경을 이용한 이것의 제조방법)는 "말과 동물의 간엽줄기세포를 골세포로 초기 분화 유도시킴으로써 연골 및 골재생 능력을 갖는 세포를 제조하는 것으로서, 특히, 하이드로겔을 이용한 3차원 세포 배양 및 분화 환경을 조성함으로써, 대량으로 신속하게 연골 및 골재생 능력을 보유한 세포의 제조에 관한 발명"을 제시한 바 있다.As a related technology, Korean Patent Application Publication No. 10-2019-0037504 (a cell therapy for treating and preventing bone diseases in horses and animals, and a manufacturing method thereof using a three-dimensional environment) describes "Initially, mesenchymal stem cells of horses and animals were converted into bone cells. Invention related to the production of cells having cartilage and bone regeneration ability by inducing differentiation, and in particular, by creating a three-dimensional cell culture and differentiation environment using a hydrogel, and producing cells having cartilage and bone regeneration ability in a large amount quickly Has been presented.

본 발명은 말과 동물의 태아 조직 유래 줄기세포로부터 분리된 양수 유래 중간엽 줄기세포를 기본으로 하고 Oct4, c-Myc, Klf4 등의 배아줄기세포 특이 유전자와 PAX6, ALCAM, Integrin β1, Endoglin, HCAM 등의 중간엽 줄기세포에 특이 유전자를 동시에 발현하며, 50 계대 이상 배양되는 우수한 증식률을 가지고, 중배엽 유래 세포로의 분화능력과 다분화능 줄기세포 특성을 나타내며 말과동물 면역반응 관련 마커 ELAⅡ(equine leukocyte antigen)에 대하여 음성의 면역학적 특성을 나타내는 근골격계 치료 유효성이 확인된 말 양수 유래 줄기세포, 이를 함유하는 근골격계 재생용 세포치료제 및 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is based on amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells isolated from stem cells derived from fetal tissues of horses and animals, and embryonic stem cell-specific genes such as Oct4, c-Myc, and Klf4, and PAX6, ALCAM, Integrin β1, Endoglin, HCAM It simultaneously expresses a specific gene in mesenchymal stem cells such as, etc., has an excellent proliferation rate that is cultured for more than 50 passages, exhibits the ability to differentiate into mesoderm-derived cells, and exhibits multipotent stem cell characteristics, and is a marker related to equine leukocytes (ELAII). antigen), which shows a negative immunological characteristic for the musculoskeletal system, has been confirmed to be effective in treating the musculoskeletal system.

특히 본 발명은 기존 골수, 지방, 제대혈 유래 치료용 줄기세포 보다 채취가 쉽고 증식 및 분화능이 우수하여 근골격계 손상 및 질병에 있어 새로운 세포치료제로의 활용성을 지닌 말 양수 유래 줄기세포 및 이를 함유하는 근골격계 재생용 세포 치료제를 제공하고자 한다.In particular, the present invention is easier to collect than the existing bone marrow, adipose, cord blood-derived treatment stem cells, has excellent proliferation and differentiation ability, and thus has utility as a new cell therapy agent for damage and diseases of the musculoskeletal system, and stem cells derived from horse amniotic fluid and musculoskeletal system containing the same. It is intended to provide a cell therapy for regeneration.

또한, 본 발명은 종래의 기존 중간엽 줄기세포에 비해 빠르고 우수한 성장률 (재생 능력)과 말의 근골격계 치료를 통한 재생 능력이 있는 말 양수 유래 줄기세포 및 이를 함유하는 근골격계 재생용 세포 치료제를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a horse amniotic fluid-derived stem cell having a fast and excellent growth rate (regeneration ability) compared to conventional mesenchymal stem cells and a regeneration ability through the treatment of the musculoskeletal system of the horse, and a cell therapy for the regeneration of the musculoskeletal system containing the same. .

본 발명은 상기한 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,The present invention in order to solve the above problems and needs,

말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 제공한다.It provides mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid in horses and animals.

또한 본 발명은 상기한 말과 동물은 말, 당나귀, 얼룩말 또는 이들의 교잡으로 태어난 잡종으로 구성된 군에서 선택되는 것이 특징인 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 제공한다.In addition, the present invention provides a mesenchymal stem cell derived from amniotic horse and animal characterized in that the horse and animal are selected from the group consisting of horses, donkeys, zebras, or hybrids born from hybrids thereof.

또한 본 발명은 임신한 말의 양수를 채취하는 과정(1과정),In addition, the present invention is a process of collecting amniotic fluid of a pregnant horse (step 1),

상기의 채취한 양수에서 단핵 세포를 분리하는 과정(2과정),The process of isolating mononuclear cells from the collected amniotic water (step 2),

상기의 분리된 양수 유래 단핵세포를 초기 배양하는 과정(3과정)을 포함하는 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법을 제공한다.It provides a method for producing mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid from horses and animals, including the process of initially culturing the isolated amniotic fluid-derived mononuclear cells (step 3).

또한 본 발명은 임신한 말의 양수를 채취하는 과정(1과정),In addition, the present invention is a process of collecting amniotic fluid of a pregnant horse (step 1),

상기의 채취한 양수에서 단핵 세포를 분리하는 과정(2과정),The process of isolating mononuclear cells from the collected amniotic water (step 2),

상기의 분리된 양수 유래 단핵세포를 초기 배양하는 과정(3과정),The process of initial culturing the isolated amniotic fluid-derived mononuclear cells (step 3),

상기에서 초기 배양된 말 양수 유래 세포를 10~20 % FBS (Fetal Bovine Serum), 0.5~1.5 % Glutamax 및 0.5~1.5 % 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 Dulbecco Modified Eagle Medium(DMEM) 배양 배지로 교체하여 배양하는 과정(4과정),The horse amniotic fluid-derived cells initially cultured above were replaced with Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM) culture medium containing 10-20% FBS (Fetal Bovine Serum), 0.5-1.5% Glutamax, and 0.5-1.5% penicillin/streptomycin. Cultivation process (4 process),

상기의 배양접시 내의 배지를 제거하고 PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2)으로 세척 후 0.01~0.1% Typsin-EDTA를 이용하여 세포를 기저면에서 분리시키는 과정(5과정)을 포함한 말과 동물 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법을 제공한다.Horse and animal mesenchymal stems including the process of separating cells from the basal surface using 0.01 to 0.1% Typsin-EDTA after removing the medium in the culture dish and washing with PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2). It provides a method of making a cell.

또한 임신한 말의 양수를 채취하는 과정(1과정)은,In addition, the process of collecting amniotic fluid from a pregnant horse (step 1),

18-22 G를 장착한 30~70 cc 주사기로 획득하여 30~70 ㎖ 시험관으로 옮긴 후, 약 3~5 ℃를 유지한 채로 평균 약 3~4시간 내에 실험실로 운반하는 것을 특징으로 하는 말과 동물 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법을 제공한다.Equine, characterized in that it is obtained with a 30-70 cc syringe equipped with 18-22 G and transferred to a 30-70 ml test tube, and then transported to the laboratory within an average of about 3-4 hours while maintaining at about 3-5°C. It provides a method for producing animal mesenchymal stem cells.

또한 본 발명은 상기의 분리된 양수 유래 단핵세포를 초기 배양하는 과정(3과정)은,In addition, the present invention is the process of initial culturing the isolated amniotic fluid-derived mononuclear cells (step 3),

10~20 % FBS (Fetal Bovine Serum), 0.5~1.5 % Glutamax 및 0.5~1.5 % 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium 배양 배지에서 배양하는 것을 특징으로 하는 말과 동물 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법을 제공한다.Horse and animal medium, characterized by cultivation in Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium culture medium containing 10-20% FBS (Fetal Bovine Serum), 0.5-1.5% Glutamax and 0.5-1.5% penicillin/streptomycin. It provides a method for producing mesenchymal stem cells.

또한 본 발명은 모든 배양 과정에서의 배양 접시는 0.05~0.15 % 젤라틴으로 코팅된 배양 접시를 사용하여 세포 부착성을 높인 것을 특징으로 하는 말과 동물 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of manufacturing horse and animal mesenchymal stem cells, characterized in that the cell adhesion is increased by using a culture dish coated with 0.05 to 0.15% gelatin in all culture processes.

또한 본 발명은 모든 배양 과정에 있어서 세포의 미분화상태를 유지하기 위해 배양 배지 바닥의 80% 이상 세포가 부착되면 계대 또는 동결하여 보관하여 사용하는 것이 특징인 말과 동물 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention is a method for producing horse and animal mesenchymal stem cells characterized in that when more than 80% of the cells are attached to the bottom of the culture medium in order to maintain the undifferentiated state of cells in all culture processes, passaged or frozen and stored. Provides.

또한 본 발명은 다음과 같은 특성을 나타내는 말과 동물 양수 유래 중간엽 줄기세포의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid in horses and animals, which exhibit the following characteristics.

