KR102500377B1 - Use for treating dysuric diseases using functionally improved stem cells by activating FOS or CDK1 gene - Google Patents

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Abstract

본 발명은 FOS 또는 CDK1 유전자 활성화를 통해 기능 향상된 줄기세포를 이용한 배뇨 장애 질환 치료 용도에 관한 것으로, 구체적으로, 본 발명자들은 이광자 생체 내 이미지 분석 및 단일세포 전사체 분석을 실시하여, IC/BPS 동물 모델에서 인간 배아-SCs(human embryonic-SCs; hESCs) 유래 생착된 다능성-MSCs(multipotent-MSCs; M-MSCs)의 생체 내(in vivo) 행동을 분석하였다. 종적 이광자 이미지 분석을 통해, 살아있는 동일한 생물에서 시간 경과에 따른 생착된 MSC-방광 혈관계의 상호작용을 가시화하였는데, 점진적인 혈관주위 국소화를 나타냈다. 생착된 M-MSCs의 단일세포 전사체 분석 결과, 혈관주위세포, 세포-부착 및 세포 스트레스와 관련된 여러 경로에서 발현 변화를 나타냈다. 특히, FOSCDK1는 M-MSCs의 생체 내(in vivo) 치료 능력을 결정하는, M-MSCs의 이동/생착 및 항염증 기능을 조절하는데 중요한 역할을 수행한다. 종합하면, 본 발명은 이식된 MSCs의 정확한 특성을 제공하여, MSC 치료의 치료 기작에 대한 이해를 향상시키고, 이의 효과 및 안전성을 개선시킬 수 있다.The present invention relates to the use of stem cells with improved functions through FOS or CDK1 gene activation to treat dysuria disorders. In the model, the in vivo behavior of engrafted multipotent-MSCs (M-MSCs) derived from human embryonic-SCs (hESCs) was analyzed. Longitudinal two-photon image analysis visualized engrafted MSC-bladder vasculature interactions over time in the same living organism, revealing progressive perivascular localization. As a result of single-cell transcriptome analysis of the engrafted M-MSCs, expression changes in several pathways related to pericytes, cell-adhesion, and cell stress were revealed. In particular, FOS and CDK1 play an important role in regulating migration/engraftment and anti-inflammatory functions of M-MSCs, which determine the in vivo therapeutic ability of M-MSCs. Taken together, the present invention provides accurate characterization of transplanted MSCs, which may improve understanding of the therapeutic mechanism of MSC therapy and improve its efficacy and safety.

Description

FOS 또는 CDK1 유전자 활성화를 통해 기능 향상된 줄기세포를 이용한 배뇨 장애 질환 치료 용도{Use for treating dysuric diseases using functionally improved stem cells by activating FOS or CDK1 gene}{Use for treating dysuric diseases using functionally improved stem cells by activating FOS or CDK1 gene}

본 발명은 FOS 또는 CDK1 유전자 활성화를 통해 기능 향상된 줄기세포를 이용한 배뇨 장애 질환 치료 용도에 관한 것이다.The present invention relates to the use of stem cells with improved functions through FOS or CDK1 gene activation to treat dysuria disorders.

중간엽줄기세포(Mesenchymal stem cells; MSCs)는 생체 내 투여 이후 조직 특이적 세포를 생착시키고 직접 재생하는 능력을 통해 조직 손상을 복구할 수 있다. 또한, 이들 전구세포는 성장 인자 또는 기질 단백질을 공급하고, 세포-세포 상호 작용을 매개함으로써, 면역 조절, 항염증 또는 혈관신생 촉진 활성을 포함하는 유리한 미세환경을 제공한다. 이들 다능성 세포는 골수(bone-marrow; BM), 제대혈 및 양수와 같은 여러 성인 또는 태아 조직으로부터 분리된다. 최근, 배아줄기세포(embryonic stem cells; ESCs) 및 유도 만능줄기세포(induced pluripotent stem cells; iPSCs)와 같은 만능줄기세포(pluripotent stem cells; PSCs)로부터 MSCs를 직접 유도하는 것이 효과적인 대안으로 나타나고 있는데, 이는 생체 외 확장에 따른 예측할 수 없는 기능 손실 및 이질성과 같은 성인 조직 대비 한계를 극복하면서 충분한 세포수를 얻기 위함이다.Mesenchymal stem cells (MSCs) can repair tissue damage through their ability to engraft and directly regenerate tissue-specific cells after in vivo administration. In addition, these progenitor cells supply growth factors or matrix proteins and mediate cell-cell interactions, thereby providing a favorable microenvironment including immune modulatory, anti-inflammatory or angiogenic activity. These pluripotent cells have been isolated from several adult or fetal tissues such as bone-marrow (BM), umbilical cord blood and amniotic fluid. Recently, direct derivation of MSCs from pluripotent stem cells (PSCs), such as embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs), has emerged as an effective alternative. This is to obtain a sufficient number of cells while overcoming limitations compared to adult tissues, such as unpredictable loss of function and heterogeneity due to in vitro expansion.

여러 원인 및 이들 여러 측면의 효과로 인한 실질적인 이점 때문에, MSC-기반 치료는 다양한 난치성 심혈관, 근골격, 신경학적, 면역학적 및 비뇨기과적 장애를 치료하기 위해 제안되고 있으나, 이들의 성과에 대한 논란은 임상적 적용을 방해하고 있다. 보다 중요한 것은, 이식 후 이들 세포의 생체 내 행동을 유도하는 기본적인 특징에 대한 정보가 부족하여, MSC 치료의 유망한 전임상 연구를 임상 시험으로 진전시키는데 어려움이 있다. 이에, 병리학적 환경에서 생착된 MSCs의 생물학적 및 분자적 특성을 동적으로 모니터링하면, 전달과 같은 과정을 촉진할 뿐만 아니라 치료 효과의 조기 예측도 가능하다는 점이 강조되고 있다.Because of the substantial benefits due to the multiple causes and effectiveness of these multiple aspects, MSC-based therapies have been proposed to treat a variety of refractory cardiovascular, musculoskeletal, neurological, immunological and urological disorders, but controversy over their performance is prevalent in clinical trials. Interfering with enemy application. More importantly, the lack of information on the fundamental features that drive the in vivo behavior of these cells after transplantation makes it difficult to advance promising preclinical studies of MSC therapy into clinical trials. Accordingly, it is emphasized that dynamic monitoring of the biological and molecular properties of engrafted MSCs in a pathological environment not only facilitates processes such as delivery but also enables early prediction of therapeutic effects.

단일세포 분석 또는 바이오-이미징 방법에 있어 최근의 발전은, 살아있는 세포 또는 동물에서 각각, 단일세포 수준으로 고해상도에서 줄기세포의 세포 및 분자 맵핑 또는 직접적인 시각화를 위한 방법을 제시할 수 있다. 예를 들면, 이식된 인간 iPSC 유래 심장근육세포의 미세유체 단일세포 분석 결과, 급성 심근경색 동물모델에서 상당한 수준의 혈관신생 촉진 및 생존 촉진 인자들을 방출하는 것으로 나타났다. 형광현미경, 광음향 이미지 분석과, 양전자 방출 단층촬영, 컴퓨터 단층촬영 및 생물발광의 다중 모드 이미지 분석을 포함하는 여러 생체 이미지 분석 플랫폼이 줄기세포 이동(trafficking) 및 생착, 세포 내 상호작용 및 혈관 변화와 같은 생체 내(in vivo) 여러 세포 내 과정에 대한 동역학을 연구하는데 사용되고 있다. 동일한 동물에서 시간이 지남에 따라 생착된 세포 및 미세 환경 사이의 동적 상호 작용에 관한 단일세포 수준에서의 공간 및 시간 정보를 모두 제공함으로써, 생체 내 현미경분석(intravital microscopy; IVM) 기술이 기계적 분석, 예를 들면 면역조직화학과 같이 서로 다른 동물에 있어서 별개의 시간 간격에서만 정적 분석을 제공할 수 있는, 일반적으로 사용되는 방법의 한계를 극복하기 위해 통상적으로 시행되고 있다.Recent advances in single cell analysis or bio-imaging methods can provide methods for cellular and molecular mapping or direct visualization of stem cells at high resolution at the single cell level, in living cells or animals, respectively. For example, as a result of microfluidic single cell analysis of transplanted human iPSC-derived cardiomyocytes, significant levels of angiogenesis-promoting and survival-promoting factors were released in an acute myocardial infarction animal model. Several bio-image analysis platforms, including fluorescence microscopy, photoacoustic image analysis, and multimodal image analysis of positron emission tomography, computed tomography, and bioluminescence, have been proposed to investigate stem cell trafficking and engraftment, intracellular interactions, and vascular changes. It is used to study the kinetics of various intracellular processes such as in vivo . By providing both spatial and temporal information at the single cell level about the dynamic interactions between engrafted cells and their microenvironment over time in the same animal, intravital microscopy (IVM) techniques can be used for mechanistic analysis, It is commonly practiced to overcome the limitations of commonly used methods, such as immunohistochemistry, which can only provide static analysis at discrete time intervals in different animals.

살아있는 동물에서 생체 내 공초점 형광 이미지 분석 및 미세 방광경 검사(microcystoscopy)를 조합하여 적용한 본 발명자들의 이전 연구에서, 본 발명자들은 인간 ESCs(hESCs) 유래 이식된 다능성 MSCs(M-MSCs)의 생체 내(in vivo) 분포 및 표현형 특성을 종적으로 관측하여, 급성 또는 만성으로 발병되는 간질성 방광염/방광통증증후군(interstitial cystitis/bladder pain syndrome; IC/BPS)에 대한 2종의 동물 모델로 이식 후 생착 과정 동안의 특성을 가시화하였다. 중요하게도, hESC 유래 M-MSCs는 생체 내(in vivo) 생착 및 생존능을 개선시키는 것으로 나타났는데, 이는 여러 IC/BPS 동물 모델에서 어떠한 부작용 없이 BM-유래 상대에 대한 우수한 치료 효과를 나타냈다. 하지만, MSC 생착 과정, 특히 게놈-와이드 수준에서 미세 환경 및 분자 프로파일 간의 상호작용에 대한 심층적인 정보는 여전히 미비한 실정이다.In our previous study, which applied a combination of confocal fluorescence image analysis and microcystoscopy in vivo in living animals, the present inventors demonstrated that human ESCs (hESCs)-derived transplanted pluripotent MSCs (M-MSCs) in vivo ( In vivo ) Observation of distribution and phenotypic characteristics longitudinally, engraftment after transplantation into two animal models for acute or chronic interstitial cystitis/bladder pain syndrome (IC/BPS) Characteristics during the process were visualized. Importantly, hESC-derived M-MSCs were shown to improve engraftment and viability in vivo , which showed superior therapeutic effects to their BM-derived counterparts without any side effects in several IC/BPS animal models. However, in-depth information on the MSC engraftment process, especially on the interaction between the microenvironment and molecular profile at the genome-wide level, is still lacking.

미국공개특허 US 2016-0017433 A1 (2016.01.21 공개)US Patent Publication US 2016-0017433 A1 (published on 2016.01.21)

본 발명의 목적은 FOS (Fos Proto-Oncogene) 단백질 및 CDK1 (cyclin dependent kinase-1)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질 또는 이들을 코딩하는 유전자를 포함하는 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cells; MSCs)의 이식 후 생착능 예측용 바이오마커 조성물을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to treat mesenchymal stem cells (MSCs) containing one or more proteins selected from the group consisting of Fos Proto-Oncogene (FOS) protein and cyclin dependent kinase-1 (CDK1) or genes encoding them It is to provide a biomarker composition for predicting engraftment after transplantation.

또한, 본 발명의 다른 목적은 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현수준을 측정할 수 있는 제제를 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포의 이식 후 생착능 예측용 조성물 및 이를 포함하는 중간엽줄기세포의 이식 후 생착능 예측용 키트를 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is a composition for predicting engraftment ability after transplantation of mesenchymal stem cells comprising, as an active ingredient, an agent capable of measuring the expression level of any one or more selected from the group consisting of FOS and CDK1, and an intermediate comprising the same It is to provide a kit for predicting engraftment ability after transplantation of mesenchymal stem cells.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 분리된 중간엽줄기세포에서 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현 수준을 측정하는 단계를 포함하는 중간엽줄기세포의 이식 후 생착능 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide information necessary for predicting engraftment ability after transplantation of mesenchymal stem cells, which includes measuring the expression level of any one or more selected from the group consisting of FOS and CDK1 in isolated mesenchymal stem cells. It is to provide a way to provide.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 과발현하는 중간엽줄기세포 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 배뇨 장애 질환 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating dysuria comprising mesenchymal stem cells overexpressing at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1 or a culture medium thereof as an active ingredient.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진용 조성물을 제공하는 데에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a composition for promoting mesenchymal stem cell activity comprising at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1 as an active ingredient.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 중간엽줄기세포에서 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현 수준이 증가한 시험물질을 선별하는 단계를 포함하는 배뇨 장애 질환 치료제 스크리닝 방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a screening method for treating dysuria disease, comprising the step of selecting a test substance having an increased expression level of one or more selected from the group consisting of FOS and CDK1 in mesenchymal stem cells.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 FOS (Fos Proto-Oncogene) 단백질 및 CDK1 (cyclin dependent kinase-1)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질 또는 이들을 코딩하는 유전자를 포함하는 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cells; MSCs)의 이식 후 생착능 예측용 바이오마커 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides mesenchymal stem cells containing at least one protein selected from the group consisting of Fos Proto-Oncogene (FOS) protein and cyclin dependent kinase-1 (CDK1) or genes encoding them. A biomarker composition for predicting engraftment after transplantation of stem cells (MSCs) is provided.

또한, 본 발명은 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현수준을 측정할 수 있는 제제를 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포의 이식 후 생착능 예측용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for predicting engraftment ability after transplantation of mesenchymal stem cells comprising, as an active ingredient, an agent capable of measuring the expression level of at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1.

또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 중간엽줄기세포의 이식 후 생착능 예측용 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a kit for predicting engraftment ability after transplantation of mesenchymal stem cells containing the above composition.

또한, 본 발명은 (1) 분리된 중간엽줄기세포에서 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현 수준을 측정하는 단계; 및 (2) 상기 측정된 발현 수준을 대조군 시료와 비교하는 단계를 포함하는 중간엽줄기세포의 이식 후 생착능 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention (1) measuring the expression level of any one or more selected from the group consisting of FOS and CDK1 in the isolated mesenchymal stem cells; and (2) comparing the measured expression level with a control sample.

또한, 본 발명은 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 과발현하는 중간엽줄기세포 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 배뇨 장애 질환 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating dysuria comprising mesenchymal stem cells overexpressing at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1 or a culture medium thereof as an active ingredient.

또한, 본 발명은 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for promoting mesenchymal stem cell activity comprising at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1 as an active ingredient.