(a)줄기세포의 특성을 유지 한 채 50계대 이상 배양되는 자가 증식능력을 가짐.(a) It has the ability to self-proliferate over 50 passages while maintaining the characteristics of stem cells.

(b)지방, 연골, 골세포 등의 중배엽 유래 세포로 분화하는 능력을 가짐.(b) It has the ability to differentiate into cells derived from mesoderm such as fat, cartilage, and bone cells.

(c)배아줄기세포 특이 유전자 Oct4, c-Myc, Klf4와 중간엽 줄기세포 관련 유전자 PAX6, ALCAM, Integrin α1, Endoglin, HCAM 에 대하여 동시에 양성의 유전적 발현 특성을 나타냄.(c) Both embryonic stem cell-specific genes Oct4, c-Myc, Klf4 and mesenchymal stem cell-related genes PAX6, ALCAM, Integrin α1, Endoglin, and HCAM were simultaneously positive for genetic expression.

(d)세포 표면 마커인 CD44, CD90, CD105에는 양성의 면역학적 표현형을 나타내고 동시에 CD14, CD45, CD79α, ELA-DR에는 음성의 면역학적 표현형을 나타냄.(d) Cell surface markers CD44, CD90, and CD105 exhibit a positive immunological phenotype, and at the same time, CD14, CD45, CD79α, and ELA-DR exhibit a negative immunological phenotype.

또한 본 발명은 근골격계 치료 기능이 있는 것을 특징으로 하는 말과 동물 양수 유래의 중강엽 줄기세포를 제공한다.In addition, the present invention provides a mesenchymal stem cell derived from amniotic fluid for horses and animals, characterized in that it has a musculoskeletal treatment function.

또한 본 발명은 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 포함하는 근골격계골절, 미세 골절, 골막염, 건과 인대 손상, 근육 손상 근 위축, 근섬유 단락 치료용 및 회복용 세포 치료제를 제공한다.In addition, the present invention provides a cell therapy for treating and recovering musculoskeletal fractures, micro fractures, periostitis, tendon and ligament damage, muscle atrophy muscle atrophy, muscle fiber shunt, including mesenchymal stem cells derived from horse and animal amniotic fluid.

본 발명은 말과 동물의 양수에서 중간엽 줄기세포를 제조할 수 있는 작용과 효과가 나타난다.The present invention shows an action and effect capable of producing mesenchymal stem cells from amniotic fluid of horses and animals.

또한 본 발명의 말과 동물의 양수에서 유래된 줄기세포가 줄기세포의 특성을 유지 한 채 50계대 이상 배양되는 자가 증식 능력을 확인 하는 작용과 효과가 나타나게 된다.In addition, the stem cells derived from the amniotic fluid of horses and animals of the present invention have the function and effect of confirming the ability to self-proliferate when cultured for more than 50 passages while maintaining the characteristics of stem cells.

또한 본 발명의 말과 동물의 양수에서 유래된 줄기세포가 지방세포분화, 골아세포분화, 연골세포분화 등의 분화 능력이 확인된 중간엽 줄기세포가 됨을 확인하는 작용과 효과가 나타나게 된다.In addition, the function and effect of confirming that the stem cells derived from the amniotic fluid of horses and animals of the present invention become mesenchymal stem cells whose differentiation capabilities such as adipocyte differentiation, osteoblast differentiation, and chondrocyte differentiation are confirmed are exhibited.

또한 본 발명의 말과 동물의 양수에서 유래된 줄기세포가 배아줄기세포의 특성을 포함하여 중간엽 줄기세포로서의 다능성이 있는 작용과 효과가 나타남이 확인된다.In addition, it is confirmed that the stem cells derived from the amniotic fluid of horses and animals of the present invention exhibit pluripotent functions and effects as mesenchymal stem cells, including the characteristics of embryonic stem cells.

또한 본 발명의 말과 동물의 양수에서 유래된 중간엽 줄기세포는 근골격계 치료 효과가 있음이 확인된다.In addition, it is confirmed that the mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid of horses and animals of the present invention are effective in treating the musculoskeletal system.

또한 본 발명의 말과 동물의 양수에서 유래된 중간엽 줄기세포는 근골격계 골절, 미세 골절, 골막염 치료 효과가 있음이 확인된다.In addition, it is confirmed that the mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid of horses and animals of the present invention are effective in treating musculoskeletal fractures, micro fractures, and periostitis.

또한 본 발명에 따른 말과 동물의 양수에서 유래된 중간엽 줄기세포는 (a)줄기세포의 특성을 유지 한 채 50계대 이상 배양되는 자가 증식능력을 가지고, (b)지방, 연골, 골세포 등의 중배엽 유래 세포로 분화하는 능력을 가지며, (c)배아줄기세포 특이 유전자 Oct4, c-Myc, Klf4와 중간엽 줄기세포 관련 유전자 PAX6, ALCAM, Integrin α1, Endoglin, HCAM 에 대하여 동시에 양성의 유전적 발현 특성을 나타내고, (d)세포 표면 마커인 CD44, CD90, CD105에는 양성의 면역학적 표현형을 나타내고 동시에 CD14, CD45, CD79α, ELA-DR에는 음성의 면역학적 표현형을 나타내는 특성을 가지게 된다.In addition, mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid of horses and animals according to the present invention have (a) self-proliferative ability that is cultured for more than 50 passages while maintaining the characteristics of stem cells, and (b) fat, cartilage, bone cells, etc. Has the ability to differentiate into mesoderm-derived cells of (c) embryonic stem cell-specific genes Oct4, c-Myc, Klf4 and mesenchymal stem cell-related genes PAX6, ALCAM, Integrin α1, Endoglin, and HCAM. Expression characteristics are shown, and (d) cell surface markers CD44, CD90, and CD105 have a positive immunological phenotype, and at the same time, CD14, CD45, CD79α, and ELA-DR have a negative immunological phenotype.