또한, 본 발명은 (1) 분리된 중간엽줄기세포에 시험물질을 접촉시키는 단계;In addition, the present invention (1) contacting the test substance to the separated mesenchymal stem cells;

(2) 상기 시험물질을 접촉한 중간엽줄기세포에서 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현 수준을 측정하는 단계; 및 (3) 대조구 시료와 비교하여 상기 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현 수준이 증가한 시험물질을 선별하는 단계를 포함하는 배뇨 장애 질환 치료제 스크리닝 방법을 제공한다.(2) measuring the expression level of one or more selected from the group consisting of FOS and CDK1 in mesenchymal stem cells contacted with the test substance; and (3) selecting a test substance having an increased expression level of at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1 compared to a control sample.

본 발명은 FOS 또는 CDK1 유전자 활성화를 통해 기능 향상된 줄기세포를 이용한 배뇨 장애 질환 치료 용도에 관한 것으로, 구체적으로, 본 발명자들은 이광자 생체 내 이미지 분석 및 단일세포 전사체 분석을 실시하여, IC/BPS 동물 모델에서 인간 배아-SCs(human embryonic-SCs; hESCs) 유래 생착된 다능성-MSCs(multipotent-MSCs; M-MSCs)의 생체 내(in vivo) 행동을 분석하였다. 종적 이광자 이미지 분석을 통해, 살아있는 동일한 생물에서 시간 경과에 따른 생착된 MSC-방광 혈관계의 상호작용을 가시화하였는데, 점진적인 혈관주위 국소화를 나타냈다. 생착된 M-MSCs의 단일세포 전사체 분석 결과, 혈관주위세포, 세포-부착 및 세포 스트레스와 관련된 여러 경로에서 발현 변화를 나타냈다. 특히, FOSCDK1는 M-MSCs의 생체 내(in vivo) 치료 능력을 결정하는, M-MSCs의 이동/생착 및 항염증 기능을 조절하는데 중요한 역할을 수행한다. 종합하면, 본 발명은 이식된 MSCs의 정확한 특성을 제공하여, MSC 치료의 치료 기작에 대한 이해를 향상시키고, 이의 효과 및 안전성을 개선시킬 수 있다.The present invention relates to the use of stem cells with improved functions through FOS or CDK1 gene activation to treat dysuria disorders. In the model, the in vivo behavior of engrafted multipotent-MSCs (M-MSCs) derived from human embryonic-SCs (hESCs) was analyzed. Longitudinal two-photon image analysis visualized engrafted MSC-bladder vasculature interactions over time in the same living organism, revealing progressive perivascular localization. As a result of single-cell transcriptome analysis of the engrafted M-MSCs, expression changes in several pathways related to pericytes, cell-adhesion, and cell stress were revealed. In particular, FOS and CDK1 play an important role in regulating migration/engraftment and anti-inflammatory functions of M-MSCs, which determine the in vivo therapeutic ability of M-MSCs. Taken together, the present invention provides accurate characterization of transplanted MSCs, which may improve understanding of the therapeutic mechanism of MSC therapy and improve its efficacy and safety.

도 1은 살아있는 동물에서 이식된 M-MSCs의 이광자 생체 내 현미경 분석 결과를 나타낸다.
도 2는 이광자 생체 내 현미경 분석 진행 결과를 나타낸다.
도 3은 방광의 이광자 IVM z-스택 이미지의 3D 결과를 나타낸다.
도 4는 살아있는 동물 방광에서 이광자 IVM의 정량 분석 결과를 나타낸다.
도 5는 생착된 M-MSCs의 분리 및 단일세포 전사체 분석 결과를 나타낸다.
도 6은 숙주 세포의 오염 없이 생착된 M-MSCs의 분리 결과를 나타낸다.
도 7은 생착된 M-MSCs의 특성을 분석한 단일세포 전사체 프로파일링 결과를 나타낸다.
도 8은 생착된 세포에 특징적인 단일세포 전사체 프로파일 결과를 나타낸다.
도 9는 IC/BPS 방광에서 생착된 세포에 특징적인 유전자세트 결과를 나타낸다.
도 10은 생착된 세포에서 혈관주위세포 관련 유전자세트의 농축 결과를 나타낸다.
도 11은 생착된 M-MSCs에서 FOSCDK1의 상향 조절 결과를 나타낸다.
도 12는 HCl-IC 방광에서 생착된 세포의 유전자 발현 분석 결과를 나타낸다.
도 13은 M-MSCs의 핵심 기능에 있어, FOSCDK1의 결정적인 역할에 대한 결과를 나타낸다.
도 14는 M-MSCs의 특성에 있어, FOSCDK1의 역할에 대한 결과를 나타낸다.
도 15는 HCl-IC 랫트에서 M-MSCs의 치료 능력을 결정하는 FOSCDK1에 대한 결과를 나타낸다.
도 16은 HCl-IC 방광에서 FOS 또는 CDK1 침묵 M-MSCs에 의한 조직학적 회복이 어렵다는 결과를 나타낸다.
도 17은 FOS 또는 CDK1 침묵 M-MSCs의 생체 내(in vivo) 생착 손상 결과를 나타낸다.
도 18은 생착된 M-MSCs의 면역형광 분석 결과를 나타낸다.
도 19는 이식된 M-MSCs의 생물발광 이미지 분석 결과를 나타낸다.
도 20 및 도 21은 당뇨성 저활동성 방광(streptozotocin induced detrusor underactivity; STZ-induced DUA) 동물 모델에서, M-MSC 줄기세포 투여 후 각성 충전 방광 내압 측정 결과를 나타낸다.
도 22는 STZ-induced DUA 동물 모델에서, M-MSC 줄기세포 투여 후 조직학적 염색 결과를 나타낸다.
Figure 1 shows the results of two-photon in vivo microscopic analysis of M-MSCs transplanted in living animals.
Figure 2 shows the results of two-photon in vivo microscopic analysis.
Figure 3 shows the 3D result of a two-photon IVM z-stack image of the bladder.
Figure 4 shows the results of quantitative analysis of two-photon IVM in the bladder of live animals.
5 shows the results of isolation and single cell transcriptome analysis of engrafted M-MSCs.
Figure 6 shows the isolation results of engrafted M-MSCs without host cell contamination.
7 shows the results of single-cell transcriptome profiling by analyzing the characteristics of the engrafted M-MSCs.
Figure 8 shows the results of a single cell transcriptome profile characteristic of engrafted cells.
Figure 9 shows the gene set results characteristic of cells engrafted from the IC/BPS bladder.
10 shows the results of enrichment of pericyte-related gene sets in engrafted cells.
11 shows the results of upregulation of FOS and CDK1 in engrafted M-MSCs.
12 shows the gene expression analysis results of cells engrafted in HCl-IC bladder.
13 shows the results of the critical roles of FOS and CDK1 in the key functions of M-MSCs.
14 shows the results of the role of FOS and CDK1 in the characteristics of M-MSCs.
Figure 15 shows the results for FOS and CDK1 determining the therapeutic ability of M-MSCs in HCl-IC rats.
Figure 16 shows the results of difficult histological recovery by FOS or CDK1 silenced M-MSCs in HCl-IC bladder.
Figure 17 shows the results of engraftment damage in vivo of FOS or CDK1 silenced M-MSCs.
18 shows the results of immunofluorescence analysis of engrafted M-MSCs.
19 shows the bioluminescence image analysis results of transplanted M-MSCs.
20 and 21 show results of measurement of bladder pressure after administration of M-MSC stem cells in an animal model of streptozotocin induced detrusor underactivity (STZ-induced DUA).
22 shows histological staining results after administration of M-MSC stem cells in an STZ-induced DUA animal model.

본 발명은 살아있는 동물에서 이광자 IVM 이미지 분석을 통해, 생착된 M-MSCs 및 방광 혈관계 사이의 동적 연관성에 대한 직접적인 증거를 제공하는데, 이는 이식된 M-MSCs가 혈관주위 유사 구조 내로 점차적으로 결합된다는 점을 뒷받침한다. 더구나, 본 발명자들은 발병한 IC/BPS 방광에서 생착된 M-MSCs의 단일세포 전사체 프로파일의 특성을 분석하였는데, Fos Proto-Oncogene (FOS; AP-1 transcription factor subunit) 및 cyclin dependent kinase-1 (CDK1)이 MSCs의 치료 능력을 결정하는, 이식된 M-MSCs의 이동, 호밍, 기능 및 생체 내(in vivo) 생착을 조절하는데 중요하다는 것을 밝혀내고, 본 발명을 완성하였다.The present invention provides direct evidence of the dynamic association between engrafted M-MSCs and the bladder vasculature through two-photon IVM image analysis in living animals, which suggests that transplanted M-MSCs are progressively incorporated into perivascular-like structures. supports Moreover, the present inventors analyzed the characteristics of the single-cell transcriptome profile of M-MSCs engrafted from affected IC/BPS bladders, including Fos Proto-Oncogene (FOS; AP-1 transcription factor subunit) and cyclin dependent kinase-1 ( CDK1) was found to be important in regulating migration, homing, function, and in vivo engraftment of transplanted M-MSCs, which determine the therapeutic ability of MSCs, and completed the present invention.

본 발명은 FOS (Fos Proto-Oncogene) 단백질 및 CDK1 (cyclin dependent kinase-1)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질 또는 이들을 코딩하는 유전자를 포함하는 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cells; MSCs)의 이식 후 생착능 예측용 바이오마커 조성물을 제공한다.Transplantation of mesenchymal stem cells (MSCs) containing one or more proteins or genes encoding them selected from the group consisting of Fos Proto-Oncogene (FOS) protein and cyclin dependent kinase-1 (CDK1) Provided is a biomarker composition for predicting post engraftment.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포는 인간 배아줄기세포(human embryonic stem cells; hESCs) 유래 다능성 중간엽줄기세포(multipotent-MSCs; M-MSCs)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cells may be human embryonic stem cells (hESCs)-derived pluripotent mesenchymal stem cells (multipotent-MSCs; M-MSCs), but are not limited thereto.

또한, 본 발명은 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현수준을 측정할 수 있는 제제를 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포의 이식 후 생착능 예측용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for predicting engraftment ability after transplantation of mesenchymal stem cells comprising, as an active ingredient, an agent capable of measuring the expression level of at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1.

바람직하게는, 상기 제제는 상기 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 유전자에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브, 상기 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질에 특이적으로 결합하는 항체, 펩타이드, 앱타머 또는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the agent is a primer or probe that specifically binds to any one or more genes selected from the group consisting of FOS and CDK1, an antibody that specifically binds to any one or more proteins selected from the group consisting of FOS and CDK1 , It may be a peptide, aptamer or compound, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포의 이식은 방광 내 중간엽줄기세포의 이식일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the transplantation of mesenchymal stem cells may be transplantation of mesenchymal stem cells in the bladder, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 중간엽줄기세포의 이식 후 생착능 예측용 키트를 제공한다. In addition, the present invention provides a kit for predicting engraftment ability after transplantation of mesenchymal stem cells containing the above composition.

본 명세서에서 용어 "프라이머"는 짧은 자유 3-말단 수산화기(free 3' hydroxyl group)를 가지는 핵산 서열로 상보적인 템플레이트(template)와 염기쌍을 형성할 수 있고 템플레이트 가닥 복사를 위한 시작 지점으로서 작용하는 짧은 핵산 서열을 말한다. 프라이머는 적절한 완충용액 및 온도에서 중합반응을 위한 시약(즉, DNA 폴리머라제 또는 역전사효소) 및 상이한 4 가지의 뉴클레오사이드 트리포스페이트의 존재하에서 DNA 합성을 개시할 수 있다. PCR 조건, 센스 및 안티센스 프라이머의 길이는 당업계에 공지된 기술에 따라 적절히 선택될 수 있다.As used herein, the term "primer" refers to a nucleic acid sequence having a short free 3' hydroxyl group, capable of base pairing with a complementary template, and serving as a starting point for template strand copying. refers to the sequence of nucleic acids. Primers can initiate DNA synthesis in the presence of a reagent for polymerization (ie, DNA polymerase or reverse transcriptase) and four different nucleoside triphosphates in an appropriate buffer and temperature. PCR conditions and lengths of sense and antisense primers can be appropriately selected according to techniques known in the art.

본 명세서에서 용어 "프로브"는 mRNA외 특이적으로 결합을 이룰 수 있는 짧게는 수 염기 내지 길게는 수백 염기에 해당하는 RNA 또는 DNA 등의 핵산 단편을 의미하며 라벨링되어 있어서 특정 mRNA의 존재 유무, 발현양을 확인할 수 있다. 프로브는 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide) 프로브, 단쇄 DNA(single strand DNA) 프로브, 이중쇄DNA(double strand DNA)프로브, RNA 프로브 등의 형태로 제작될 수 있다. 적절한 프로브의 선택 및 혼성화 조건은 당해 기술 분야에 공지된 기술에 따라 적절히 선택할 수 있다.As used herein, the term "probe" refers to a nucleic acid fragment such as RNA or DNA corresponding to a few bases to several hundred bases in length that can specifically bind to mRNA and is labeled, so that the presence or absence of a specific mRNA, expression quantity can be checked. The probe may be manufactured in the form of an oligonucleotide probe, a single strand DNA probe, a double strand DNA probe, or an RNA probe. Selection of an appropriate probe and hybridization conditions can be appropriately selected according to techniques known in the art.

본 명세서에서 용어 "항체"는 당해 기술분야에 공지된 용어로서 항원성 부위에 대하여 지시되는 특이적인 면역 글로불린을 의미한다. 본 발명에서의 항체는 본 발명의 SPP1에 대해 특이적으로 결합하는 항체를 의미하며, 당해 기술분야의 통상적인 방법에 따라 항체를 제조할 수 있다. 상기 항체의 형태는 폴리클로날 항체 또는 모노클로날 항체를 포함하며, 모든 면역글로불린 항체가 포함된다. 상기 항체는 2개의 전체 길이의 경쇄 및 2개의 전체 길이의 중쇄를 갖는 완전한 형태를 의미한다. 또한, 상기 항체는 인간화 항체 등의 특수 항체도 포함된다.As used herein, the term "antibody" is a term known in the art and refers to a specific immunoglobulin directed against an antigenic site. The antibody in the present invention refers to an antibody that specifically binds to SPP1 of the present invention, and the antibody can be prepared according to a conventional method in the art. The type of antibody includes polyclonal antibodies or monoclonal antibodies, and all immunoglobulin antibodies are included. The antibody is meant in its complete form with two full-length light chains and two full-length heavy chains. In addition, the antibody also includes special antibodies such as humanized antibodies.

본 명세서에서 용어 "펩타이드"는 표적 물질에 대한 결합력 높은 장점이 있으며, 열/화학 처리시에도 변성이 일어나지 않는다. 또한, 분자 크기가 작기 때문에 다른 단백질에 붙여서 융합 단백질로의 이용이 가능하다. 구체적으로 고분자 단백질 체인에 붙여서 이용이 가능하므로 진단키트 및 약물전달 물질로 이용될 수 있다.As used herein, the term "peptide" has the advantage of having high binding ability to a target substance, and does not undergo denaturation even during heat/chemical treatment. In addition, because of its small molecular size, it can be attached to other proteins and used as a fusion protein. Specifically, since it can be used by attaching it to a polymer protein chain, it can be used as a diagnostic kit and a drug delivery material.