도 1은 말의 양수 유래 세포의 초기 배양을 보여준다. (A)는 양수 유래 줄기세포가 배양 접시 표면에 부착되어 섬유아세포 형태로 자라는 모양을 나타낸다(X100). (B)는 Diff-quick으로 염색 한 결과이다(X100).
도 2는 초기계대부터 50계대 이상의 말 양수 유래 줄기세포의 계대수 증가 시 Doubling time 을 보여준다.
도 3은 말의 양수 유래 줄기세포의 지방 세포 분화 실험을 보여준다. (A)는 분화 유도 전 말 양수 줄기세포의 오일 레드 오(Oil Red O) 염색 음성 반응을 나타내며(X100), (B)는 분화 유도 배지에서 배양 후 오일 레드 오(Oil Red O)로 염색 시, 양성으로 염색된 것을 보여준다(X100). (C)는 (X200).
도 4는 말의 양수 유래 줄기세포의 골아 세포 분화 실험을 보여준다. (A)는 분화 유도 전 말 양수 줄기세포의 알리자린 레드 에스(Alizarin red S) 염색 음성 반응을 나타내며(X100), (B)는 분화 유도 배지에서 배양 후 알리자린 레드 에스(Alizarin red S)로 염색 시, 양성으로 염색된 것을 보여준다(X100). (C)는 (X200).
도 5는 말의 양수 유래 줄기세포의 연골 세포 분화 실험을 보여준다. (A)는 분화 유도 전에 말 양수 줄기세포의 알시안 블루(Alcian blue) 염색 음성 반응을 나타내며(X100), (B)는 분화 유도 배지에서 배양 후 알시안 블루(Alcian blue) 로 염색 시, 양성으로 염색된 것을 보여준다(X100). (C)는 (X200).
도 6은 줄기세포 특이 유전자들이 발현되는지를 확인하기 위하여, 말의 양수 유래 줄기세포들의 역전사 중합효소 연쇄반응(RT-PCR)을 수행한 결과를 보여준다. 컨트롤 마커인 beta-actin 포함 배아줄기세포 유전자 (Oct4, c-MYC, klf4)와 중간엽 줄기세포 관련 유전자 (PAX6, ALCAM, Integrin β1, Endoglin, HCAM) 모두 발현됨을 알 수 있다.
도 7은 도 6에서 실험한 유전자 발현을 실시간 정량 분석을 통해 유전자의 발현양을 비교한 결과이다.
도 8은 양수 유래 세포에서 줄기세포의 특성을 확인하기 위한 유세포분석(Flow Analysis Cytometry System)을 수행한 결과를 보여준다. 유세포 분석을 통해 말 양수 유래 세포가 중간엽 줄기세포의 양성발현 마커인 CD44, CD90, C105에서는 양성의 면역학적 특징을, 음성발현 마커인 CD14, CD45, CD79α 및 면역 관련 특이 마커 ELAⅡ에서는 음성의 면역학적 양상을 나타냈다.
도 9는 말 양수 유래 중간엽 줄기세포를 이용하여 근골격계 손상 질환 말의 손상 부위에 본 발명의 줄기세포 이식 후, 손상된 조직의 회복을 보여주는 X-Ray결과이다. (A, D)는 좌측 연골 손상 부위, (B, E)는 제 3완골 골절 및 연골 손상 부위, (C, F)는 요골 골절 부위의 줄기세포 치료 전후의 상태를 나타낸다.
1 shows the initial culture of horse amniotic fluid-derived cells. (A) shows a pattern in which stem cells derived from amniotic fluid are attached to the surface of a culture dish and grow in the form of fibroblasts (X100). (B) is the result of staining with Diff-quick (X100).
2 shows the Doubling time when the number of passages of horse amniotic fluid-derived stem cells from the initial passage to passage 50 or more is increased.
3 shows an adipocyte differentiation experiment of horse amniotic fluid-derived stem cells. (A) represents a negative oil red O staining reaction of equine amniotic stem cells before differentiation induction (X100), (B) when staining with Oil Red O after culture in differentiation induction medium , Shows positive staining (X100). (C) is (X200).
4 shows an experiment for osteoblast differentiation of horse amniotic fluid-derived stem cells. (A) shows a negative reaction of Alizarin red S staining of horse amniotic stem cells before differentiation induction (X100), and (B) is stained with Alizarin red S after culture in differentiation induction medium. , Shows positive staining (X100). (C) is (X200).
5 shows a chondrocyte differentiation experiment of horse amniotic fluid-derived stem cells. (A) shows a negative Alcian blue staining reaction of equine amniotic stem cells before differentiation induction (X100), (B) is positive when stained with Alcian blue after culture in differentiation induction medium. It shows that it was stained with (X100). (C) is (X200).
6 shows the results of reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) of horse amniotic fluid-derived stem cells to confirm whether stem cell-specific genes are expressed. It can be seen that both embryonic stem cell genes (Oct4, c-MYC, klf4) and mesenchymal stem cell-related genes (PAX6, ALCAM, Integrin β1, Endoglin, HCAM) are expressed as a control marker, including beta-actin.
7 is a result of comparing the amount of gene expression through real-time quantitative analysis of the gene expression tested in FIG. 6.
Figure 8 shows the results of a flow cytometry (Flow Analysis Cytometry System) to confirm the characteristics of stem cells in amniotic fluid-derived cells. Through flow cytometry, cells derived from equine amniotic fluid showed positive immunological characteristics in the positive expression markers CD44, CD90, and C105 of mesenchymal stem cells, and negative immunity in the negative expression markers CD14, CD45, CD79α and the immune-related specific marker ELAⅡ. Showed the academic aspect.
9 is an X-ray result showing the recovery of damaged tissue after transplantation of the stem cells of the present invention to the damaged site of a horse with a musculoskeletal system injury using horse amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells. (A, D) shows the left cartilage damage site, (B, E) the third humerus fracture and cartilage damage site, and (C, F) the radial fracture site before and after stem cell treatment.

이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명은 말과 동물 양수 유래의 줄기세포를 제조하는 방법 및 이에 따른 말과 동물 양수 유래의 줄기세포를 제공한다.The present invention provides a method for producing stem cells derived from amniotic fluid from horses and animals, and stem cells derived from amniotic fluid from horses and animals according to the method.

본 발명의 말과 동물은 말, 당나귀, 얼룩말 또는 이들의 교잡으로 태어난 잡종으로 구성된 동물을 포함하는 것을 의미한다.Horses and animals of the present invention are meant to include animals composed of horses, donkeys, zebras, or hybrids born of a hybrid thereof.

또한 본 발명은 상기한 말과 동물 양수 유래의 줄기세포를 함유하는 근골격계 재생용 세포 치료제를 제공한다.In addition, the present invention provides a cell therapy for regeneration of the musculoskeletal system containing stem cells derived from horse and animal amniotic fluid.

본 발명은 임신한 말의 출산 과정에서 채취한 양수로부터 줄기세포 주(Line)를 분리 배양하는 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention is a technical feature of separating and culturing a stem cell line from amniotic fluid collected during the birth of a pregnant horse.

본 발명은 임신한 말의 양수를 채취하는 과정을 수행한다.(1과정)The present invention performs a process of collecting amniotic fluid from a pregnant horse. (Step 1)

바람직하게는 본 발명은 임신한 말의 출산 과정에서 비 침습적인 방법으로 양수를 채취하는 과정을 수행한다.Preferably, the present invention performs a process of collecting amniotic fluid in a non-invasive method during the birth process of a pregnant horse.

본 발명은 임신한 말의 출산 과정에서 양수를 채취하되, 이와 같은 양수는 임신이 확인된 암말의 분만 시 양막낭 파열 전, 18-22 G를 장착한 30~70 cc 주사기로 획득하여 30~70 ㎖ 시험관으로 옮긴 후, 약 3~5 ℃를 유지한 채로 평균 약 3~4시간 내에 실험실로 운반하여 준비하는 과정을 수행한다.The present invention collects amniotic fluid in the process of giving birth of a pregnant horse, but such amniotic fluid is obtained with a 30-70 cc syringe equipped with 18-22 G before rupture of the amniotic sac during delivery of a mare whose pregnancy has been confirmed. After transferring to a ㎖ test tube, the preparation process is carried out by carrying it to the laboratory within an average of about 3 to 4 hours while maintaining about 3 to 5 ℃.

상기한 18-22 G에서 G는 호수(Guage)를 의미하며 18은 직경이 1.270mm, 22는 0.711mm의 사이즈를 의미한다.In the above 18-22 G, G means a lake, 18 means a diameter of 1.270 mm, and 22 means a size of 0.711 mm.

바람직하게는 본 발명은 임신한 말의 출산 과정에서 양수를 채취하되, 이와 같은 양수는 임신이 확인된 암말의 분만 시 양막낭 파열 전, 18 G를 장착한 50 cc 주사기로 획득하여 50 ㎖ 시험관으로 옮긴 후, 약 4 ℃를 유지한 채로 평균 약 3시간 내에 실험실로 운반하여 준비하는 과정을 수행한다.Preferably, the present invention collects amniotic fluid in the process of giving birth of a pregnant horse, but such amniotic fluid is obtained with a 50 cc syringe equipped with 18 G before rupture of the amniotic sac during delivery of a mare whose pregnancy has been confirmed, and is used in a 50 ml test tube. After the transfer, the preparation process is carried out by carrying it to the laboratory within an average of about 3 hours while maintaining at about 4°C.

본 발명은 상기의 채취한 양수에서 단핵 세포를 분리하는 과정을 수행한다.(2과정)The present invention performs the process of separating mononuclear cells from the collected amniotic fluid. (Step 2)

본 발명은 상기에서 채취한 양수를 셀 스트레이너(cell strainer)를 사용하여 거른 후에 3~7% 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 PBS (Phosphate Buffered Saline)과 1:0.5~1.5 비율로 섞은 뒤 2,000~4,000 rpm, 8~12분간 원심분리하여 펠렛(pellet)을 회수하는 과정을 수행한다.In the present invention, after filtering the amniotic water collected above using a cell strainer, it is mixed with PBS (Phosphate Buffered Saline) containing 3 to 7% penicillin/streptomycin in a ratio of 1:0.5 to 1.5, and then 2,000 to 4,000. Centrifuge at rpm for 8-12 minutes to recover the pellet.

바람직하게는 상기에서 채취한 양수를 90~110 μM, 바람직하게는 100 μM cell strainer를 사용하여 거른 후에 5% 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 PBS (Phosphate Buffered Saline)과 1:1로 섞은 뒤 3,000 rpm, 10분간 원심분리하여 펠렛(pellet)을 회수하는 과정을 수행한다.Preferably, the amniotic water collected above is filtered using a 90-110 μM, preferably 100 μM cell strainer, and then mixed 1:1 with PBS (Phosphate Buffered Saline) containing 5% penicillin/streptomycin at 3,000 rpm. , Centrifugation for 10 minutes performs a process of recovering the pellet.

또한 상기 회수한 펠렛은 다시 3~7 % 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 PBS를 이용 세척 및 원심분리하는 과정을 1~3회 진행하여 단핵세포를 분리하는 과정을 수행한다. In addition, the recovered pellet is washed and centrifuged 1 to 3 times using PBS containing 3 to 7% penicillin/streptomycin to separate mononuclear cells.

바람직하게는 상기 회수한 펠렛은 5 % 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 PBS를 이용 세척 및 원심분리하는 과정을 2회 진행하여 단핵세포를 분리한다. Preferably, the recovered pellet is washed and centrifuged twice using PBS containing 5% penicillin/streptomycin to separate mononuclear cells.

본 발명은 상기의 분리된 양수 유래 단핵세포를 초기 배양하는 과정을 수행한다.(3과정)The present invention performs the process of initial culturing the isolated amniotic fluid-derived mononuclear cells. (Step 3)

본 발명은 상기의 분리된 양수 유래 단핵세포를 초기 배양하기 위하여, 10~20 % FBS (Fetal Bovine Serum), 0.5~1.5 % Glutamax 및 0.5~1.5 % 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium 배양 배지를 사용한다.The present invention is the Roswell Park Memorial Institute containing 10-20% FBS (Fetal Bovine Serum), 0.5-1.5% Glutamax, and 0.5-1.5% penicillin/streptomycin for initial culture of the isolated amniotic fluid-derived mononuclear cells ( RPMI) 1640 medium culture medium is used.

바람직하게는 15 % FBS (Fetal Bovine Serum), 1 % Glutamax 및 1 % 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium 배양 배지를 사용하는 것이 좋다.It is preferable to use a Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium culture medium containing 15% FBS (Fetal Bovine Serum), 1% Glutamax, and 1% penicillin/streptomycin.

본 발명은 세포 부착성을 높이기 위해 0.05~0.15 % 젤라틴으로 코팅된 6well 배양 접시에 분주 되었으며, 말과 동물의 체온과 같은 38.5 ℃에서 4.5~5.5 % CO2 환경의 인큐베이터에 넣고 배양하였다.The present invention was dispensed into a 6-well culture dish coated with 0.05 to 0.15% gelatin to increase cell adhesion, and cultured in an incubator in an environment of 4.5 to 5.5% CO 2 at 38.5° C. at the same body temperature as horses and animals.

바람직하게는 세포 부착성을 높이기 위해 0.1 % 젤라틴으로 코팅된 6well 배양 접시에 분주 되었으며, 말과 동물의 체온과 같은 38.5 ℃에서 5 % CO2 환경의 인큐베이터에 넣고 배양하는 것이 좋다.Preferably, in order to increase cell adhesion, it was dispensed into a 6well culture dish coated with 0.1% gelatin, and it is recommended to put it in an incubator in a 5% CO 2 environment at 38.5° C., the same as the body temperature of horses and animals, and cultivate it.

본 발명은 초기 배양 과정에서 죽은 조직 및 세포를 제거해 주는 과정을 수행한다.The present invention performs a process of removing dead tissues and cells in the initial culture process.

즉, 죽은 조직 및 세포를 제거해주기 위해 초기 배양 시작 48h 안에 배양 배지를 교체 해주었고 세포가 배양 접시 바닥에 부착된 것이 관찰되었을 경우에도 배양 배지를 교체해 주는 과정을 수행한다.In other words, in order to remove dead tissues and cells, the culture medium was replaced within 48h of the initial culture start, and the process of replacing the culture medium was performed even when it was observed that the cells were attached to the bottom of the culture dish.

본 발명은 배양 배지 바닥의 80% 이상 세포가 부착되면 계대 또는 동결하여 양수 유래의 줄기세포를 수득하여 보관하는 과정을 수행한다.In the present invention, when more than 80% of the cells are attached to the bottom of the culture medium, passage or freezing is performed to obtain and store stem cells derived from amniotic fluid.

도 1에서 보는 것처럼 상기한 과정으로 배양된 양수 유래의 줄기세포에서 세포의 자라는 형상은 섬유아세포와 유사한 spindle 모양으로 관찰되었다. 이는 다른 중간엽 줄기세포에서 나타나는 형상과 유사하며, 세포 형태의 자세한 관찰을 위해 Diff-quick 염색 시약을 통해 양수 유래의 중간엽 줄기세포인 것이 확인된다.As shown in FIG. 1, the growth shape of the cells in the amniotic fluid-derived stem cells cultured by the above-described process was observed as a spindle shape similar to that of fibroblast cells. This is similar to the shape that appears in other mesenchymal stem cells, and it is confirmed that they are mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid through Diff-quick staining reagent for detailed observation of the cell morphology.

본 발명은 상기한 과정으로 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 제조하게 되며, 이와 같이 제조된 양수 유래의 중간엽 줄기세포는 뛰어난 자가 증식능력이 있으며, 지방 세포, 연골 세포, 골 세포로 분화 등을 포함한 높은 분화 능력이 있고, 줄기세포의 다능성을 보유하는 특성을 갖게 된다.In the present invention, amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells are prepared by the above process, and the amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells thus prepared have excellent self-proliferation ability, It has a high differentiation ability, including differentiation into adipocytes, chondrocytes, and bone cells, and has the property of retaining the pluripotency of stem cells.

또한 본 발명은 상기한 바와 같이 제조된 양수 유래의 중간엽 줄기세포는 근골격계 치료의 기능이 나타난다.In addition, in the present invention, the mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid prepared as described above have a function of treating the musculoskeletal system.

본 발명의 근골격계 치료용 말과 동물 중간엽 줄기세포의 제조는 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.The production of horse and animal mesenchymal stem cells for musculoskeletal treatment of the present invention can be prepared by the following method.

본 발명은 상기에서 초기 배양된(제조한) 3~5계대 사이의 말 양수 유래 세포를 10~20 % FBS (Fetal Bovine Serum), 0.5~1.5 % Glutamax 및 0.5~1.5 % 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 Dulbecco Modified Eagle Medium(DMEM) 배양 배지를 사용하여 배양하는 과정을 수행한다.(4과정)The present invention contains 10-20% FBS (Fetal Bovine Serum), 0.5-1.5% Glutamax, and 0.5-1.5% Penicillin/Streptomycin for the cells derived from horse amniotic fluid between passages 3-5, initially cultured (manufactured) above. Perform the process of culturing using the Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM) culture medium (step 4).

바람직하게는 상기에서 제조한 3~5계대 사이의 말 양수 유래 세포를 15 % FBS (Fetal Bovine Serum), 1 % Glutamax 및 1 % 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 Dulbecco Modified Eagle Medium(DMEM) 배양 배지를 사용하여 배양한다.Preferably, the cells derived from horse amniotic fluid between passages 3 to 5 prepared above were prepared in Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM) culture medium containing 15% FBS (Fetal Bovine Serum), 1% Glutamax, and 1% penicillin/streptomycin. To incubate.

본 발명은 상기의 배양접시 내의 배지를 제거하고 PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2)으로 세척 후 0.01~0.1% Typsin-EDTA를 이용하여 세포를 기저면에서 분리시키는 과정(5과정)을 수행하여,In the present invention, after removing the medium in the culture dish and washing with PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2), the cell is separated from the basal surface using 0.01 to 0.1% Typsin-EDTA (step 5),

말과 동물 중간엽 줄기세포를 수득하는 과정을 수행한다.Perform the process of obtaining horse and animal mesenchymal stem cells.

바람직하게는 배양접시 내의 배지를 제거하고 PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2)으로 세척 후 0.05% Typsin-EDTA를 이용하여 세포를 기저면에서 분리시킨 뒤 주사 부위에 따라 5 x 106~ 1 x 107 수의 세포를 수득한다.Preferably, the medium in the culture dish is removed, washed with PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2), and then the cells are separated from the basal surface using 0.05% Typsin-EDTA, and then 5 x 10 6 ~ 1 x 10 7 depending on the injection site. Veterinary cells are obtained.

본 발명은 상기의 0.1~1.0 % FBS가 포함된 PBS로 준비한 세포를 희석하여 주사기에 주입하는 과정으로 주사용 근골격계 치료용 말과 동물 중간엽 줄기세포를제조하는 과정을 수행한다.(6과정)The present invention performs the process of manufacturing horse and animal mesenchymal stem cells for musculoskeletal therapy for injection by diluting the cells prepared with PBS containing 0.1 to 1.0% FBS and injecting them into a syringe. (Step 6)

본 발명은 0.1~1.0 % FBS가 포함된 PBS로 준비한 세포를 희석한 뒤 주사기에 햇빛을 차단한 상태로 2~8℃ 온도를 유지하여 주사기에 포함된 근골격계 치료용 말과 동물 중간엽 줄기세포를 제조하는 과정을 수행한다.In the present invention, after diluting the cells prepared with PBS containing 0.1 to 1.0% FBS, and maintaining a temperature of 2 to 8°C while blocking sunlight in a syringe, horse and animal mesenchymal stem cells for musculoskeletal therapy contained in a syringe are prepared. Perform the manufacturing process.

바람직하게는 본 발명은 0.5 % FBS가 포함된 PBS로 준비한 세포를 희석한 뒤 3ml 주사기에 햇빛을 차단한 상태로 4℃ 온도로 근골격계 치료용 말과 동물 중간엽 줄기세포를 제조한다.Preferably, the present invention prepares horse and animal mesenchymal stem cells for musculoskeletal treatment at a temperature of 4° C. in a state in which sunlight is blocked in a 3 ml syringe after diluting the cells prepared with PBS containing 0.5% FBS.