본 명세서에서 용어 "앱타머(aptamer)"란, 그 자체로 안정된 삼차 구조를 가지면서 표적 분자에 높은 친화성과 특이성으로 결합할 수 있는 특징을 가진 특별한 종류의 단일가닥 핵산(DNA, RNA 또는 변형핵산)으로 구성된 폴리뉴클레오티드의 일종을 의미한다. 상술한 바와 같이, 앱타머는 항체와 동일하게 항원성 물질에 특이적으로 결합할 수 있으면서도, 단백질보다 안정성이 높고, 구조가 간단하며, 합성이 용이한 폴리뉴클레오티드로 구성되어 있으므로, 항체를 대체하여 사용될 수 있다.As used herein, the term "aptamer" refers to a special kind of single-stranded nucleic acid (DNA, RNA or modified nucleic acid) having a stable tertiary structure and being able to bind to a target molecule with high affinity and specificity. ) means a type of polynucleotide composed of As described above, aptamers can specifically bind to antigenic substances in the same way as antibodies, but are more stable than proteins, have a simple structure, and are composed of polynucleotides that are easy to synthesize, so they can be used instead of antibodies. can

또한, 본 발명은 (1) 분리된 중간엽줄기세포에서 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현 수준을 측정하는 단계; 및 (2) 상기 측정된 발현 수준을 대조군 시료와 비교하는 단계를 포함하는 중간엽줄기세포의 이식 후 생착능 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention (1) measuring the expression level of any one or more selected from the group consisting of FOS and CDK1 in the isolated mesenchymal stem cells; and (2) comparing the measured expression level with a control sample.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포의 이식은 방광 내 중간엽줄기세포의 이식일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the transplant of mesenchymal stem cells may be transplantation of mesenchymal stem cells in the bladder, but is not limited thereto.

상세하게는, 상기 발현 수준을 측정하는 방법은 1) mRNA 발현 수준을 측정하는 방법으로, RT-PCR, 경쟁적 RT-PCR(Competitive RT-PCR), 실시간 RT-PCR (Real-time RT-PCR), RNase 보호 분석법(RPA; RNase protection assay), 노던 블랏팅 (Northern blotting) 및 DNA 칩을 이용할 수 있고, 2) 단백질 발현 수준을 측정하는 방법은 웨스턴 블랏, ELISA(enzyme linked immunosorbent asay), 방사선면역분석(Radioimmunoassay; RIA), 방사면역확산법(radioimmunodiffusion), 오우크테로니(Ouchterlony) 면역 확산법, 로케이트(rocket) 면역전기영동, 조직면역염색, 면역침전 분석법(Immunoprecipitation assay), 보체고정분석법 (Complement Fixation Assay), FACS 및 단백질 칩을 이용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In detail, the method for measuring the expression level is 1) a method for measuring the mRNA expression level, RT-PCR, competitive RT-PCR (Competitive RT-PCR), real-time RT-PCR (Real-time RT-PCR) , RNase protection assay (RPA; Northern blotting) and DNA chip can be used, and 2) methods for measuring protein expression levels include Western blot, ELISA (enzyme linked immunosorbent assay), radioimmunization Radioimmunoassay (RIA), radioimmunodiffusion, Ouchterlony immunodiffusion, rocket immunoelectrophoresis, tissue immunostaining, immunoprecipitation assay, complement fixation assay Fixation Assay), FACS and protein chips may be used, but are not limited thereto.

본 발명은 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 과발현하는 중간엽줄기세포 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 배뇨 장애 질환 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공한다. The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating dysuria comprising mesenchymal stem cells overexpressing at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1 or a culture medium thereof as an active ingredient.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포는 세포이동, 이식 후 생착능 및 항염증으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 줄기세포 활성이 촉진될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cells may promote one or more stem cell activities selected from the group consisting of cell migration, engraftment after transplantation, and anti-inflammation, but are not limited thereto.

바람직하게는, 상기 배뇨 장애 질환은 간질성 방광염/방광통증증후군(interstitial cystitis/bladder pain syndrome; IC/BPS) 또는 저활동성 방광일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Preferably, the dysuria disorder may be interstitial cystitis/bladder pain syndrome (IC/BPS) or hypoactive bladder, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, "배양액"은 생체 외에서 줄기세포 성장 및 생존을 지지할 수 있게 하는 배지, 상기 배지에 포함된 배양된 줄기세포의 분비물 등을 포함한다. 배양에 사용되는 배지는 줄기세포의 배양에 적절한 당 분야에서 사용되는 통상의 배지를 모두 포함한다. 세포의 종류에 따라 배지와 배양 조건을 선택할 수 있다. 배양에 사용되는 배지는 바람직하게는 세포 배양 최소 배지(cell culture minimum medium: CCMM)로, 일반적으로 탄소원, 질소원 및 미량원소 성분을 포함한다. 이런 세포 배양 최소 배지에는 예들 들어, DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM(Minimal essential Medium), BME(Basal Medium Eagle), RPMI1640, F-10, F-12, αMEM(α Minimal essential Medium), GMEM(Glasgow's Minimal essential Medium), Iscove's Modified Dulbecco's Medium 등이 있으나, 이로 제한되지 않는다.In the present invention, "culture medium" includes a medium capable of supporting the growth and survival of stem cells in vitro, secretions of cultured stem cells contained in the medium, and the like. The medium used for the culture includes all conventional mediums used in the art suitable for culturing stem cells. Media and culture conditions can be selected according to the type of cell. The medium used for culture is preferably a cell culture minimum medium (CCMM), and generally contains a carbon source, a nitrogen source, and trace elements. Such cell culture minimal media include, for example, DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM (Minimal essential Medium), BME (Basal Medium Eagle), RPMI1640, F-10, F-12, αMEM (α Minimal essential Medium), GMEM. (Glasgow's Minimal essential Medium), Iscove's Modified Dulbecco's Medium, etc., but are not limited thereto.

또한, 상기 배지는 페니실린(penicillin), 스트렙토마이신(streptomycin), 겐타마이신(gentamicin) 등의 항생제를 포함할 수 있다.In addition, the medium may contain antibiotics such as penicillin, streptomycin, and gentamicin.

한편, 본 발명은 상기 줄기세포, 이의 분비물, 배지 성분을 모두 포함하는 형태, 분비물 및 배지성분만을 포함하는 형태, 분비물만을 분리하여 단독으로 또는 줄기세포와 함께 사용하는 형태, 또는 줄기세포만을 투여하여 체내에서 분비물을 생성하는 형태로 사용하는 것도 모두 가능하다.On the other hand, the present invention is a form containing all of the stem cells, their secretions, and medium components, a form containing only secretions and medium components, a form in which only secretions are separated and used alone or together with stem cells, or by administering only stem cells It is also possible to use it in a form that produces secretions in the body.

상기 줄기세포는 통상적으로 당업계에 공지된 어떠한 방법을 이용하여 획득할 수 있다.The stem cells may be obtained using any method commonly known in the art.

본 발명의 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 과발현하는 중간엽줄기세포는 특정 질환의 치료를 위한 세포치료제로 이용될 수 있으며, 상기 처리는 상기 분자들의 직접적인 처리 또는 전-처리일 수 있다.Mesenchymal stem cells overexpressing at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1 of the present invention can be used as a cell therapy agent for the treatment of a specific disease, and the treatment can be direct treatment or pre-treatment of the molecules. there is.

상기 "세포치료제"란, 세포와 조직의 기능을 복원하기 위하여 살아 있는 자가(autologous), 동종(allogenic), 이종(xenogenic) 세포를 체외에서 증식, 선별하거나 여타 방법으로 세포의 생물학적 특성을 변화시키는 등 일련의 행위를 통하여 치료, 진단, 예방 목적으로 사용되는 의약품을 의미한다.The "cell therapy product" means a product that changes the biological properties of cells by proliferating or selecting living autologous, allogenic, or xenogenic cells in vitro in order to restore the function of cells and tissues or by other methods. Drugs used for treatment, diagnosis, and prevention through a series of actions such as

상기 세포 치료제는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 인체에 투여될 수 있다.The cell therapy may be administered to the human body through any general route as long as it can reach the target tissue.

본 발명의 약학 조성물은 유효 성분 이외에 약제학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등의 가용화제를 사용할 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 투여를 위해서 유효 성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1 종 이상 포함하여 의약 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. The pharmaceutical composition of the present invention can be prepared using a pharmaceutically suitable and physiologically acceptable adjuvant in addition to the active ingredient, and the adjuvant includes an excipient, a disintegrant, a sweetener, a binder, a coating agent, an expanding agent, a lubricant, and a glidant. Alternatively, a solubilizer such as a flavoring agent may be used. The pharmaceutical composition of the present invention may be preferably formulated as a pharmaceutical composition by including one or more pharmaceutically acceptable carriers in addition to the active ingredient for administration. In compositions formulated as liquid solutions, acceptable pharmaceutical carriers are sterile and biocompatible, and include saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, albumin injection solution, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol and One or more of these components may be mixed and used, and other conventional additives such as antioxidants, buffers, and bacteriostatic agents may be added if necessary. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders, and lubricants may be additionally added to prepare formulations for injections such as aqueous solutions, suspensions, and emulsions, pills, capsules, granules, or tablets.

본 발명의 약학 조성물의 약제 제제 형태는 과립제, 산제, 피복정, 정제, 캡슐제, 좌제, 시럽, 즙, 현탁제, 유제, 점적제 또는 주사 가능한 액제 및 활성 화합물의 서방출형 제제 등이 될 수 있다. 본 발명의 의약 조성물은 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 복강내, 흉골내, 경피, 비측내, 흡입, 국소, 직장, 경구, 안구내 또는 피내 경로를 통해 통상적인 방식으로 투여할 수 있다. 본 발명의 의약 조성물의 유효성분의 유효량은 질환의 예방 또는 치료 요구되는 양을 의미한다. 따라서, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효 성분 및 다른 성분의 종류 및 함량, 제형의 종류 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. The pharmaceutical formulation form of the pharmaceutical composition of the present invention may be granules, powders, coated tablets, tablets, capsules, suppositories, syrups, juices, suspensions, emulsions, drops or injectable solutions, and sustained-release preparations of active compounds. can The pharmaceutical composition of the present invention can be administered in a conventional manner through intravenous, intraarterial, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intraperitoneal, intrasternal, transdermal, intranasal, inhalational, topical, rectal, oral, intraocular or intradermal routes. can be administered with An effective amount of the active ingredient of the pharmaceutical composition of the present invention means an amount required for preventing or treating a disease. Therefore, the type of disease, the severity of the disease, the type and amount of the active ingredient and other ingredients contained in the composition, the type of formulation and the patient's age, weight, general health condition, sex and diet, administration time, administration route and composition It can be controlled by various factors including secretion rate, duration of treatment, and drugs used concurrently.

또한, 본 발명은 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진용 조성물을 제공한다. In addition, the present invention provides a composition for promoting mesenchymal stem cell activity comprising at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1 as an active ingredient.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포 활성은 세포이동, 이식 후 생착능 및 항염증으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cell activity may be any one or more selected from the group consisting of cell migration, engraftment after transplantation, and anti-inflammation, but is not limited thereto.

또한, 상기 활성 촉진용 조성물은 치료를 위한 세포치료제와 혼합하여 생체 내 주입함으로써 세포치료제의 생체 내 효과를 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라, 줄기세포 자체에 본 조성물을 처리한 후 기능이 증가된 세포치료제를 생체 내 이식하는 방법으로도 사용될 수 있다.In addition, the composition for promoting activity can enhance the in vivo effect of the cell therapy agent by mixing it with a cell therapy agent for treatment and injecting it into the body, as well as a cell therapy agent whose function is increased after treating the stem cells themselves with the present composition. It can also be used as a method of transplanting in vivo.

본 발명은 (1) 분리된 중간엽줄기세포에 시험물질을 접촉시키는 단계; (2) 상기 시험물질을 접촉한 중간엽줄기세포에서 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현 수준을 측정하는 단계; 및 (3) 대조구 시료와 비교하여 상기 FOS 및 CDK1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 발현 수준이 증가한 시험물질을 선별하는 단계를 포함하는 배뇨 장애 질환 치료제 스크리닝 방법을 제공한다.The present invention (1) contacting the test substance to the separated mesenchymal stem cells; (2) measuring the expression level of one or more selected from the group consisting of FOS and CDK1 in mesenchymal stem cells contacted with the test substance; and (3) selecting a test substance having an increased expression level of at least one selected from the group consisting of FOS and CDK1 compared to a control sample.

상세하게는, 상기 중간엽줄기세포는 hESCs 유래 M-MSCs일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, the mesenchymal stem cells may be hESCs-derived M-MSCs, but are not limited thereto.

상세하게는, 상기 배뇨 장애 질환은 간질성 방광염/방광통증증후군(interstitial cystitis/bladder pain syndrome; IC/BPS) 또는 저활동성 방광일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, the dysuria disorder may be interstitial cystitis/bladder pain syndrome (IC/BPS) or hypoactive bladder, but is not limited thereto.

본 발명의 스크리닝 방법을 언급하면서 사용되는 용어 "시험물질"은 유전자의 발현량에 영향을 미치거나, 단백질의 발현 또는 활성에 영향을 미치거나 또는 단백질 사이의 결합에 영향을 미치는지 여부를 검사하기 위하여 스크리닝에서 이용되는 미지의 후보 물질을 의미한다. 상기 시료는 화학물질, 뉴클레오타이드, 안티센스-RNA, siRNA(small interference RNA) 및 천연물 추출물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The term "test substance" used while referring to the screening method of the present invention is used to examine whether or not it affects the expression level of a gene, affects the expression or activity of a protein, or affects the binding between proteins. It means an unknown candidate substance used in screening. The samples include, but are not limited to, chemical substances, nucleotides, antisense-RNA, small interference RNA (siRNA), and natural product extracts.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for explaining the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

<< 실험예Experimental example >>

하기의 실험예들은 본 발명에 따른 각각의 실시예에 공통적으로 적용되는 실험예를 제공하기 위한 것이다.The following experimental examples are intended to provide experimental examples commonly applied to each embodiment according to the present invention.

1. 연구 승인1. Research Approval

모든 동물 실험들은 울산대학교 의과대학의 동물실험윤리위원회로부터 승인받았다(IACUC-2019-12-128 및 IACUC-2017-12-054). All animal experiments were approved by the Animal Experiment Ethics Committee of Ulsan University School of Medicine (IACUC-2019-12-128 and IACUC-2017-12-054).

2. 2. hESChESCs -유래 M--Origin M- MSCs의MSCs 배양 culture

H9 hESCs로부터 분화된 M-MSCs는 rat tail collagen type I (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)으로 코팅된 플레이트 상의 EGM2-MV medium (Lonza, San Diego, CA, USA)로, 37℃에서 5% CO2의 습윤 대기에서 유지시켰다. 10 계대 이하의 M-MSCs를 시험관 내(in vitro) 세포 배양 및 생체 내(in vivo) 동물 실험에 사용하였다. GFP나, FOS 또는 CDK1에 특이적인 shRNA를 이소성 발현시키기 위해서, 표시된 컨스트럭트를 가진 렌티바이러스를 M-MSCs로 주입하였다. 시험관 내(in vitro) 세포에서와, 생체 내(in vivo)에서의 치료 효과는 렌티바이러스 감염 4일 후에 확인하였다. M-MSCs differentiated from H9 hESCs were prepared in EGM2-MV medium (Lonza, San Diego, CA, USA) on plates coated with rat tail collagen type I (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) at 37°C. was maintained in a humidified atmosphere of 5% CO 2 . M-MSCs of 10 passages or less were used for in vitro cell culture and in vivo animal experiments. For ectopic expression of shRNA specific for GFP, FOS or CDK1 , lentiviruses with the indicated constructs were injected into M-MSCs. The therapeutic effect in cells in vitro and in vivo was confirmed 4 days after infection with lentivirus.

3. 동물 모델 및 M-3. Animal Models and M- MSCsMSCs 주입 Injection

HCl 투여를 통해 유도된 급성 IC/BPS 랫트 모델은 이전 보고에 따라 제작하였다. 간단히 설명하면, 10주령 암컷 Sprague-Dawley rats (Orient Bio, Gapyong, Gyeonggi-do, Korea)에 0.2M HCl를 투여하여 유도하였고, HCl 손상 1주일 후, 방광의 전벽(anterior wall) 및 천정(dome)의 외층에 1 × 106 M-MSCs 또는 PBS 비히클을 직접 주입하였다. M-MSC 투여 1주일 후, 비마취 및 미제한 방광내압측정법(각성 방광내압측정) 및 조직학적 염색을 통하여, 각각 방광 배뇨 기능 및 조직 손상을 측정하였다. 이러한 치료 평가 분석에서는, 그룹 당 5마리의 독립적인 동물로 이루어진 2개의 독립적인 세트로 평가를 수행하였다. 조직학적 분석에서는, 10마리의 독립적인 동물에 대해 슬라이드 당 2개의 대표적인 영역을 임의로 선택하였다(n=20). 정량적 디지털 이미지 분석은 Image Pro 5.0 software (Media-Cybernetics, Rockville, MD, USA)을 사용하여 수행하였다.An acute IC/BPS rat model induced by HCl administration was constructed according to a previous report. Briefly, 10-week-old female Sprague-Dawley rats (Orient Bio, Gapyong, Gyeonggi-do, Korea) were induced by administering 0.2 M HCl, and 1 week after HCl injury, the anterior wall and dome of the bladder ) was directly injected with 1 × 10 6 M-MSCs or PBS vehicle into the outer layer. One week after M-MSC administration, bladder voiding function and tissue damage were measured by non-anesthetic and unrestricted cystometry (awakening cystometry) and histological staining, respectively. In this treatment evaluation assay, evaluations were performed in two independent sets of 5 independent animals per group. For histological analysis, 2 representative regions per slide were randomly selected from 10 independent animals ( n =20). Quantitative digital image analysis was performed using Image Pro 5.0 software (Media-Cybernetics, Rockville, MD, USA).

바이오 이미지 분석에서는, 10주령 암컷 BALB/c-nu (CAnN.Cg-Foxn1 nu /CrlCrlj) 면역-손상 마우스 (Charles River Laboratories, Yokohama, Japan)에서 HCl-IC/BPS 유도한 후, 이광자 현미경 분석 또는 IVIS 생물발광 이미지 분석을 위해, GFP를 안정적으로 발현하는 1×105 M-MSCs 또는 Nano-lantern construct를 각각 투여하였다. 랫트 동물 모델에서도 동일한 절차로, M-MSCs를 방광 장막(serosa) 내로 직접 주입하였다. 생물발광 공명 에너지 전이 이미지 분석은 IVIS Spectrum Pre-clinical In vivo Imaging System and Living Imaging 4.4 software (PerkimElmer, Waltham, MA)을 사용하여, 제조사의 지시 및 이전에 발표된 프로토콜에 따라 수행하였다. For bioimage analysis, after HCl-IC/BPS induction in 10-week-old female BALB/c-nu (CAnN.Cg -Foxn1 nu /CrlCrlj) immune-compromised mice (Charles River Laboratories, Yokohama, Japan), two-photon microscopy analysis or For IVIS bioluminescence image analysis, 1×10 5 M-MSCs or Nano-lantern constructs stably expressing GFP were administered, respectively. In the rat animal model, M-MSCs were directly injected into the serosa of the bladder using the same procedure. Bioluminescence resonance energy transfer image analysis was performed using the IVIS Spectrum Pre-clinical In vivo Imaging System and Living Imaging 4.4 software (PerkimElmer, Waltham, MA) according to the manufacturer's instructions and previously published protocols.

4. 이광자 4. Two-photon IVMIVM 이미지 분석 image analysis

이식 후 3 내지 28일 동안 동일한 살아있는 동물에 대한 이광자 IVM 분석을 위해 5마리의 독립적인 마우스를 사용하였다. 30 mg/kg 졸레틸 및 5mg/kg 자일라진을 복강 투여하여 마우스를 마취시켰고, 누운 자세로 외부 가열된 이미지 분석 플레이트에 고정시켰다. 마취 후, 마우스 당 100 ㎕에 1 mg의 텍사스-레드 접합된 덱스트란(Texas-Red conjugated Dextran, 70,000 MW; Sigma-Aldrich)를 안와 주입하여, 혈관을 표지하였다. 복부를 3mm 절개하여 방광을 노출시킨 후, 유리 커버슬립 및 폴리락트산으로 3D 프린팅하여 내부적으로 제조한 기관 플레이트 사이에 장착하여 고정시켰다. 이광자 IVM (IVM-MS, IVIM technology, Republic of Korea)을 사용하여, GFP+ 생착된 세포 및 혈관 내강 벽을 텍사스 레드(Texas red)로 표지하여 가시화하였다.Five independent mice were used for two-photon IVM analysis on the same living animal from 3 to 28 days post implantation. Mice were anesthetized by intraperitoneal administration of 30 mg/kg zoletyl and 5 mg/kg xylazine, and fixed in a supine position on an externally heated image analysis plate. After anesthesia, 1 mg of Texas-Red conjugated Dextran (70,000 MW; Sigma-Aldrich) in 100 μl per mouse was injected into the orbit to label blood vessels. After a 3 mm incision was made in the abdomen to expose the bladder, it was mounted and fixed between organ plates prepared internally by 3D printing with a glass coverslip and polylactic acid. Using a two-photon IVM (IVM-MS, IVIM technology, Republic of Korea), GFP + engrafted cells and luminal walls of blood vessels were labeled with Texas red and visualized.

Ultrafast femtosecond pulse laser at 920 nm (Alcor 920, Spark Lasers, France)는 이광자 여기원으로 사용하였다. GFP 및 텍사스 레드(Texas red)의 형광 신호는 502.5 - 537.5 nm and 569.5 - 604.5 nm에서 검출하였다. 454 × 454 μm2의 시야각을 갖는 high numerical aperture water-immersion objective lens (CFI75 Apochromat 25XW, NA1.1, Nikon, Japan)를 사용하여, 생체 내 이미지를 얻었다. 우선, 현미경을 M-MSCs 주입 위치 근처에 맞추었고, 비디오 속도 이미지 분석을 기록하였다. GFP+ 생착된 세포 위치 및 혈류가 확인되면, 방광의 외층으로부터 평균 총 223.4 μm 깊이 (114 - 334 μm)로 1 내지 5 μm z-단계 간격에서 z-이미지 스택을 획득하였다. 음성 대조군에서는 GFP 미발현 M-MSCs의 이식 전 및 이식 28일 후까지 방광에서 GFP 신호가 거의 관측되지 않았다.An ultrafast femtosecond pulse laser at 920 nm (Alcor 920, Spark Lasers, France) was used as a two-photon excitation source. Fluorescence signals of GFP and Texas red were detected at 502.5 - 537.5 nm and 569.5 - 604.5 nm. In vivo images were obtained using a high numerical aperture water-immersion objective lens (CFI75 Apochromat 25XW, NA1.1, Nikon, Japan) with a field of view of 454 × 454 μm 2 . First, the microscope was aligned near the M-MSCs injection site, and video-speed image analysis was recorded. Once GFP + engrafted cell location and blood flow were confirmed, z-image stacks were acquired at 1-5 μm z-step intervals with an average total depth of 223.4 μm (114 - 334 μm) from the outer layer of the bladder. In the negative control group, almost no GFP signal was observed in the bladder before transplantation of GFP-nonexpressing M-MSCs and until 28 days after transplantation.

5. 이미지 가공 및 분석5. Image Processing and Analysis

이미지 가공 및 분석은 상업적인 소프트웨어인 IMARIS 9.5 (Oxford Instruments, USA)를 이용하여 수행하였다. 부피 분석을 위해, 표면 기능과 함께 Z-스택 이미지를 3차원적으로 재구성하였다. 통계 기능을 사용하여, GFP+ 세포 및 혈관 내강 벽의 부피 면적을 형광 세기의 동일한 임계치로 계산하였다. 세포의 구형도는 다음의 식에 의해 계산하였다(식에서, Vp는 세포의 부피이고, Ap는 세포의 표면이다):Image processing and analysis were performed using commercial software IMARIS 9.5 (Oxford Instruments, USA). For volume analysis, Z-stack images were reconstructed three-dimensionally along with surface features. Using the statistical function, the volumetric area of GFP + cells and the luminal wall of the vessel were calculated with the same threshold of fluorescence intensity. The sphericity of the cells was calculated by the following formula (where V p is the volume of the cell and A p is the surface of the cell):

Figure 112021054321181-pat00001
Figure 112021054321181-pat00001

거리 변환 기능을 사용하여, 각각의 GFP+ 세포 및 혈관 사이의 거리는 GFP+ 세포의 부피 재구성된 표면의 외부 경계 및 혈관 내부 내강 벽 사이의 최단 거리를 측정하여 결정하였다. 약 1 μm 두께의 내피세포 표면층을 고려하여, 측정된 거리가 1 μm 미만인 각각의 세포는 혈관과 접촉하는 것으로 간주하였다.Using the distance conversion function, the distance between each GFP + cell and blood vessel was determined by measuring the shortest distance between the outer boundary of the volume reconstructed surface of the GFP + cell and the inner lumen wall of the vessel. Considering the endothelial cell surface layer with a thickness of about 1 μm, each cell whose measured distance was less than 1 μm was considered to be in contact with the blood vessel.

6. M-6. M- MSCsMSCs 상에 자성 나노입자 magnetic nanoparticles on Resovist의Resovist 표지 sign

GFP를 안정적으로 발현하는 M-MSC를 2 × 106 세포 밀도로, Resovist 표지 2시간 전에 접종하였다. 500 ㎍/ml 페루카르보트란(Ferucarbotran, Resovist; Bayer schering pharma, Berlin, Germany) 및 5 ㎍/ml 프로타민 설페이트(protamine sulfate, P3369, Sigma-Aldrich)이 포함된 배양 배지에 10분 동안 반응시켜 표지를 완료하였다. 표지 배지를 씻어낸 후, 생체 내(in vivo) 투여 전에, 표지된 세포를 24시간 동안 추가 배양하였다.M-MSCs stably expressing GFP were inoculated at a cell density of 2 × 10 6 2 hours before Resovist labeling. Labeled by reacting for 10 minutes in a culture medium containing 500 μg/ml Perucarbotran (Resovist; Bayer schering pharma, Berlin, Germany) and 5 μg/ml protamine sulfate (P3369, Sigma-Aldrich) has been completed. After washing off the labeling medium, before in vivo administration, the labeled cells were further cultured for 24 hours.

7. 7. 생착된engrafted M- M- MSCs에to MSCs 대한 2단계 연속 MACS- 2-step continuous MACS- FACSFACS 분리 separation

방광은 표시된 DAT의 3마리 IC/BPS 랫트로부터 준비되었고, 방광 조직 세포를 제조하기 전에, 상온에서 10분 동안, 2 ml의 Accutase (A1110501, Gibco, Waltham, MA, USA)로 반응시켜 작은 조각으로 잘게 썰었다. 적혈구는 RBC Lysis Solution (158902, QIAGEN, Hilden, Germany)으로 제거하였고, 방광 조직의 단일세포 현탁액은 6,000 × g로 20분 동안 4℃에서 원심분리한 후, 1 ml의 MACS buffer (2.5% FBS 및 1% HEPES가 함유된 저농도 글루코스 DMEM)로 재현탁하였다. MACS 분리는 상온에서 자성 장치 (12321D, Invitrogen, Waltham, MA, USA)에 재현탁 세포를 3분 동안 놓고 수행한 다음, MACS buffer와 미결합한 세포들을 2번 씻어냈다. MACS 양성에 의한 Resovist+ 세포들은 ARIAIII Flow Cytometer System (BD Biosciences, San Jose, CA)를 이용한 생존 FACS 세포 분리를 통해, GFP 발현에 기초하여 추가적으로 분리하였다. 숙주 기원 세포에 대한 오염을 검증하기 위해서, 각 분리 단계의 분리된 세포에서 랫트 B2mg 및 인간 GAPDH 하우스키핑 유전자들의 발현 수준을 정량하였다.Bladder was prepared from 3 IC/BPS rats of the indicated DAT, and was reacted with 2 ml of Accutase (A1110501, Gibco, Waltham, MA, USA) for 10 min at room temperature to small pieces before preparing bladder tissue cells. Chopped. Erythrocytes were removed with RBC Lysis Solution (158902, QIAGEN, Hilden, Germany), and the single cell suspension of bladder tissue was centrifuged at 6,000 × g for 20 minutes at 4°C, followed by 1 ml of MACS buffer (2.5% FBS and and resuspended in low glucose DMEM containing 1% HEPES). MACS separation was performed by placing the resuspended cells in a magnetic device (12321D, Invitrogen, Waltham, MA, USA) at room temperature for 3 minutes, and then washing the unbound cells with MACS buffer twice. Resovist + cells by MACS positivity were additionally isolated based on GFP expression through live FACS cell separation using an ARIAIII Flow Cytometer System (BD Biosciences, San Jose, CA). To verify contamination with cells of host origin, the expression levels of rat B2mg and human GAPDH housekeeping genes were quantified in the isolated cells at each isolation step.