본 발명은 상기한 바와 같이 제조된 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 함유하는 근골격계 재생용 세포 치료제를 제공한다The present invention provides a cell therapy for musculoskeletal regeneration containing mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid prepared as described above.

본 발명은 다음과 같은 실시예로 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 제조하며, 이와 같이 제조된 양수 유래의 중간엽 줄기세포는 뛰어난 자가 증식능력이 있으며, 지방 세포, 연골 세포, 골 세포로 분화 등와 같은 높은 분화 능력이 있고, 줄기세포의 다능성을 보유하는 특성을 갖게 되고, 근골격계 치료의 기능이 나타남을 시험으로 확인하게 된다.The present invention prepares horse and animal amniotic mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid in the following examples, and the amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells have excellent self-proliferation ability, and adipocytes, cartilage cells, and bone cells It has a high differentiation ability, such as Rho differentiation, and has the characteristics of retaining the pluripotency of stem cells, and it is confirmed by a test that the function of musculoskeletal therapy appears.

<< 실시예Example >>

1. 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포 제조방법 및 그에 따른 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포1. Method for producing mesenchymal stem cells derived from horse and animal amniotic fluid, and mesenchymal stem cells derived from horse and animal amniotic fluid according thereto

(1) 말과 동물 (1) horses and animals 중간엽Mesenchyme 줄기세포의 분리 및 배양 Isolation and culture of stem cells

양수 샘플은 임신이 확인된 암말의 분만 시 양막낭 파열 전, 18 G를 장착한 50 cc 주사기로 획득하여 50 ㎖ 시험관으로 옮긴 후, 약 4 ℃를 유지한 채로 평균 약 3시간 내에 실험실로 운반하였다. Amniotic fluid samples were obtained with a 50 cc syringe equipped with 18 G and transferred to a 50 ml test tube before rupture of the amniotic sac at the time of delivery of a mare whose pregnancy was confirmed, and then transferred to the laboratory within an average of about 3 hours while maintaining at about 4°C. .

채집한 양수는 100 μM cell strainer를 사용하여 거른 후에 5% 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 PBS (Phosphate Buffered Saline)과 1:1로 섞은 뒤 3,000 rpm, 10분간 원심분리하여 펠렛(pellet)을 회수하였으며, 회수한 펠렛은 다시 5 % 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 PBS를 이용 세척 및 원심분리하는 과정을 2회 진행하여 단핵세포를 분리하였다. The collected amniotic water was filtered using a 100 μM cell strainer, mixed 1:1 with PBS (Phosphate Buffered Saline) containing 5% penicillin/streptomycin, and centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes to collect a pellet. , The recovered pellet was washed twice with PBS containing 5% penicillin/streptomycin and centrifuged to separate mononuclear cells.

상기 분리 과정을 거친 양수 유래 단핵세포들의 초기 배양을 위해, 15 % FBS (Fetal Bovine Serum), 1 % Glutamax 및 1 % 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium 배양 배지를 사용하였다. 세포 부착성을 높이기 위해 0.1 % 젤라틴으로 코팅된 6well 배양 접시에 분주 되었으며, 말과동물의 체온과 같은 38.5 ℃에서 5 % CO2 환경의 인큐베이터에 넣고 배양하였다. For the initial culture of amniotic fluid-derived mononuclear cells that have undergone the above separation process, a Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium culture medium containing 15% FBS (Fetal Bovine Serum), 1% Glutamax, and 1% penicillin/streptomycin was used. I did. In order to increase cell adhesion, the cells were dispensed into a 6-well culture dish coated with 0.1% gelatin, and cultured in an incubator in a 5% CO 2 environment at 38.5° C. equal to the body temperature of a horse animal.

죽은 조직 및 세포를 제거해주기 위해 초기 배양 시작 48h 안에 배양 배지를 교체 해주었고 세포가 배양 접시 바닥에 부착된 것이 관찰되었을 경우에도 배양 배지를 교체해 주었으며, 줄기세포의 미분화 특성을 유지하기 위하여 배양 배지 바닥의 80% 이상 세포가 부착되면 계대 또는 동결하여 보관하였다. 양수 유래 세포들은 평균 약 5 일 후 부착된 형태로 관찰 할 수 있었으며, In order to remove dead tissues and cells, the culture medium was replaced within 48h of the initial culture start, and the culture medium was replaced even when cells were observed to adhere to the bottom of the culture dish.To maintain the undifferentiated characteristics of stem cells, the culture medium was replaced. When more than 80% of the cells were attached, passaged or frozen and stored. Amniotic fluid-derived cells could be observed in an attached form after an average of about 5 days,

도 1에 나타난 바와 같이 세포의 자라는 형상은 섬유아세포와 유사한 spindle 모양으로 관찰되었다. 이는 다른 중간엽 줄기세포에서 나타나는 형상과 유사하며, 세포 형태의 자세한 관찰을 위해 Diff-quick 염색 시약을 통해 확인하였다.As shown in Fig. 1, the growth shape of the cells was observed as a spindle shape similar to that of fibroblasts. This is similar to the shape seen in other mesenchymal stem cells, and was confirmed with Diff-quick staining reagent for detailed observation of the cell morphology.

(2) 근골격계 치료용 말과 동물 (2) Horses and animals for musculoskeletal therapy 중간엽Mesenchyme 줄기세포의 제조 Stem cell production

3~5계대 사이의 말 양수 유래 세포를 15 % FBS (Fetal Bovine Serum), 1 % Glutamax 및 1 % 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 Dulbecco Modified Eagle Medium(DMEM) 배양 배지로 교체하여 배양하였다. Horse amniotic fluid-derived cells between passages 3 to 5 were replaced with Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM) culture medium containing 15% Fetal Bovine Serum (FBS), 1% Glutamax, and 1% penicillin/streptomycin, and cultured.

배양접시 내의 배지를 제거하고 PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2)으로 세척 후 0.05% Typsin-EDTA를 이용하여 세포를 기저면에서 분리시킨 뒤 주사 부위에 따라 5 x 106~ 1 x 107 수의 세포를 제조하여 준비하였다. Remove the medium in the culture dish, wash with PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2), and separate the cells from the basal surface using 0.05% Typsin-EDTA, and then 5 x 10 6 ~ 1 x 10 7 cells depending on the injection site. Prepared and prepared.

0.5 % FBS가 포함된 PBS로 준비한 세포를 희석한 뒤 3ml 주사기에 햇빛을 차단한 상태로 4℃ 온도로 근골격계 치료용 말과 동물 중간엽 줄기세포 제조하였다.After diluting the cells prepared with PBS containing 0.5% FBS, horse and animal mesenchymal stem cells for musculoskeletal therapy were prepared at 4° C. in a state where sunlight was blocked in a 3 ml syringe.

2. 실험2. Experiment

(1) 상기의 실시예에서 제조된 말과 동물 중간엽 줄기세포를 아래와 같은 실험을 실시하였다.(1) The horse and animal mesenchymal stem cells prepared in the above examples were subjected to the following experiment.

(2) (2) 중간엽Mesenchyme 줄기세포의 자가 증식능력 검증 실험 Stem cell self-proliferation ability verification experiment

중간엽 줄기세포의 뛰어난 자가복제 및 증식능력을 분석하기 위하여, 위에 실시된 방법에 의해 수득된 양수 줄기세포의 성장 및 증식 효율을 계대수 관측 (Doubling time analysis) 을 통해 확인하였다. In order to analyze the excellent self-replication and proliferation ability of mesenchymal stem cells, the growth and proliferation efficiency of the amniotic stem cells obtained by the above-described method was confirmed through passage time analysis.

Doubling time 분석은 세포가 처음의 수에서 두 배가 되는 시간 분석을 통해 세포의 증식율을 나타내는 지수로 표현되며, 다음과 같은 식으로 표현된다. Doubling time analysis is expressed as an index representing the proliferation rate of cells through time analysis in which cells are doubled from the initial number, and is expressed as follows.

Doubling time(hr)={(T-T0)log2}/(logN-logN0)Doubling time(hr)={(T-T0)log2}/(logN-logN0)

T-T0 : 세포 배양 시간 (hr) T-T0: Cell culture time (hr)

N0 : 초기 분주한 세포 수, N : 최종 배양 된 세포 수N0: number of initially dispensed cells, N: number of final cultured cells

본 실험을 하기 위해 말 양수 중간엽 줄기세포를 six-well dish에 200,000 세포/well의 밀도로 분주한 후 새로운 배지를 전혀 첨가하지 않는 방법으로 38.5 ℃에서 5 % CO2 환경의 인큐베이터에 넣고 배양하여 배양시간과 전체 활성세포수를 관측하였다. For this experiment, equine amniotic mesenchymal stem cells were dispensed in a six-well dish at a density of 200,000 cells/well, and then cultured in an incubator in a 5% CO 2 environment at 38.5 °C in a manner that no new medium was added. The culture time and the total number of active cells were observed.