8. 단일세포 8. Single cells 전사체transcriptome 분석 analyze

단일세포 cDNA 라이브러리 합성은 이전에 보고된 대로 수행하였다. 간단히 설명하면, 방광 유래 MACS - FACS를 통해 분리된 Resovist+/GFP+ 세포 또는 트립신화되고 배양된 M-MSC 세포는 ARIAIII Flow Cytometer System를 이용하여, 4.5 ㎕의 용해 완충액이 포함된 96 웰 플레이트(Thermo Scientific, Waltham, MA, USA)의 각 웰에 단일세포로서 분배하였다. 각 웰 유래 RNA는 T7-primed 단일세포 cDNA 라이브러리로 증폭되었다. Resovist+/GFP+ 단일세포 cDNA 라이브러리의 초기 스크리닝에서, 20배 희석된 T7-primed PCR 증폭 산물을 이용하여, 숙주 기원의 랫트 B2mg 또는 줄기세포 기능과 관련되어 표시된 유전자들의 발현을 측정하였다. 숙주 세포 오염이 거의 없는 단일세포 cDNA 라이브러리만이 게놈-와이드 분석을 위해 선택되었는데, 젤-용출된 T7-primed 라이브러리는 GeneChip® 3' in vitro transcription kit (Affymetrix, Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 비오틴-표지되었다.Single cell cDNA library synthesis was performed as previously reported. Briefly, Resovist + /GFP + cells or trypsinized and cultured M-MSC cells isolated through bladder-derived MACS - FACS were plated in a 96-well plate containing 4.5 μl of lysis buffer using an ARIAIII Flow Cytometer System. Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) were distributed as single cells into each well. RNA from each well was amplified with a T7-primed single cell cDNA library. In the initial screening of the Resovist + /GFP + single cell cDNA library, using a 20-fold diluted T7-primed PCR amplification product, host-derived rat B2mg Alternatively, expression of indicated genes related to stem cell function was measured. Only single-cell cDNA libraries with little host cell contamination were selected for genome-wide analysis. A gel-eluted T7-primed library was generated using the GeneChip® 3' in vitro transcription kit (Affymetrix, Santa Clara, CA, USA). was biotin-labeled.

단일세포 라이브러리 유래 비오틴-표지된 aRNA를 절편화하였고, Affymetrix GeneChip® Human Genome U133 Plus 2.0 Array로 혼성화시켰다. 마이크로어레이 이미지 데이터는 GeneChip GCS3000 Scanner 및 Command Console software (Affymetrix)로 가공하였다. Affymetrix GeneChip® Command Console® Software (AGCC)에서 제공되는 소프트웨어를 사용하여, Affymetrix 데이터 추출 프로토콜에서 미가공 데이터는 자동적으로 추출되었다. 본 발명에 사용된 마이크로어레이 데이터 세트는 NCBI's Gene Expression Omnibus (GEO, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo)에 등록하였고, GEO Series accession number GSE162982를 통해 접근 가능하다.Biotin-labeled aRNA from the single cell library was fragmented and hybridized to the Affymetrix GeneChip® Human Genome U133 Plus 2.0 Array. Microarray image data was processed with GeneChip GCS3000 Scanner and Command Console software (Affymetrix). Raw data was automatically extracted in the Affymetrix data extraction protocol using software provided by Affymetrix GeneChip® Command Console® Software (AGCC). The microarray data set used in the present invention has been registered with NCBI's Gene Expression Omnibus (GEO, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo) and is accessible through the GEO Series accession number GSE162982.

전사체의 기능 분석 및 유전자 네트워크, 생물기능성 및 규정 경로의 코어 분석은 MetaCore (Clarivate Analytics, Philadelphia, PA, USA) 또는 GSEA (Broad Institute, Cambridge, MA, USA) 마이크로어레이 소프트웨어 기본 설정을 이용하여 수행하였다. MetaCore 분석에서, p<0.05의 1.5 배 상향- 또는 하향-조절은 유의성있는 변화에 대한 컷오프 수치로 정의하였다. GSEA에서, 유전자 세트는 출판된 문헌에 얻었거나, 선별된 기능성 유전자 세트 (C2) 데이터베이스로부터 필터링되었다. Functional analysis of transcriptomes and core analysis of gene networks, biofunctionality and regulatory pathways were performed using default settings of MetaCore (Clarivate Analytics, Philadelphia, PA, USA) or GSEA (Broad Institute, Cambridge, MA, USA) microarray software. did In the MetaCore analysis, a 1.5-fold up- or down-regulation of p<0.05 was defined as the cutoff value for significant change. In GSEA, gene sets were obtained from published literature or filtered from a curated functional gene set (C2) database.

9. M-9. M- MSCs의MSCs 시험관 내( In vitro ( in vitroin vitro ) 분자적 및 ) molecular and 세포적cellular 특성 분석 characterization

표시된 유전자들에 대한 RNA 및 단백질 수준을 측정하였고, 각각 RQ-PCR 및 웨스턴 블랏 분석을 통해 정량화하였다. 표시된 단백질의 수준은 FOS (#4384, Cell Signaling Technology), CDK1 (sc-54, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) 및 표준화된 β-ACTIN (A5441, Sigma-Aldrich)에 대해 특이적인 단일항체로 탐침하여 측정하였다.RNA and protein levels for the indicated genes were measured and quantified by RQ-PCR and Western blot analysis, respectively. Levels of protein indicated are monoclonal antibodies specific for FOS (#4384, Cell Signaling Technology), CDK1 (sc-54, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) and standardized β-ACTIN (A5441, Sigma-Aldrich). It was measured by probing with .

세포 생존능, 증식, 자가재생 (CFU-F), 다능성 (연골세포, 골세포 또는 지방세포 계열로의 시험관 내 분화), 트랜스웰 전이, 시험관 내(in vitro) 항염증 및 신생혈관 분석을 포함하는 M-MSCs의 시험관 내(in vitro) 세포 기능 분석은 이전에 보고된 대로 수행하였다. 각각의 세포 활성은 Image Pro 5.0 software (Media-Cybernetics, Rockville, MD, USA)를 사용하여, 디지털 이미지 분석을 통해 정량화하였다.Including cell viability, proliferation, self-renewal (CFU-F), pluripotency (in vitro differentiation into chondrocyte, osteocyte or adipocyte lineages), transwell transfer, in vitro anti-inflammatory and neovascular assays In vitro cell function analysis of M-MSCs to be performed was performed as previously reported. Each cell activity was quantified through digital image analysis using Image Pro 5.0 software (Media-Cybernetics, Rockville, MD, USA).

10. 데이터 및 소프트웨어 가용성10. Data and Software Availability

본 발명에서 언급된 전사체 데이터는 NCBI Gene Expression Omnibus에 등록되었고, GEO Series accession number GSE162982를 통해 접근 가능하다. 상기 데이터 세트를 확인하기 위해서는 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE162982로 접속하여, "axohkkqutpibjit"를 입력하면 된다.Transcriptome data mentioned in the present invention has been registered in NCBI Gene Expression Omnibus and is accessible through GEO Series accession number GSE162982. To check the data set, access https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE162982 and enter "axohkkqutpibjit".

11. 통계적 분석11. Statistical Analysis

데이터는 평균 ± 평균의 표준 오차(standard error of the mean; SEM)로 기재하였다. 통계적 유의성은 GraphPad Prism 7.0 software (GraphPad Software, La Jolla, CA)을 사용하여, one-way 또는 two-way ANOVA에 이어, Bonferroni post-hoc test를 통해 분석하였다. p 수치가 0.05 미만이면, 통계적으로 유의성이 있다고 판단하였다.Data are presented as mean ± standard error of the mean (SEM). Statistical significance was analyzed by one-way or two-way ANOVA followed by Bonferroni post-hoc test using GraphPad Prism 7.0 software (GraphPad Software, La Jolla, CA). If the p value was less than 0.05, it was judged to be statistically significant.

<< 실시예Example 1> 이식된 M- 1> Implanted M- MSCsMSCs 및 방광 혈관계에 대한 이광자 and two-photon to bladder vasculature IVMIVM 이미지 분석 image analysis

이식된 M-MSCs 및 방광 혈관계 사이의 동적 상호작용을 직접적으로 가시화하기 위해서, 본 발명자들은 최소 산란, 비특이적 여기 감소, 낮은 광독성 및 주변 조직에서의 광표백에 의해 증가된 이미지 분석 깊이에 따른 효과적인 검출로 인해, 살아있는 조직의 반복적이고 장기간 이미지 분석에 여러 장점을 가진 이광자 IVM을 적용하였다. BALB/c-nu 면역-손상 마우스에 염산(hydrochloride; HCl) 투여를 통해 급성 IC/BPS를 유도한 후, 녹색 형광 단백질(green fluorescent protein; GFP)을 안정적으로 가진 1×105 M-MSCs를 방광의 전벽(anterior wall) 및 천정(dome)의 외층에 직접 이식하였다. 이식 후(days after transplantation; DAT) 초기 3일째, 동물들을 마취시켰고, 복부에 작은 절개를 하여 수술로 방광을 노출시켰으며, M-MSC 주입 위치 근처 방광의 외층에 대한 이광자 IVM을 통해 방광을 조사하였다(도 1A). 혈관의 윤곽을 나타내기 위해, 이미지 분석시에 텍사스 레드 접합된 덱스트란을 안와 주입하였다. To directly visualize the dynamic interaction between transplanted M-MSCs and the bladder vasculature, we employed minimal scattering, reduced non-specific excitation, low phototoxicity, and effective detection with image analysis depth increased by photobleaching in the surrounding tissue. Therefore, two-photon IVM has been applied for repeated and long-term image analysis of living tissue. After inducing acute IC/BPS through administration of hydrochloride (HCl) to BALB/c-nu immune-compromised mice, 1×10 5 M-MSCs stably containing green fluorescent protein (GFP) were inoculated. It was implanted directly into the outer layer of the anterior wall and dome of the bladder. On the first 3 days after transplantation (DAT), the animals were anesthetized, the bladder was surgically exposed by making a small incision in the abdomen, and the bladder was irradiated via two-photon IVM of the outer layer of the bladder near the site of M-MSC injection. (FIG. 1A). To delineate blood vessels, Texas Red conjugated dextran was injected into the orbit at the time of image analysis.

이미지 분석 동안 움직임을 최소화하기 위해서, 방광을 유리 커버 스테이지 및 주문 제작한 기관 플레이트 사이에 고정시켜서 이미지를 획득하였다(도 2A). 이미지 분석을 위한 최소 절개 및 방광 유지 과정이 관측 가능한 M-MSC 생착 표현형 또는 생체 내(in vivo) 행동을 변화시킬 수 있으나, 본 발명자들은 이광자 IVM 과정 동안, 최소한의 고통을 주는 조직학적 실험을 통해 염증 반응 및 전반적인 조직 손상은 거의 확인할 수 없었다(도 2B). 방광 전체의 초기 스캐닝에서 GFP+ 신호 위치가 확인되면, 비디오-속도 기록을 수행하였고, 이후 방광 외층으로부터 평균 223.4μm (114 - 334 μm)에서 고해상도 z-스택 이미지를 획득하였다. 이미지 획득 후, 3차원(3-dimension; 3D) 영상을 생성하기 위해, XYZ 스택을 IMARIS software에 입력하였다(도 1B 및 도 3).To minimize movement during image analysis, images were acquired by clamping the bladder between a glass cover stage and a custom organ plate (FIG. 2A). Although the minimal incision and bladder maintenance process for image analysis can change the observable M-MSC engraftment phenotype or in vivo behavior, the present inventors conducted a two-photon IVM process through histological experiments with minimal pain. Almost no inflammatory response and overall tissue damage were observed (Fig. 2B). Once GFP + signal localization was confirmed in the initial scanning of the entire bladder, video-velocity recordings were performed, after which high-resolution z-stack images were acquired at an average of 223.4 μm (114 - 334 μm) from the outer layer of the bladder. After image acquisition, the XYZ stack was input into IMARIS software to generate a 3-dimension (3D) image (FIGS. 1B and 3).

본 발명자들의 초기 목표는 이식 이후 몇 주 동안 살아있는 동일한 동물에서 생착된 M-MSCs 생체 분포 및 방광 혈관 구조와의 동적 상호작용을 종적으로 가시화하는 것이었다. 이광자 IVM 이미지 분석 결과, 본 발명에서 시험된 5마리의 독립적인 마우스 모두에서 GFP+ 생착된 세포의 수는 7 DAT로부터 급격하게 감소하였고, 21 DAT 까지 점차적으로 손상되었고, 28 DAT에서 사라졌다(도 1B). 초기 생착 단계에서 생착된 M-MSCs의 세포사멸율이 높은 생물학적 동역학 결과는 이전의 연구와 일치한다. 본 발명의 초기 단계(3 및 5 DAT)에서, 방광 전체적으로 GFP+ 세포를 가진 여러 영역이 확인되었고, 방광 혈관까지 넓은 거리 범위에서 방광 혈관계에 비균질적인 분포를 나타냈다(도 1B 및 도 3A). 생착된 세포의 양은 7 DAT로부터 감소하였는데, 모든 5마리의 독립적인 동물에서 GFP+ 세포는 산소 및 영양분을 공급하는 유효 혈류 근처에서 주로 관측되었다. 14 DAT에서 GFP+ 세포의 혈관주위 국소화가 명확히 확인되었고, 혈관주위세포-유사 형태로 혈관을 따라 결합된 몇몇 GFP+ 세포를 관측하였다(도 1A, 도 1B 및 도 3B). 비록 21 DAT에 모든 GFP+ 세포가 혈관 표면에 생착되지는 않았지만, 이들은 방광 혈관계 근처로 우선적으로 국소화되었으며, 28 DAT에 사라졌다. Our initial goal was to longitudinally visualize the biodistribution of engrafted M-MSCs and their dynamic interactions with bladder vasculature in the same living animals several weeks after transplantation. As a result of two-photon IVM image analysis, the number of GFP + engrafted cells in all 5 independent mice tested in the present invention decreased rapidly from 7 DAT, was gradually damaged until 21 DAT, and disappeared at 28 DAT (Fig. 1B). The biological kinetic results of the high apoptosis rate of engrafted M-MSCs in the early engraftment stage are consistent with previous studies. In the early stages of the present invention (3 and 5 DAT), several areas with GFP + cells were identified throughout the bladder, showing a heterogeneous distribution in the bladder vasculature over a wide range of distances to the bladder vessels (Fig. 1B and Fig. 3A). The amount of engrafted cells decreased from 7 DAT, and in all 5 independent animals, GFP + cells were mainly observed near the effective blood flow supplying oxygen and nutrients. At 14 DAT, perivascular localization of GFP + cells was clearly confirmed, and several GFP + cells bound along the vessels in a pericyte-like morphology were observed (FIGS. 1A, 1B and 3B). Although not all GFP + cells engrafted to the vessel surface at 21 DAT, they were preferentially localized near the bladder vasculature and disappeared at 28 DAT.

<< 실시예Example 2> 방광으로의 M- 2> M- to bladder MSCsMSCs 생착에 대한 생체 내 이미지의 정량 분석 Quantitative analysis of in vivo images for engraftment

이광자 IVM 이미지에 대한 정량적 정보를 추가적으로 분석하기 위하여, 본 발명자들은 생착된 GFP+ 세포의 수, 부피 및 구형도를 특성 분석하였다. 또한, 본 발명자들은 GFP+ 세포에 대한 3개의 근접 혈관까지의 최단 거리 및 생착된 세포가 혈관주위에 국소화할 때의 접촉 영역을 정량하였다(도 4A 및 도 4B). 도 4C 및 도 4D에서 나타낸 바와 같이, 3 및 5 DAT에 GFP+ 생착된 세포는 방광 혈관에서 보다 비균질적인 분포 (101.4 ± 53.29 및 100.1 ± 62.29 μm) 및 최고 전체 세포수 (43.8 ± 10.03 및 52.2 ± 35.63 within approximate dimensions of 454 × 454 × average 50 μm3)를 나타냈는데, 이는 비디오 속도 이광자 IVM 결과와 일치한다. 상기 초기 생착 기간과 비교하여, 생착된 세포 및 방광 혈관계 사이의 거리는 7 DAT부터 짧아졌고 (52.87 ± 49.58 μm), 14 DAT에는 평균 20.72 μm로 감소하였는데, 이는 혈관주위 국소화를 뒷받침한다(도 4D). 혈관계까지의 거리가 감소할수록, 완전히 둥근 세포를 1로서 정의하는 구형도는 7 DAT부터 감소하였는데(도 4E), 이는, 이들의 방추-유사 형태를 나타낸다(도 4B). 본 발명에서 실험한 전체 기간 과정 중, 7 DAT 및 14 DAT에서 각각 선택된 혈관주위 국소화된 GFP+ 세포들은 혈관에 접촉하는 영역(도 4F) 및 생착된 세포의 부피(도 4G)가 유사하였다. To further analyze the quantitative information on the two-photon IVM images, we characterized the number, volume and sphericity of engrafted GFP + cells. In addition, the present inventors quantified the shortest distance to three adjacent blood vessels for GFP + cells and the contact area when the engrafted cells were localized around blood vessels (FIGS. 4A and 4B). As shown in Figures 4C and 4D, GFP + engrafted cells at 3 and 5 DAT had a more heterogeneous distribution in the bladder vessels (101.4 ± 53.29 and 100.1 ± 62.29 μm) and the highest total cell counts (43.8 ± 10.03 and 52.2 ± 52.29 μm). 35.63 within approximate dimensions of 454 × 454 × average 50 μm 3 ), which is consistent with the video-speed two-photon IVM results. Compared to the initial engraftment period, the distance between engrafted cells and bladder vasculature became shorter (52.87 ± 49.58 μm) from 7 DAT and decreased to an average of 20.72 μm by 14 DAT, supporting perivascular localization (Fig. 4D). . As the distance to the vasculature decreased, the sphericity defining perfectly round cells as 1 decreased from 7 DAT (Fig. 4E), indicating their spindle-like morphology (Fig. 4B). During the whole course of the experiment in the present invention, the GFP + cells localized around the vessels selected at 7 DAT and 14 DAT, respectively, were similar in the area in contact with blood vessels (Fig. 4F) and the volume of engrafted cells (Fig. 4G).

이식된 M-MSCs의 혈관주위 결합을 추가적으로 분석하기 위해서, 인간 β2 microglobin (hB2MG) 및 혈관주위세포 특이 마커인 NG2에 대해 특이적인 항체로 방광 조직을 면역염색하였다. 이광자 IVM 결과와 일치하게도, 14 DAT에 대부분의 hB2MG+ 세포는 NG2 발현과 함께 혈관주위에 국소화되었는데, 이는 혈관주위 세포에 대한 기여를 뒷받침한다(도 4H). 종합하면, 이광자 IVM 이미지 분석을 통해, 살아있는 IC/BPS 동물의 방광에서 생체 내(in vivo) M-MSC 행동에 대한 전체적인 스펙트럼을 관측할 수 있는데, 이는 이식된 M-MSCs가 혈관주위 세포에 점진적으로 기여한다는 것을 뒷받침한다.To further analyze the perivascular binding of transplanted M-MSCs, bladder tissues were immunostained with antibodies specific for human β2 microglobin (hB2MG) and pericyte-specific marker NG2. Consistent with the two-photon IVM results, at 14 DAT most hB2MG + cells were perivascularly localized with NG2 expression, supporting a contribution to perivascular cells (Fig. 4H). Taken together, two-photon IVM image analysis allows us to observe the full spectrum of M-MSC behavior in vivo in the bladder of living IC/BPS animals, indicating that transplanted M-MSCs progressively develop pericytes. support that it contributes to

<< 실시예Example 3> IC/BPS 급성 동물 모델에서 3> IC/BPS in acute animal models 생착된engrafted M- M- MSCs의MSCs 단일세포 single cell 전사체transcriptome 분석 analyze

다음으로, 본 발명자들은 병리학적 미세환경에서 생착된 세포의 게놈-와이드 분자 프로파일링을 통하여 M-MSCs 생착 과정을 이해하고자 시도하였는데, 생체 내(in vivo) 낮은 MSC의 생착 효율로 인해 세포수가 제한되어 진척되지 않았다. 또한, 낮은 빈도로 생착된 세포의 직접적인 형광 활성화 세포 분류(fluorescence activated cell sorting; FACS)은 시간이 오래 걸리고, 수율 및 순도가 감소하게 된다. 이러한 기술적 한계를 극복하기 위해서, 본 발명자들은 양성 농축 방식의 자기 활성화 세포 분류(magnetic activated cell sorting; MACS) 이후, 순도를 높이기 위한 FACS를 수행하여, 2단계의 연속적인 분류 과정을 실시하였고, 고순도로 분리된 생착 세포들의 분자적 특성은 단일세포 전사체 분석을 통해 분석하였다(도 5A).Next, the present inventors attempted to understand the engraftment process of M-MSCs through genome-wide molecular profiling of engrafted cells in a pathological microenvironment, but the number of cells was limited due to the low engraftment efficiency of MSCs in vivo . has not progressed In addition, direct fluorescence activated cell sorting (FACS) of cells engrafted at a low frequency takes a long time, and yield and purity are reduced. In order to overcome these technical limitations, the present inventors performed a two-step continuous sorting process by performing FACS to increase purity after magnetic activated cell sorting (MACS) of a positive enrichment method, and high purity Molecular characteristics of engrafted cells isolated from were analyzed through single cell transcriptome analysis (FIG. 5A).

양성 MACS 분류를 위해, 본 발명자들은 임상적으로 승인된 초상자성 산화철인 Resovist로 GFP+ M-MSCs를 표지하였고, HCl 주입을 통해 IC/BPS 유도된 랫트의 방광 외층으로 1×106 Resovist 표지된 GFP+ M-MSCs를 이식하였다. 시험관 내(in vitro) 세포 배양 7일의 기간 동안, Resovist 표지는 세포 생존능에 거의 영향을 미치지 않았고, 자성 비드는 세포 내부에 유지되었다(도 6A 및 도 6B). 생착된 세포들을 2단계 연속 MACS - FACS 분류를 통해 분리하면, Resovist+/GFP+ 이중 양성 세포의 빈도는 MACS 분류 세포의 약 0.475%로 매우 낮았다(도 5B). ARIAIII cell sorter를 이용하여, 분리된 세포들을 96 웰 플레이트의 각 웰에 단일세포로서 분배하였고(도 5B), 이후 T7-primed 증폭 과정을 통해, 단일세포 전사체 라이브러리를 합성하였다.For positive MACS classification, we labeled GFP + M-MSCs with Resovist, a clinically approved superparamagnetic iron oxide, and injected 1×10 6 Resovist-labeled into the outer layer of IC/BPS-induced rat bladder via HCl injection. GFP + M-MSCs were transplanted. During the 7 days of in vitro cell culture, the Resovist label had little effect on cell viability, and the magnetic beads remained inside the cells (FIGS. 6A and 6B). When the engrafted cells were separated through two consecutive MACS - FACS sorting, the frequency of Resovist + /GFP + double positive cells was very low, about 0.475% of the MACS sorted cells (Fig. 5B). Using an ARIAIII cell sorter, the isolated cells were distributed as single cells in each well of a 96-well plate (FIG. 5B), and then a single cell transcript library was synthesized through a T7-primed amplification process.

정상 배양된 M-MSCs (Cultured_#1 - 6) 및 IC/BPS 방광 유래 3 DAT에 Resovist+/GFP+ 생착된 세포 (Eng_#1 - 8)로부터 확립된 단일세포 라이브러리에 대해 숙주 세포의 오염이 없는지 초기에 스크리닝하였다. 상기 라이브러리들은 랫트 특이적 β2 microglobin (rB2mg) 전사체의 발현은 거의 확인되지 않았다(도 5C 및 도 5D). 반대로, 1단계 MACS에 의해 생착된 세포는 1단계 FACS 분류와 달리, 숙주 동물 유래 세포의 오염이 높은 빈도로 나타났다(도 6C, 도 6D 및 도 6E).For single cell libraries established from normal cultured M-MSCs (Cultured_#1 - 6) and IC/BPS bladder-derived 3 DAT Resovist + /GFP + engrafted cells (Eng_#1 - 8), no host cell contamination was detected. It was initially screened for absence. In the above libraries, expression of the rat-specific β2 microglobin (r B2mg ) transcript was hardly confirmed (FIGS. 5C and 5D). Conversely, unlike the first-step FACS sorting, cells engrafted by 1-step MACS showed a high frequency of host animal-derived cell contamination (FIGS. 6C, 6D, and 6E).

다음으로, 합성된 단일세포 전사체 라이브러리들은 i) 사이토카인들, ii) 케모카인들, iii) 매트릭스 메탈로프로테아제(matrix metalloprotease), iv) 성장인자들, v) 세포 생존 및 vi) 줄기세포능을 포함하는 줄기세포 생착과 관련된 유전자들의 발현을 측정하여 특성 분석되었다. 도 5E에 나타낸 바와 같이, 이들은 상기 유전자들을 상향 조절 발현하는 것으로 나타났는데, 인터루킨-6(interleukin-6; IL6), 혈소판 유래 성장인자 서브유닛-C(platelet derived growth factor subunit-C; PDGFC), PDGFD, 혈관내피세포 성장인자-A(vascular endothelial growth factor-A; VEGFA ), VEGFR1 및 리신 옥시다아제(lysyl oxidase; LOX)의 고발현을 특징적으로 나타냈다. 이에, 본 발명자들은 이식 후 드물게 생착되는 세포들을 고순도로 숙주 유래 세포의 오염 없이 빠르게 분리하는 방법 및 단일세포 수준에서의 게놈-와이드 분자 특성에 대한 특징 분석 방법을 최적화하였다.Next, the synthesized single-cell transcript libraries were tested for i) cytokines, ii) chemokines, iii) matrix metalloproteases, iv) growth factors, v) cell survival and vi) stem cell activity. It was characterized by measuring the expression of genes related to stem cell engraftment. As shown in Figure 5E, they were shown to up-regulate the expression of these genes, including interleukin-6 ( IL6 ), platelet derived growth factor subunit-C ( PDGFC ), High expression of PDGFD , vascular endothelial growth factor-A ( VEGFA ) , VEGFR1 , and lysyl oxidase ( LOX ) was characteristic. Therefore, the present inventors optimized a method for rapidly isolating cells that rarely engraft after transplantation without contamination of host-derived cells with high purity and a method for characterizing genome-wide molecular characteristics at the single cell level.

<< 실시예Example 4> IC/BPS 급성 동물 모델에서 4> IC/BPS in acute animal models 생착된engrafted 세포의 cellular 전사체transcriptome 특성 분석 characterization

생착 과정을 조절하는 분자 기작을 확인하기 위해서, 본 발명자들은 생착된 M-MSCs 및 배양된 M-MSCs의 단일세포 전사체 프로파일을 비교하였다. 주성분 분석(Principal component analysis; PCA) 및 분산 플롯 결과, IC/BPS 방광에 생착된 세포들은 이식 전 배양된 세포들과는 다른 분자적 특성을 나타냈다(도 7A 및 도 7B). PCA 결과에 따르면, 생착된 세포들은 배양된 세포들에 비해 높은 수준의 비균질성을 나타냈다(도 7A).To identify the molecular mechanisms regulating the engraftment process, we compared single cell transcriptome profiles of engrafted M-MSCs and cultured M-MSCs. As a result of principal component analysis (PCA) and scatter plot, the cells engrafted to the IC/BPS bladder showed different molecular characteristics from the cells cultured before transplantation (FIGS. 7A and 7B). According to the PCA results, the engrafted cells showed a higher degree of heterogeneity than the cultured cells (FIG. 7A).

MetaCore 경로 분석 결과, YAP/TAZ 및 EGFR 기능뿐만 아니라, 세포외 기질(extracellular matrix; ECM), 세포 부착 및 세포 골격에 관여하는 경로 및 생물학적 과정에 있어서, 생착된 세포들은 발현 변화를 나타냈다(도 7C 및 도 8A). 또한, 생착된 세포를 2개의 서브-군집(sub1: Eng_#3, #5-7; sub2: Eng_#1, #2, #4)으로 나누면, 세포 부착, ECM 및 세포 골격 조절 경로가 농축되는 것으로 관측되었는데(도 8B 및 도 8C), 이는 IC/BPS 방광으로의 M-MSC 생착에 있어서 상기 생물학적 과정이 중요하다는 것을 뒷받침한다. 상기 결과와 일치하게, 유전자 세트 농축 분석(gene set enrichment analysis; GSEA) 결과, 생착된 세포의 단일세포 전사체 데이터세트는 배양된 세포에 비해, 신경세포 부착 분자-1(neural cell adhesion molecule-1; NCAM-1) 상호작용 (NES = 1.720), NCAM 신호전달 (NES = 1.690), WNT 경로 (NES = 1.710) 및 리신-특이적 히스톤 디메틸라제-1a(lysine-specific histone demethylase-1a; LSD1) 표적 (NES = 1.730)과 관련된 유전자 세트가 농축되는 것으로 밝혀졌다(도 7D, 도 9A 및 도 9B).As a result of MetaCore pathway analysis, engrafted cells showed expression changes in YAP/TAZ and EGFR functions, as well as pathways and biological processes involved in extracellular matrix (ECM), cell adhesion and cytoskeleton (Fig. 7C). and Figure 8A). In addition, when the engrafted cells are divided into two sub-clusters (sub1: Eng_#3, #5-7; sub2: Eng_#1, #2, #4), cell adhesion, ECM, and cytoskeleton regulatory pathways are enriched. was observed (Fig. 8B and Fig. 8C), supporting the importance of this biological process in M-MSC engraftment to the IC/BPS bladder. Consistent with the above results, as a result of gene set enrichment analysis (GSEA), the single-cell transcript dataset of engrafted cells was higher than that of cultured cells, neural cell adhesion molecule-1. ;NCAM-1) interaction (NES = 1.720), NCAM signaling (NES = 1.690), WNT pathway (NES = 1.710) and lysine-specific histone demethylase-1a (LSD1) A set of genes associated with the target (NES = 1.730) was found to be enriched (FIGS. 7D, 9A and 9B).