세포는 trypan blue staining을 이용하여 활성세포(viable cell)만 계측하였다. Cells were counted only by viable cells using trypan blue staining.

즉 six-well 배양접시 내의 배지를 제거하고 PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2)으로 세척 후 0.05% Typsin-EDTA를 이용하여 세포를 기저면에서 분리시켰다. 이후 새로운 5 % FBS가 포함된 배양액으로Trypsin의 작용을 중지시키고, 세포 배양 접시에서 분리된 세포를 세포수 계측에 사용하였다.That is, the medium in the six-well culture dish was removed, washed with PBS (Phosphate buffered saline, PH 7.2), and then the cells were separated from the basal surface using 0.05% Typsin-EDTA. Thereafter, the action of Trypsin was stopped with a new culture medium containing 5% FBS, and the cells isolated from the cell culture dish were used for counting the number of cells.

그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, Doubling time 곡선은 양수 줄기세포가 50계대 이상까지 자라고 있음을 보여준다. 이는 기존 말 양수 유래 중간엽 줄기세포의 14계대와 비교하였을 때, 본 발명에서 수득한 말 양수 유래 중간엽 줄기세포의 우수한 자가 재생능력을 시사한다.As a result, as shown in Fig. 2, the Doubling time curve shows that amniotic stem cells are growing up to passage 50 or more. This suggests excellent self-renewal ability of the horse amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells obtained in the present invention as compared with the 14th generation of the existing horse amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells.

(3) 분화 능력 확인 실험(3) Differentiation ability confirmation experiment

본 발명의 말 양수에서 분리한 중간엽 줄기세포의 분화 능력을 확인하기 위해 Gibco사의 StemPro Differentiation Kit를 사용하여 각각 계통에 맞는 배지에서 지방 세포, 연골 세포, 골 세포로 분화를 유도하였다. In order to confirm the differentiation ability of the mesenchymal stem cells isolated from the equine amniotic fluid of the present invention, the differentiation was induced into adipocytes, cartilage cells, and bone cells in a medium suitable for each lineage using the StemPro Differentiation Kit of Gibco.

1) 지방세포 분화 (Adipogenic differentiation)1) Adipogenic differentiation

지방세포로의 분화가능여부를 검증하기 위해, Gibco사의 StemPro Adipogenesis Differentiation Kit를 이용하여 six-well dish에 200,000 세포/well의 밀도로 38.5 ℃에서 5 % CO2 환경의 인큐베이터에 넣고 배양하였다.In order to verify the possibility of differentiation into adipocytes, using Gibco's StemPro Adipogenesis Differentiation Kit was placed in a six-well dish at a density of 200,000 cells/well and cultured in an incubator in 5% CO 2 environment at 38.5°C.

2일에 한 번씩 배지를 교환하였으며, 약 1주일 후 양수 유래 중간엽 줄기세포 모두 분화 유도 과정 중 섬유아세포(fibroblast) 형태에서 점차 둥근 모양으로 세포의 형태가 변화하는 것을 확인할 수 있었다.The medium was changed every 2 days, and after about 1 week, it was confirmed that the shape of the cells gradually changed from the fibroblast shape to the round shape during the differentiation induction process of both amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells.

약 7일 후에 오일 레드 오(Oil Red O)로 염색한 결과 지질 방울 형성으로 인한 염색을 관찰할 수 있었다 (도 3).As a result of staining with Oil Red O after about 7 days, staining due to lipid droplet formation could be observed (FIG. 3).

2) 골아세포 분화 (Osteogenic differentiation)2) Osteogenic differentiation

골아세포로의 분화가능여부를 검증하기 위해, Gibco사의 StemPro Osteogenesis Differentiation Kit를 이용하여 six-well dish에 200,000 세포/well의 밀도로 38.5 ℃에서 5 % CO2 환경의 인큐베이터에 넣고 배양하였다. In order to verify the possibility of differentiation into osteoblasts, the StemPro Osteogenesis Differentiation Kit of Gibco was used in a six-well dish at a density of 200,000 cells/well and cultured in an incubator in a 5% CO2 environment at 38.5°C.

2일에 한 번씩 배지를 교환하였으며, 약 1주일 후 양수 유래 중간엽 줄기세포 모두 분화 유도 과정 중 섬유아세포(fibroblast) 형태에서 점차 입방형으로 형태의 세포로 변화하는 것을 확인할 수 있었다. The medium was changed every 2 days, and after about 1 week, it was confirmed that both amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells gradually changed from fibroblasts to cubic cells during the differentiation induction process.

약 21일의 분화 유도 후에 세포 외 기질(extracellular matrix)에 칼슘(calcium) 침전이 일어났는지를 알리자린 레드 에스(Alizarin red S)염색으로 확인한 결과 양성으로 염색됨을 알 수 있었다 (도 4). After the induction of differentiation for about 21 days, whether calcium precipitation occurred in the extracellular matrix was confirmed by Alizarin red S staining, and as a result, it was found that the staining was positive (FIG. 4 ).

3) 연골세포 분화 (Chondrogenic differentiation)3) Chondrogenic differentiation

연골세포로의 분화가능여부를 검증하기 위해, Gibco사의 StemPro Chondrogenesis Differentiation Kit를 이용하여 1,000cells/마이크로리터의 농도로 3D 배양 방법 중 하나인 행잉드롭 (Hanging drop) 방법으로 세포가 구 형태로 자라도록 38.5 ℃에서 5 % CO2 환경의 인큐베이터에 넣고 배양하였다. To verify the possibility of differentiation into chondrocytes, using Gibco's StemPro Chondrogenesis Differentiation Kit at a concentration of 1,000 cells/microliter so that the cells grow in a spherical shape by the hanging drop method, one of the 3D culture methods. Incubated in an incubator in a 5% CO2 environment at 38.5°C.

3일에 한 번씩 배지를 추가 혹은 교환하여 주었으며, 약 14 일 후에 알시안 블루(Alcian blue)로 염색한 결과 연골세포 분화로 인한 염색을 관찰할 수 있었다 (도 5).The medium was added or exchanged once every 3 days, and as a result of staining with Alcian blue after about 14 days, staining due to chondrocyte differentiation could be observed (FIG. 5).

(4) 줄기세포 (4) stem cells 다능성Versatility 확인 Confirm

일반적으로 중간엽 줄기세포는 특정 세포 표면 표식 인자에 의해 구별되는 특이 발현 패턴을 가지고 있으며, 국제 줄기세포 위원회(international society for cellular therapy, ISCT)에서 제시한 말과 동물의 중간엽 줄기세포에서 양성 발현을 보이는 CD44, CD90, CD105와 음성 발현을 보이는 CD14, CD45, CD79α 및 면역 관련 마커 ELA-Ⅱ에 대한 분석을 유세포 분석(Flow cytometry analysis)과 역전사 중합효소 연쇄반응(RT-PCR)을 통해 시행하였다. In general, mesenchymal stem cells have specific expression patterns that are distinguished by specific cell surface markers, and are positively expressed in horse and animal mesenchymal stem cells suggested by the International Stem Cell Committee (ISCT). Analysis of CD44, CD90, CD105 showing negative expression, CD14, CD45, CD79α showing negative expression, and ELA-II immune-related markers were performed through flow cytometry analysis and reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). .

또한, 양수 유래 줄기세포의 특성으로 알려진 배아줄기세포 특이 유전자 Oct4, c-Myc, Klf4 및 중간엽 줄기세포 관련 유전자 PAX6, ALCAM, Integrin

Figure 112020026696577-pat00001
1, Endoglin, HCAM 에 대하여 mRNA 레벨에서의 발현 양상을 실시간 정량 (Real time PCR)을 통해 분석하였다.In addition, embryonic stem cell-specific genes Oct4, c-Myc, Klf4, and mesenchymal stem cell-related genes PAX6, ALCAM, Integrin, which are known for the characteristics of amniotic stem cells derived from amniotic fluid.
Figure 112020026696577-pat00001
1, Endoglin, HCAM was analyzed through real-time quantification (Real time PCR) for the expression pattern at the mRNA level.

1) 역전사 중합효소 연쇄반응(RT-PCR)1) Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)

Total RNA는 제조사의 지침에 따라 RNA 추출 키트를 사용하여 준비하였다 (Qiagen, Cat. No. 74104). RNA 시료 (Total RNA 1㎕)는 iScript 역전사효소 (BIO-RAD)를 사용하여 올리고 dT 프라이머 및 랜덤(random) 프라이머로 cDNA를 합성하였다. 프라이머는 하기 [표 1]에 제시되어 있다.Total RNA was prepared using an RNA extraction kit according to the manufacturer's instructions (Qiagen, Cat. No. 74104). The RNA sample (1 µl of Total RNA) was synthesized using iScript reverse transcriptase (BIO-RAD) with oligo dT primers and random primers. Primers are shown in Table 1 below.