<< 실시예Example 5> 5> FOSFOS and CDK1CDK1 단백질을 높게high in protein 발현하는 expressed 생착된engrafted M- M- MSCsMSCs

M-MSC 생착 과정을 조율하기 위한 작동 유전자들을 확인하기 위하여, 본 발명자들은 유전자 네트워크(MetaCore) 및 첨단 (GSEA) 분석을 수행하였다. MetaCore 분석에서, 생착된 세포 유래 단일세포 전사체는 CREB1- 및 NFκB-관련 유전자 네트워크 뿐만 아니라 WNT- 및 사이클린 G(cyclin G)-관련 유전자 네트워크가 특징적으로 나타났다(도 7E 및 도 8D). 특히, GSEA 첨단 분석 결과, FOS 및 콜라겐 타입 IV α 체인(collagen Type IV α chain)을 코딩하는 유전자들(COL4A1, COL4A2COL4A5)이, 생착된 세포에서 상당히 상향 조절되는 것으로 밝혀졌다(도 9C 및 도 9D). 이광자 IVM에서 관측된 혈관주위 국소화 결과와 일치하게도, 혈관주위세포와 관련된 유전자 세트들에 주목한 GSEA 분석 결과, 생착된 세포들은 PDGF 및 PECAM1 관련 경로를 상당히 농축하는 것으로 나타났다(도 7F, 도 10A 및 도 10B). 중요한 것은, IC/BPS 방광으로 생착된 M-MSCs에서 농축된 상기 PDGF 관련 경로에 있어서, FOS 및 FOS와 이질이합체를 구성하는 AP-1이 중심 유전자로 밝혀졌다(도 7F 및 도 10C).To identify the effector genes to orchestrate the M-MSC engraftment process, we performed gene network (MetaCore) and advanced (GSEA) analyzes. In MetaCore analysis, engrafted cell-derived single cell transcripts were characterized by CREB1- and NFκB-related gene networks, as well as WNT- and cyclin G-related gene networks (FIGS. 7E and 8D). In particular, GSEA advanced analysis revealed that genes encoding FOS and collagen Type IV α chain ( COL4A1 , COL4A2 and COL4A5 ) were significantly up-regulated in engrafted cells (FIG. 9C and COL4A5). Figure 9D). Consistent with the results of perivascular localization observed in two-photon IVM, GSEA analysis focusing on pericyte-related gene sets showed that engrafted cells significantly enriched PDGF- and PECAM1-related pathways (Fig. 7F, Fig. 10A and Figure 10B). Importantly, in the PDGF-related pathway enriched in M-MSCs engrafted with IC/BPS bladders, FOS and AP-1 constituting a heterodimer with FOS were found to be central genes (FIGS. 7F and 10C).

상기 결과를 검증하기 위해서, 본 발명자들은 상기 단일세포 cDNA 라이브러리에 대한 실시간 정량 PCR(real-time quantitative PCR; RQ-PCR) 분석을 수행하였다. 그 결과, 생착된 세포에서는 세포 주기, 증식, 이동, 미토콘드리아, 산소-함유, 소포체 스트레스 및 혈관주위세포 뿐만 아니라 WNT-, CREB1- 및 NFκB-신호전달을 대표하는 유전자들이 높게 발현되었다(도 11A 내지 도 11E 및 도 12). 이 중에서, 본 발명자들은 GSEA 및 MetaCore 분석 모두에서 주요 바이오마커로 확인된, FOSCDK1을 주목하였는데, 이는 각각 혈관주위세포- 및 세포 주기-관련 과정을 대표한다. 두 유전자 모두 M-MSCs로 이식된 IC/BPS 랫트의 방광에서 상당히 상향 조절되었다(도 11F). 상기 결과와 일치하게, 면역형광염색 분석 결과, IC/BPS 방광에서 생착된 M-MSCs는 FOS 및 CDK1 단백질을 높게 발현하는 것으로 나타났다(도 11G).To verify the results, the present inventors performed real-time quantitative PCR (RQ-PCR) analysis on the single cell cDNA library. As a result, genes representing cell cycle, proliferation, migration, mitochondria, oxygen-containing, endoplasmic reticulum stress, and pericytes as well as WNT-, CREB1- and NFκB-signaling were highly expressed in the engrafted cells (FIG. 11A to 11E and 12). Among these, we paid attention to FOS and CDK1 , identified as major biomarkers in both GSEA and MetaCore analyses, which represent pericyte- and cell cycle-related processes, respectively. Both genes were significantly upregulated in the bladders of IC/BPS rats transplanted with M-MSCs (FIG. 11F). Consistent with the above results, immunofluorescence staining analysis showed that M-MSCs engrafted from the IC/BPS bladder expressed high levels of FOS and CDK1 proteins (FIG. 11G).

<< 실시예Example 6> M- 6>M- MSCs의MSCs 이동 및 항염증 기능에 있어 in migratory and anti-inflammatory functions FOSFOS and CDK1의of CDK1 역할 role

상기 결과에 대한 생물학적 중요성을 연구하기 위해서, 본 발명자들은 M-MSCs에서 FOS 또는 CDK1에 특이적인 shRNA(shFOS 또는 shCDK1)를 발현시켰고(도 13A 및 도 14A), 상기 세포들의 핵심 기능을 확인하였다. FOS 또는 CDK1의 침묵은 PDGF에 대한 주화성에 상당한 결핍을 유도하였는데, 이는 이동성 및 생착의 손상을 나타낸다(도 13B). 대조군 공 shRNA(empty shRNA; shEmpty)를 가진 M-MSCs에 비해, FOS 또는 CDK1의 녹다운(knock-down; KD)은 콜로니 형성 유닛-섬유아세포(colony forming unit-fibroblast; CFU-F) 활성을 감소시켰으나(도 13C 및 도 14B), M-MSCs의 다능성 분화 능력에는 거의 영향을 미치지 않았다(도 14C). shCDK1을 발현하는 MSCs는 세포 증식율의 감소를 나타냈는데, FOS 침묵을 통해서는 5일째에서만 관측되었다(도 13D). 중요한 것은, shFOS 또는 shCDK1을 가진 M-MSCs 유래 조건 배지(conditioned medium; CM)는 항염증 활성이 감소되었는데, 지질다당체(lipopolysaccharide; LPS)-촉진 대식세포에 의한 종양 괴사 인자(tumor necrosis factor; TNF)-α, IL-6 및 CCL-2/MCP1 전-염증 단백질의 분비를 상당히 억제시켰다(도 13E, 도 13F 및 도 14D). FOS 또는 CDK1의 침묵에 의해 감소된 항염증 능력에 대해서는, LPS-촉진 대식세포 내 Tnf -a, Il -6, Il -18, Ccl2Ccl7을 포함하는 사이토카인들의 발현 증가 수준에 기초하여 추가적으로 검증하였다(도 13G). 마트리젤 튜브 형성 분석에서, FOS 또는 CDK1 침묵 MSCs 유래 CM에 의한 혈관신생 능력은 거의 영향을 받지 않았다(도 14E). 종합하면, 상기 시험관 내(in vitro) 기능성 분석 결과는 FOSCDK1이 특히 MSCs의 이동 및 항염증 능력에 중요한 역할을 수행한다는 것을 뒷받침하는데, 이는 IC/BPS를 치료하기 위한 치료 능력이 있다는 점에서 중요하다.To study the biological significance of these results, we expressed FOS or CDK1- specific shRNA (sh FOS or sh CDK1 ) in M-MSCs (FIGS. 13A and 14A), confirming the key functions of these cells. did Silencing of FOS or CDK1 induced a significant deficit in chemotaxis to PDGF, indicating impaired migration and engraftment (FIG. 13B). Compared to M-MSCs with control blank shRNA (shEmpty), knock-down (KD) of FOS or CDK1 reduced colony forming unit-fibroblast (CFU-F) activity. (FIGS. 13C and 14B), but had little effect on the pluripotent differentiation ability of M-MSCs (FIG. 14C). MSCs expressing sh CDK1 showed a decrease in cell proliferation rate, which was only observed on day 5 with FOS silencing (FIG. 13D). Importantly, conditioned medium (CM) derived from M-MSCs with sh FOS or sh CDK1 had reduced anti-inflammatory activity, suggesting that lipopolysaccharide (LPS)-promoted macrophage-induced tumor necrosis factor ; Regarding the anti-inflammatory ability reduced by the silencing of FOS or CDK1 , it was further verified based on the increased expression levels of cytokines including Tnf -a , Il -6 , Il -18 , Ccl2 and Ccl7 in LPS-promoted macrophages. (FIG. 13G). In the matrigel tube formation assay, the angiogenic ability by CM derived from FOS or CDK1 silenced MSCs was hardly affected (Fig. 14E). Taken together, the in vitro functional assay results support that FOS and CDK1 play an important role in the migration and anti-inflammatory ability of MSCs, in that they have therapeutic ability to treat IC/BPS. It is important.

<< 실시예Example 7> IC-BPS의 M- 7> M- of IC-BPS MSCMSc 치료에 있어 in treatment FOSFOS and CDK1의of CDK1 생체 내( in vivo ( in in vivovivo ) 중요성) importance

FOS 또는 CDK1 침묵에 의한 이동 및 항염증 기능의 결핍이 M-MSCs의 치료 능력에 영향을 미치는지 확인하기 위해서, 본 발명자들은 shFOS 또는 shCDK1을 가진 1 × 106 M-MSCs를 HCl-유도된 IC/BPS 랫트의 방광으로 직접 주입하였고, 이의 치료 결과를 대조군 공 shRNA를 가진 세포와 비교하였다. 기능성 결과를 정확하게 확인하기 위해서, 본 발명자들은 각성 충전 방광내압측정을 수행하였는데, 이는 자유롭게 움직이는 동물에서 방광 배뇨 기능을 장기간 평가하는 것이 가능하다. 이전에 보고된 바와 같이, 가짜(sham)-처리 랫트에 비해, HCl-IC 그룹에서 불규칙한 배뇨 패턴이 관측되었는데, 배뇨 간격 (MI; 31.34 ± 1.15 vs. 109.1 ± 3.42 sec; p<0.001), 배뇨 부피 (MV; 0.16 ± 0.01 vs. 0.66 ± 0.02 mL; p<0.001), 배뇨 압력 (MP; 36.29 ± 2.19 vs. 63.32 ± 3.12 cmH2O; p<0.001), 방광 능력 (BC; 0.20 ± 0.01 vs. 0.73 ± 0.02 mL; p<0.001) 및 잔여 부피 (RV; 0.04 ± 0.00 vs. 0.07 ± 0.01 mL; p<0.05)가 특징적으로 감소하였다(도 15A 및 도 15B).In order to confirm whether the lack of migration and anti-inflammatory function by FOS or CDK1 silencing affects the therapeutic ability of M-MSCs, the present inventors treated 1 × 10 6 M-MSCs with sh FOS or sh CDK1 in HCl-induced It was injected directly into the bladder of IC/BPS rats, and its treatment results were compared to cells with control blank shRNA. In order to accurately confirm the functional results, we performed wake filling cystometry, which makes it possible to evaluate bladder voiding function long-term in freely moving animals. As previously reported, compared to sham-treated rats, an irregular voiding pattern was observed in the HCl-IC group, with voiding interval (MI; 31.34 ± 1.15 vs. 109.1 ± 3.42 sec; p<0.001), voiding Volume (MV; 0.16 ± 0.01 vs. 0.66 ± 0.02 mL; p<0.001), voiding pressure (MP; 36.29 ± 2.19 vs. 63.32 ± 3.12 cmH 2 O; p<0.001), bladder capacity (BC; 0.20 ± 0.01 vs. 0.73 ± 0.02 mL; p<0.001) and residual volume (RV; 0.04 ± 0.00 vs. 0.07 ± 0.01 mL; p<0.05) were characteristically reduced (FIGS. 15A and 15B).

IC/BPS 랫트에 공 shRNA와 함께 단일 이식한 M-MSCs는 상기 배뇨 파라미터를 상당히 개선시켰다(도 15A 및 도 15B). M-MSC 치료는 임상 치료에서 방광 배뇨 기능을 평가하는 가장 일반적인 인자인, 비-배뇨 기간[비-배뇨 수축(non-voiding contraction; NVC)] 동안의 수축 빈도를 상당히 개선시켰다. 중요한 것은, 상기의 유익한 결과가 shFOS 또는 shCDK1을 발현하는 M-MSCs로 이식된 IC/BPS 랫트에서는 거의 관측되지 않았다(도 15A 및 도 15B). 각성 방광내압측정 결과와 일치하게도, FOS 또는 CDK1 침묵 M-MSCs의 투여는 IC/BPS 환자의 방광에서 전형적으로 관측되는 심각한 요로상피 박리, 비만세포 침습 및 세포 사멸을 포함하는 조직학적 손상을 회복하는데 실패하였다(도 15C 및 도 16). 이에, 상기 결과는 IC/BPS를 치료하는데 M-MSCs의 치료 능력에 있어 FOSCDK1이 중요한 역할을 한다는 것을 뒷받침한다. M-MSCs single transplanted with blank shRNA into IC/BPS rats significantly improved the voiding parameters (FIGS. 15A and 15B). M-MSC treatment significantly improved contraction frequency during the non-voiding period (non-voiding contraction (NVC)), the most common factor for evaluating bladder voiding function in clinical practice. Importantly, these beneficial results were hardly observed in IC/BPS rats transplanted with M-MSCs expressing sh FOS or sh CDK1 (FIGS. 15A and 15B). Consistent with the arousal cystometry results, administration of FOS or CDK1 -silenced M-MSCs was not effective in reversing the histological damage, including severe urothelial detachment, mast cell invasion and cell death, typically observed in the bladders of IC/BPS patients. Failed (FIGS. 15C and 16). Thus, the above results support that FOS and CDK1 play important roles in the therapeutic ability of M-MSCs to treat IC/BPS.

<< 실시예Example 8> IC/BPS 동물에서 8> In IC/BPS animals FOSFOS and CDK1CDK1 침묵 M- silence M- MSCs의MSCs 생착 결핍 lack of engraftment

다음으로, 본 발명자들은 IC/BPS 방광에서 FOSCDK1이 M-MSCs의 생착에 결정적인 영향을 미치는지 확인하였다. 면역형광 염색 결과, hB2MG+ 세포는 shEmpty 대조군 세포와 비교하여, FOS 또는 CDK1-침묵 M-MSCs를 투여한 방광에서 더 낮게 확인되었다(도 17A, 도 17B 및 도 18). Next, we confirmed whether FOS and CDK1 have a critical effect on the engraftment of M-MSCs in the IC/BPS bladder. As a result of immunofluorescence staining, hB2MG + cells were found to be lower in the bladders administered with FOS or CDK1 -silenced M-MSCs compared to shEmpty control cells (FIGS. 17A, 17B and 18).

살아있는 동물에서 상기 세포들의 생체 내(in vivo) 생착 능력을 비교하기 위해서, 본 발명자들은 고효율의 생물발광 공명 에너지 전달 능력을 가진 향상된 레닐라 루스퍼라제(Renilla luciferase) 및 비너스(Venus) 형광 단백질의 키메라인 Nano-lantern을 안정적으로 발현하는 M-MSCs를 적용하였고, 광학 이미지 분석을 통해 이식된 세포의 생물발광 세기를 비교하였다. hB2MG 면역형광 염색 결과와 일치하게, shFOS 및 shCDK1을 가진 M-MSCs로 이식된 IC/BPS 면역-손상 마우스는 전체 실험 기간 동안 shEmpty를 가진 마우스 보다 생물발광 활성이 상당히 감소하는 것으로 나타났다(도 17C, 도 17D 및 도 19). 종합하면, 상기 결과는 FOSCDK1이 IC/BPS 방광으로의 M-MSCs 생착에 주요 조절자로서, 상기 세포들의 치료 능력을 결정할 수 있다는 것을 뒷받침한다.In order to compare the in vivo engraftment ability of the cells in a living animal, the present inventors developed an improved Renilla luciferase and Venus fluorescent protein with high-efficiency bioluminescence resonance energy transfer ability. M-MSCs stably expressing the chimeric Nano-lantern were applied, and the bioluminescence intensity of transplanted cells was compared through optical image analysis. Consistent with the results of hB2MG immunofluorescence staining, IC/BPS immunocompromised mice transplanted with M-MSCs with sh FOS and sh CDK1 showed significantly reduced bioluminescent activity than mice with shEmpty during the entire experimental period (Fig. 17C, FIG. 17D and FIG. 19). Taken together, these results support that FOS and CDK1 are key regulators of engraftment of M-MSCs into the IC/BPS bladder, which may determine the therapeutic capacity of these cells.

<< 실시예Example 9> 당뇨성 9> Diabetic 저활동성low activity 방광( bladder( streptozotocinstreptozotocin induced induced detrusordetrusor underactivity, underactivity, STZSTZ -induced -induced DUADUA ) 동물 모델과 ) with animal models MSCMSc 줄기세포 투여 stem cell administration

당뇨성 저활동성 방광을 재현을 위한 STZ-induced DUA (streptozotocin induced detrusor underactivity) 랫트 모델에 STZ 주입은 기존에 기재된 바대로 수행되었다(Shin, J., et al. J. Clin. Med. 2020, 9(9), 2853). STZ-DUA 동물 모델을 만들기 위하여, 8주의 암컷 Sprague-Dawley rats (OrientBio, Gapyong, Gyeonggi-do, Korea)에 스트렙토조토신(Streptozotocin; STZ, Sigma)의 복강주사로 당뇨병을 유발하였다. 0.1M의 citrate buffer를 pH 4.5로 적정한 다음, 50mg/kg의 분량으로 1회 복강 주사하였고, 정상군은 동일한 양의 0.1M의 citrate buffer를 복강 주사하였다. 72시간 이후, 혈당을 측정하여 200mg/dL가 넘는 쥐를 당뇨병이 유발되었다고 생각하고 실험에 사용하였다. STZ 주사가 이루어지고 3주 후에 복부 절개가 이루어졌고, PBS 비히클 또는 shFOS, shCDK1, 혹은 공 shRNA (shEmpty) 렌티바이러스를 처리한 M-MSC는 기존에 보고된 대로 500 μm 주사기와 26-게이지 바늘을 이용하여 방광의 전방벽과 원개(dome)의 점막하층으로 직접 주입되었다(Song, M., et al. Stem Cells and Development 24, 1648-1657 (2015); Kim, A., et al. Scientific Reports 6, 30881 (2016); 및 Song, M., et al. Stem Cells and Development 23, 654-663 (2013)). 1 × 106 M-MSC 줄기세포 투여 1주일 후, 비마취 및 미제한 방광내압측정법(각성 방광내압측정) 및 조직학적 염색을 통하여, 각각 방광 배뇨 기능 및 조직 손상을 측정하였다.STZ injection into the STZ-induced streptozotocin induced detrusor underactivity (DUA) rat model to reproduce diabetic hypoactive bladder was performed as previously described (Shin, J., et al. J. Clin. Med. 2020, 9). (9), 2853). To create the STZ-DUA animal model, diabetes was induced by intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ, Sigma) in 8-week female Sprague-Dawley rats (OrientBio, Gapyong, Gyeonggi-do, Korea). After titrating 0.1M citrate buffer to pH 4.5, 50mg/kg was intraperitoneally injected once, and the normal group was intraperitoneally injected with the same amount of 0.1M citrate buffer. After 72 hours, blood glucose was measured and rats with a blood sugar level of more than 200 mg/dL were considered to have diabetes and were used in the experiment. Abdominal incision was made 3 weeks after STZ injection, and M-MSCs treated with PBS vehicle or shFOS , shCDK1 , or blank shRNA (shEmpty) lentivirus were treated with a 500 μm syringe and 26-gauge as previously reported. It was injected directly into the anterior wall of the bladder and the submucosa of the dome using a needle (Song, M., et al. Stem Cells and Development 24, 1648-1657 (2015); Kim, A., et al. Scientific Reports 6, 30881 (2016); and Song, M., et al. Stem Cells and Development 23, 654-663 (2013)). One week after administration of 1 × 10 6 M-MSC stem cells, bladder voiding function and tissue damage were measured by non-anesthetic and unrestricted cystometry (awakening cystometry) and histological staining, respectively.

STZ-DUA의 M-MSC 치료에 있어 FOS 및 CDK1의 생체 내(in vivo) 중요성을 확인하였다. FOS 또는 CDK1 침묵에 의한 이동 및 항염증 기능의 결핍이 M-MSCs의 치료 능력에 영향을 미치는지 확인하기 위해서, 본 발명자들은 shFOS 또는 shCDK1을 가진 1 × 106 M-MSCs를 STZ-유도된 DUA 랫트의 방광으로 직접 주입하였고, 이의 치료 결과를 대조군 공 shRNA를 가진 세포와 비교하였다. 기능성 결과를 정확하게 확인하기 위해서, 본 발명자들은 각성 충전 방광내압측정을 수행하였는데, 이는 자유롭게 움직이는 동물에서 방광 배뇨 기능을 장기간 평가하는 것이 가능하다. 이전에 보고된 바와 같이, 가짜(sham)-처리 랫트에 비해, STZ-DUA 그룹에서 배뇨간격 (micturition interval, MI), 잔뇨량 (residual volumne, RV), 방광용적 (bladder capacity, BC)의 현저한 증가와 배뇨압 (micturition press, MP)이 감소되는 배뇨 패턴을 보였다(도 20 및 도 21). STZ-DUA 랫트에 공 shRNA와 함께 단일 이식한 M-MSCs는 상기 배뇨 파라미터를 상당히 개선시켰다(도 21). 중요한 것은, 상기의 유익한 결과가 shFOS 또는 shCDK1을 발현하는 M-MSCs로 이식된 STZ-DUA 랫트에서는 거의 관측되지 않았다(도 20 및 도 21). The in vivo importance of FOS and CDK1 in STZ-DUA's M-MSC treatment was confirmed. In order to confirm whether the lack of migration and anti-inflammatory function by FOS or CDK1 silencing affects the therapeutic ability of M-MSCs, the present inventors treated 1 × 10 6 M-MSCs with sh FOS or sh CDK1 as STZ-induced DUA was injected directly into the bladder of rats, and its treatment results were compared to cells with control blank shRNA. In order to accurately confirm the functional results, we performed wake filling cystometry, which makes it possible to evaluate bladder voiding function long-term in freely moving animals. As previously reported, significant increases in micturition interval (MI), residual volume (RV), and bladder capacity (BC) in the STZ-DUA group compared to sham-treated rats and urination pressure (micturition press, MP) showed a reduced urination pattern (FIGS. 20 and 21). M-MSCs single transplanted with empty shRNA into STZ-DUA rats significantly improved the voiding parameters (FIG. 21). Importantly, these beneficial results were hardly observed in STZ-DUA rats transplanted with M-MSCs expressing sh FOS or sh CDK1 (FIGS. 20 and 21).

각성 방광내압측정 결과와 일치하게도, FOS 또는 CDK1 침묵 M-MSCs의 투여는 DUA 환자의 방광에서 전형적으로 관측되는 근육 조직의 변화, 비만세포 침투, 섬유증과 같은 조직학적 손상을 회복하는데 실패하였다(도 22). 이에, 상기 결과는 DUA를 치료하는데 M-MSCs의 치료 능력에 있어 FOSCDK1이 중요한 역할을 한다는 것을 뒷받침한다.Consistent with the arousal cystometry results, administration of FOS or CDK1 -silenced M-MSCs failed to restore histological damage such as changes in muscle tissue, mast cell infiltration, and fibrosis typically observed in the bladders of patients with DUA (Fig. 22). Thus, these results support that FOS and CDK1 play important roles in the therapeutic ability of M-MSCs to treat DUA.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific parts of the present invention in detail above, it is clear that these specific techniques are only preferred embodiments for those skilled in the art, and the scope of the present invention is not limited thereto. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

Claims (16)

FOS (Fos Proto-Oncogene) 단백질 및 CDK1 (cyclin dependent kinase-1) 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질 또는 이들을 코딩하는 유전자를 포함하는 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cells; MSCs)의 방광 내 이식 후 생착 여부 확인용 바이오마커 조성물.Transplantation of mesenchymal stem cells (MSCs) containing one or more proteins selected from the group consisting of Fos Proto-Oncogene (FOS) protein and cyclin dependent kinase-1 (CDK1) protein or genes encoding them into the bladder Biomarker composition for confirming engraftment after. 제1항에 있어서, 상기 중간엽줄기세포는 인간 배아줄기세포(human embryonic stem cells; hESCs) 유래 다능성 중간엽줄기세포(multipotent-MSCs; M-MSCs)인 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포의 방광 내 이식 후 생착 여부 확인용 바이오마커 조성물.The mesenchymal stem cells according to claim 1, wherein the mesenchymal stem cells are multipotent-MSCs (M-MSCs) derived from human embryonic stem cells (hESCs). A biomarker composition for confirming engraftment after intravesical transplantation. FOS 단백질 및 CDK1 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질 또는 이들을 코딩하는 유전자의 발현수준을 측정할 수 있는 제제를 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포의 방광 내 이식 후 생착 여부 확인용 조성물.A composition for confirming engraftment after intravesical transplantation of mesenchymal stem cells comprising, as an active ingredient, an agent capable of measuring the expression level of any one or more proteins selected from the group consisting of FOS protein and CDK1 protein or genes encoding them. 제3항에 있어서, 상기 제제는 상기 FOS 유전자 및 CDK1 유전자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 유전자에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브, 상기 FOS 단백질 및 CDK1 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질에 특이적으로 결합하는 항체, 펩타이드, 앱타머 또는 화합물인 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포의 방광 내 이식 후 생착 여부 확인용 조성물.The method of claim 3, wherein the agent is a primer or probe that specifically binds to any one or more genes selected from the group consisting of the FOS gene and the CDK1 gene, to any one or more proteins selected from the group consisting of the FOS protein and the CDK1 protein A composition for confirming engraftment after intravesical transplantation of mesenchymal stem cells, characterized in that they are specifically binding antibodies, peptides, aptamers or compounds. 삭제delete 제3항 또는 제4항의 조성물을 포함하는 중간엽줄기세포의 방광 내 이식 후 생착 여부 확인용 키트.A kit for confirming engraftment after intravesical transplantation of mesenchymal stem cells comprising the composition of claim 3 or 4. (1) 방광 내 이식 후 분리된 중간엽줄기세포에서 FOS 단백질 및 CDK1 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질 또는 이들을 코딩하는 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 및
(2) 상기 측정된 발현 수준을 대조군 시료와 비교하는 단계를 포함하는 중간엽줄기세포의 방광 내 이식 후 생착 여부 확인에 필요한 정보를 제공하는 방법.
(1) measuring the expression level of any one or more proteins selected from the group consisting of FOS protein and CDK1 protein or genes encoding them in mesenchymal stem cells isolated after intravesical transplantation; and
(2) A method for providing information necessary for confirming engraftment after transplantation of mesenchymal stem cells into the bladder, comprising comparing the measured expression level with a control sample.
삭제delete FOS 단백질 및 CDK1 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질을 과발현하는 중간엽줄기세포 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 간질성 방광염/방광통증증후군(interstitial cystitis/bladder pain syndrome; IC/BPS) 또는 저활동성 방광 질환 예방 또는 치료용 약학조성물.Interstitial cystitis/bladder pain syndrome (IC/BPS) comprising mesenchymal stem cells overexpressing any one or more proteins selected from the group consisting of FOS protein and CDK1 protein or a culture solution thereof as an active ingredient, or A pharmaceutical composition for preventing or treating hypoactive bladder disease. 제9항에 있어서, 상기 중간엽줄기세포는 세포이동, 이식 후 생착능 및 항염증으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 줄기세포 활성이 촉진된 것을 특징으로 하는 간질성 방광염/방광통증증후군(interstitial cystitis/bladder pain syndrome; IC/BPS) 또는 저활동성 방광 질환 예방 또는 치료용 약학조성물.The method of claim 9, wherein the mesenchymal stem cells are interstitial cystitis/bladder pain syndrome characterized in that the activity of one or more stem cells selected from the group consisting of cell migration, engraftment after transplantation, and anti-inflammatory is promoted. / Bladder pain syndrome; IC / BPS) or a pharmaceutical composition for preventing or treating hypoactive bladder disease. 삭제delete FOS 단백질 및 CDK1 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질을 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포의 방광 내 이식 후 생착능 촉진용 조성물. A composition for promoting engraftment after intravesical transplantation of mesenchymal stem cells comprising at least one protein selected from the group consisting of FOS protein and CDK1 protein as an active ingredient. 삭제delete (1) 분리된 중간엽줄기세포에 시험물질을 접촉시키는 단계;
(2) 상기 시험물질을 접촉한 중간엽줄기세포에서 FOS 단백질 및 CDK1 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질 또는 이들을 코딩하는 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 및
(3) 대조구 시료와 비교하여 상기 FOS 단백질 및 CDK1 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질 또는 이들을 코딩하는 유전자의 발현 수준이 증가한 시험물질을 선별하는 단계를 포함하는 간질성 방광염/방광통증증후군(interstitial cystitis/bladder pain syndrome; IC/BPS) 또는 저활동성 방광 질환 치료제 스크리닝 방법.
(1) contacting the test substance to the separated mesenchymal stem cells;
(2) measuring the expression level of any one or more proteins selected from the group consisting of FOS protein and CDK1 protein or genes encoding them in mesenchymal stem cells contacted with the test substance; and
(3) Interstitial cystitis/bladder pain syndrome comprising the step of selecting a test substance having an increased expression level of any one or more proteins selected from the group consisting of the FOS protein and CDK1 protein or genes encoding them compared to the control sample ( A screening method for drugs for interstitial cystitis/bladder pain syndrome (IC/BPS) or hypoactive bladder disease.
제14항에 있어서, 상기 중간엽줄기세포는 hESCs 유래 M-MSCs인 것을 특징으로 하는 간질성 방광염/방광통증증후군(interstitial cystitis/bladder pain syndrome; IC/BPS) 또는 저활동성 방광 질환 치료제 스크리닝 방법.15. The method according to claim 14, wherein the mesenchymal stem cells are hESCs-derived M-MSCs. 삭제delete
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