유전자명Gene name 프라이머primer 서열 order 크기size Accession No.Accession No. beta-Actinbeta-Actin FF GGATGCAGAAGGAGATCACAGGGATGCAGAAGGAGATCACAG 125125 NM_001081838.1NM_001081838.1 RR CTGGAAGGTGGACAATGAGGCTGGAAGGTGGACAATGAGG OCT4OCT4 FF TCTCCCATGCACTCAAACTGTCTCCCATGCACTCAAACTG 197197 XM_001490108XM_001490108 RR AACTTCACCTTCCCTCCAACAACTTCACCTTCCCTCCAAC c-c- MycMyc FF GCCCATAAAATTGCCAAGAGGGCCCATAAAATTGCCAAGAGG 132132 XM_023655154XM_023655154 RR AGCCCTGACCTTTGAATGACAGCCCTGACCTTTGAATGAC Klf4Klf4 FF ACCTCGCCTTACACATGAAGACCTCGCCTTACACATGAAG 218218 XM_023629843.1XM_023629843.1 RR TGGTTTCCTCATTGTCTCCTGTGGTTTCCTCATTGTCTCCTG PAX6PAX6 FF TGTTTGCCCGAGAAAGACTAGTGTTTGCCCGAGAAAGACTAG 224224 XM_023646553.1XM_023646553.1 RR AGAGGTGAAGGATGAAACAGGAGAGGTGAAGGATGAAACAGG ALCAMALCAM FF AGAAGGCAGGAAGTTTGTCGAGAAGGCAGGAAGTTTGTCG 147147 XM_001503380.6XM_001503380.6 RR GGAAAGTTGAGGATTGTGCGGGAAAGTTGAGGATTGTGCG IntegrinIntegrin -β1-β1 FF CTTATTGGCCTTGCATTGCTCTTATTGGCCTTGCATTGCT 169169 XM_005606848.3XM_005606848.3 RR TTCCCTCGTACTTCGGATTGTTCCCTCGTACTTCGGATTG HCAMHCAM FF ATCCTCACGTCCAACACCTCATCCTCACGTCCAACACCTC 165165 XM_005598012XM_005598012 RR CTCGCCTTTCTTGGTGTAGCCTCGCCTTTCTTGGTGTAGC EndoglinEndoglin FF AAGAGCTCATCTCGAGTCTGAAGAGCTCATCTCGAGTCTG 162162 XM_003364144XM_003364144 RR TGACGACCACCTCATTACTGTGACGACCACCTCATTACTG

[PCR에 사용된 프라이머][Primers used in PCR]

합성한 cDNA는 95℃에서 4분, 95℃에서 30초, 56℃에서 30초, 및 72℃에서 30초 사이클로 총 34회 반응시킨후 마지막으로 73℃ 에서 5분의 조건으로 PCR을 수행하였다. The synthesized cDNA was reacted a total of 34 times at 95°C for 4 minutes, 95°C for 30 seconds, 56°C for 30 seconds, and 72°C for 30 seconds, and finally PCR was performed at 73°C for 5 minutes.

각각의 프라이머의 염기서열에 따라 그에 맞는 어닐링(annealing) 온도로 PCR을 수행하였으며, PCR 산물은 그 증폭 크기를 비교할 수 있는 아가로스겔 전기영동을 통해 유전자의 발현을 확인하였다.(도 2). According to the base sequence of each primer, PCR was performed at an appropriate annealing temperature, and the PCR product was confirmed for gene expression through agarose gel electrophoresis that can compare the amplification size (FIG. 2).

RT-PCR 결과, 줄기 세포의 다능성을 나타내는 배아줄기세포 특이 Oct4, c-Myc, Klf4 유전자의 발현을 확인한 결과 각각의 유전자가 발현됨을 알 수 있었으며 중간엽 줄기세포에 특이적으로 나타나는 PAX6, ALCAM, Integrin β1, Endoglin, HCAM 유전자가 발현되는 것을 확인할 수 있었다 (도6).As a result of RT-PCR, the expression of the embryonic stem cell-specific Oct4, c-Myc, and Klf4 genes indicating pluripotency of stem cells showed that each gene was expressed. PAX6, ALCAM, which are specific to mesenchymal stem cells. , Integrin β1, Endoglin, it was confirmed that the HCAM genes are expressed (Fig. 6).

2) 실시간 정량 (Real time PCR)2) Real time PCR

실시간 정량에 사용한 cDNA는 RT-PCR에 사용했던 cDNA 합성 방법과 동일한 방법으로 합성하였다. Realtime PCR은 95℃에서 10분, 94℃에서 15초, 58℃에서 30초, 및 72℃에서 30초의 조건으로 총 39회 반응시켰다. The cDNA used for real-time quantification was synthesized in the same manner as the cDNA synthesis method used for RT-PCR. Realtime PCR was performed 39 times under the conditions of 95°C for 10 minutes, 94°C for 15 seconds, 58°C for 30 seconds, and 72°C for 30 seconds.

대조군으로는 말의 피부 유래 섬유아세포의 유전자를 이용하였으며, 베타 액틴 (ß-actin) 유전자와의 상대적 발현양 비교를 통해 줄기세포 특이 마커 발현 양을 말 양수 유래 중간엽 줄기세포에서 비교하였다.As a control, a gene from horse skin-derived fibroblasts was used, and the expression amount of stem cell-specific markers was compared in horse amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells by comparing the relative expression level with the beta-actin gene.

그 결과 다능성을 나타내는 유전자 Oct4, c-Myc, Klf4와 줄기세포에 특이적으로 나타나는 유전자인 PAX6, ALCAM, Integrin β1, Endoglin, HCAM 모두 말의 양수 유래 세포에서 유의적으로 높게 나타나는 것을 확인하였다 (도7).As a result, it was confirmed that the pluripotent genes Oct4, c-Myc, Klf4 and the genes specific to stem cells, PAX6, ALCAM, Integrin β1, Endoglin, and HCAM, all appeared significantly higher in the cells derived from horse amniotic fluid ( Fig. 7).

3) 유세포 분석(Flow cytometry analysis)3) Flow cytometry analysis

말 양수 유래 세포는 각각의 세포 표면 특이 항체와 FITC(fluorescein isothiocyanate)또는 PE(phycoerythrin)와 같은 형광 IgG가 결합된 다양한 조합의 항체를 붙인 뒤 레이저를 기초로 유동적으로 흐르는 세포들의 지표를 탐지하는 유세포 분석을 통해 세포 표지 인자 발현 및 발현량을 분석하였다.Equine amniotic fluid-derived cells are flow cells that detect markers of fluidly flowing cells based on a laser after attaching various combinations of antibodies that combine each cell surface-specific antibody and fluorescent IgG such as FITC (fluorescein isothiocyanate) or PE (phycoerythrin). Cellular marker expression and expression levels were analyzed through analysis.

사용된 항체는 다음과 같다: CD14, CD44-FITC, CD45, CD79α-FITC, CD90-PE, CD105-FITC, ELA-DR-FITC 및 IgG-FITC. 시료 당 약 5~8x105개의 세포가 하나의 항체를 분석하는 데 사용되었으며 Cellquest 소프트웨어를 사용하여 유세포 분석(FACScan, BD Biosciences, USA)을 실시하였다.The antibodies used were as follows: CD14, CD44-FITC, CD45, CD79α-FITC, CD90-PE, CD105-FITC, ELA-DR-FITC and IgG-FITC. About 5-8x10 5 cells per sample were used to analyze one antibody and flow cytometry (FACScan, BD Biosciences, USA) was performed using Cellquest software.

줄기세포 특이적 마커인 CD14, CD44, CD45, CD90, CD105, ELA-DR를 확인해본 결과, CD44, CD90, CD105에는 양성의 면역학적 표현형을 나타내었으며, CD14, CD45, CD79α, ELA-DR에는 음성의 면역학적 표현형을 나타내었다. 따라서 양수 유래 세포들은 중간엽 줄기세포의 특성을 가지고 있음이 확인되었다 (도 8).Stem cell-specific markers CD14, CD44, CD45, CD90, CD105, and ELA-DR were identified. As a result, CD44, CD90, and CD105 were positive immunological phenotypes, and CD14, CD45, CD79α, and ELA-DR were negative. The immunological phenotype of is shown. Therefore, it was confirmed that the amniotic fluid-derived cells have the characteristics of mesenchymal stem cells (Fig. 8).

5. 말과 동물 5. Horses and Animals 중간엽Mesenchyme 줄기세포의 근골격계 치료 효과 검증 Verification of the effects of stem cells in musculoskeletal therapy

(1) 본 발명은 상기의 (2) 근골격계 치료용 말과 동물 중간엽 줄기세포의 제조 실시예에서 제조한 말과 동물 중간엽 줄기세포의 근골격계 치료 효과에 대하여 아래와 같이 실험하였다.(1) In the present invention, the effect of treating the musculoskeletal system of the horse and animal mesenchymal stem cells prepared in the above (2) Preparation Example of Horse and Animal Mesenchymal Stem Cells for Musculoskeletal Treatment was tested as follows.

(2) 세포 주사 및 확인(2) Cell injection and confirmation

근골격계 치료를 위한 줄기세포 치료제는 세포를 준비하고 3시간 이내로 준비하여 치료를 수행하였다. 초음파를 이용하여 치료가 필요한 정확한 손상을 찾은 뒤 PBS로 희석한 세포를 18222 게이지 바늘이 달린 주사기를 이용하여 소독을 마친 후, 상처 부위에 주사한 뒤 2달 간격으로 초음파를 이용해서 경과를 지켜보았을 때 상처의 회복 속도가 현저하게 빠른 것을 확인할 수 있었다 (도9).Stem cell therapy for musculoskeletal treatment was performed by preparing cells within 3 hours. After finding the exact damage that needs treatment using ultrasound, the cells diluted with PBS were sterilized using a syringe with an 18222 gauge needle, and after being injected into the wound, the progress was monitored using ultrasound at intervals of 2 months. When it was confirmed that the recovery rate of the wound was remarkably fast (Fig. 9).

도 9는 말 양수 유래 중간엽 줄기세포를 이용하여 근골격계 손상 질환 말의 치료부위에 이식 후, 손상된 조직의 회복을 보여주는 X-Ray결과이다. (A, D)는 좌측 연골 손상 부위, (B, E)는 제 3완골 골절 및 연골 손상 부위, (C, F)는 요골 골절 부위의 줄기세포 치료 전후의 상태를 나타낸다.9 is an X-ray result showing the recovery of damaged tissue after transplantation to a treatment site of a horse with a musculoskeletal injury disease using horse amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells. (A, D) shows the left cartilage damage site, (B, E) the third humerus fracture and cartilage damage site, and (C, F) shows the condition before and after stem cell treatment at the radial fracture site.

이와 같이 본 발명에 따라 제조된 말과 동물의 양수 유래 중간엽 줄기세포는 근골격계 손상 질환에 매우 효과적임을 알 수가 있다. As described above, it can be seen that the horse and animal amniotic fluid-derived mesenchymal stem cells prepared according to the present invention are very effective in musculoskeletal injury.

본 발명은 말과 동물의 줄기세포의 제조 및 이를 이용하는 근골격계 재생용 세포 치료제에 관한 생산, 제조, 판매, 유통, 연구하는 산업에 유용하다.The present invention is useful in the production, manufacturing, sales, distribution, and research industries related to the production of stem cells of horses and animals and cell therapy for regeneration of the musculoskeletal system using the same.

특히 본 발명은 말과 동물의 양수에서 추출한 중간엽 줄기세포의 제조 및 이를 이용하는 근골격계 재생용 세포 치료제에 관한 생산, 제조, 판매, 유통, 연구하는 산업에 유용하다.In particular, the present invention is useful in the production, manufacturing, sales, distribution, and research industries related to the production of mesenchymal stem cells extracted from amniotic fluid of horses and animals and cell therapy for musculoskeletal regeneration using the same.

Claims (4)

임신한 말과 동물의 양수를 채취하는 과정(1과정)을 수행하고,
상기의 채취한 양수에서 단핵 세포를 분리하는 과정(2과정)을 수행하되,
상기 채취한 양수를 셀 스트레이너(cell strainer)를 사용하여 거른 후에 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 PBS (Phosphate Buffered Saline)과 1:0.5~1.5 비율로 섞은 뒤 원심분리하여 펠렛(pellet)을 회수하는 과정을 수행하고,
상기 회수한 펠렛은 다시 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 PBS를 이용하여 세척 및 원심분리하는 과정을 더 진행하여 단핵세포를 분리하는 과정을 수행하며,
상기의 분리된 양수 유래 단핵세포를 초기 배양하는 과정(3과정)을 수행하되,
상기의 분리된 양수 유래 단핵세포를 초기 배양하는 배지는 FBS (Fetal Bovine Serum), Glutamax 및 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 배양 배지이고,
배양접시는 세포 부착성을 높이기 위해 젤라틴으로 코팅된 배양 접시를 사용하며,
상기에서 초기 배양된 말 양수 유래 세포를 FBS (Fetal Bovine Serum), Glutamax 및 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 배양 배지로 교체하여 배양하는 과정(4과정),
상기의 배양접시 내의 배지를 제거하고 PBS (Phosphate buffered saline)으로 세척 후 Typsin-EDTA를 이용하여 세포를 기저면에서 분리시키는 과정(5과정),
을 포함하는 근골격계 치료 기능이 있는 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법.
Perform the process of collecting amniotic fluid from pregnant horses and animals (Step 1),
Perform the process (step 2) of isolating mononuclear cells from the collected amniotic water,
After filtering the collected amniotic water using a cell strainer, it is mixed with PBS (Phosphate Buffered Saline) containing penicillin/streptomycin at a ratio of 1:0.5 to 1.5, and then centrifuged to recover the pellet. To do,
The recovered pellet is further washed and centrifuged using PBS containing penicillin/streptomycin to perform a process of separating mononuclear cells,
Performing the process of initial culturing the isolated amniotic fluid-derived mononuclear cells (step 3),
The medium for initial culturing the isolated amniotic fluid-derived mononuclear cells is a culture medium containing FBS (Fetal Bovine Serum), Glutamax, and penicillin/streptomycin,
The culture dish uses a gelatin-coated culture dish to increase cell adhesion.
The process of culturing by replacing the initially cultured horse amniotic fluid-derived cells with a culture medium containing FBS (Fetal Bovine Serum), Glutamax, and penicillin/streptomycin (step 4),
The process of removing the medium in the culture dish, washing with PBS (Phosphate buffered saline), and separating the cells from the basal surface using Typsin-EDTA (step 5),
Method for producing mesenchymal stem cells derived from horse and animal amniotic fluid having a musculoskeletal treatment function comprising a.
제1항에 있어서,
상기한 말과 동물은 말, 당나귀, 얼룩말 또는 이들의 교잡으로 태어난 잡종으로 구성된 군에서 선택되는 것이 특징인 근골격계 치료 기능이 있는 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법.
The method of claim 1,
A method for producing mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid of horses and animals having a musculoskeletal treatment function, characterized in that the horses and animals are selected from the group consisting of horses, donkeys, zebras, or hybrids born of their hybrids.
제1항에 있어서,
다음과 같은 특성을 가진 근골격계 치료 기능이 있는 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법.
(a)줄기세포의 특성을 유지 한 채 50계대 이상 배양되는 자가 증식능력을 가짐.
(b)지방, 연골, 골세포 등의 중배엽 유래 세포로 분화하는 능력을 가짐.
(c)배아줄기세포 특이 유전자 Oct4, c-Myc, Klf4와 중간엽 줄기세포 관련 유전자 PAX6, ALCAM, Integrin α1, Endoglin, HCAM 에 대하여 동시에 양성의 유전적 발현 특성을 나타냄.
(d)세포 표면 마커인 CD44, CD90, CD105에는 양성의 면역학적 표현형을 나타내고 동시에 CD14, CD45, CD79α, ELA-DR에는 음성의 면역학적 표현형을 나타냄.
The method of claim 1,
A method for producing mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid of horses and animals with the function of treating the musculoskeletal system with the following characteristics.
(a) It has the ability to self-proliferate over 50 passages while maintaining the characteristics of stem cells.
(b) It has the ability to differentiate into cells derived from mesoderm such as fat, cartilage, and bone cells.
(c) Both embryonic stem cell-specific genes Oct4, c-Myc, Klf4 and mesenchymal stem cell-related genes PAX6, ALCAM, Integrin α1, Endoglin, and HCAM were simultaneously positive for genetic expression.
(d) Cell surface markers CD44, CD90, and CD105 exhibit a positive immunological phenotype, and at the same time, CD14, CD45, CD79α, and ELA-DR exhibit a negative immunological phenotype.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의하여 제조된 근골격계 치료 기능이 있는 말과 동물 양수 유래의 중간엽 줄기세포를 포함하는 근골격계골절, 미세 골절, 골막염, 건과 인대 손상, 근육 손상, 근 위축, 근섬유 단락 치료용 또는 회복용 세포 치료제.

Musculoskeletal fractures, micro fractures, periostitis, tendon and ligament damage, muscle damage, muscle, including mesenchymal stem cells derived from horse and animal amniotic fluid with a musculoskeletal treatment function prepared according to any one of claims 1 to 3 Cell therapy for the treatment or recovery of atrophy, muscle fiber shunt.

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