KR20080008072A - The apoptosis sensing cell and the detection method of apoptosis using the same - Google Patents

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KR20080008072A KR1020060067505A KR20060067505A KR20080008072A KR 20080008072 A KR20080008072 A KR 20080008072A KR 1020060067505 A KR1020060067505 A KR 1020060067505A KR 20060067505 A KR20060067505 A KR 20060067505A KR 20080008072 A KR20080008072 A KR 20080008072A
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Abstract

An apoptosis detecting cell transformed by virus vector and a method for detecting apoptosis using the same are provided to measure the apoptosis of an object cell in real time and be usefully used for searching materials including or inhibiting the apoptosis. A virus vector for detecting apoptosis comprises a gene expression cassette in which an NES(nuclear export signal), a caspase-3 cleavage site, a reporter gene, and an NLS(nuclear localization signal) are fused in sequence. A cell for detecting apoptosis is characterized in that the virus vector is transformed into a host cell. A method for measuring apoptosis comprises the steps of: (a) transforming the virus vector into a cell to be tested; and (b) monitoring fluorescent signals by culturing the transformed cell.

Description

세포사멸 검출 세포 및 이를 이용한 세포사멸 검출 방법{The apoptosis sensing cell and the detection method of apoptosis using the same}Apoptosis sensing cell and the detection method of apoptosis using the same}

도 1은 pCaspase3-sensor 벡터의 벡터 지도를 나타낸 도면이다.1 shows a vector map of a pCaspase3-sensor vector.

도 2는 pCaspase3-sensor 벡터를 형질전환한 Raw 264.7 세포주이다:2 is a Raw 264.7 cell line transformed with pCaspase3-sensor vector:

A : 위상차 현미경으로 관찰한 Raw 264.7 세포주의 이미지(60X); 및    A: Image (60X) of Raw 264.7 cell line observed with phase contrast microscope; And

B : pCaspase3-sensor 벡터를 형질전환한 Raw 264.7 세포주의 형광 이미지.    B: Fluorescence image of Raw 264.7 cell line transformed with pCaspase3-sensor vector.

도 3은 pCaspase3-sensor 벡터를 형질전환한 Raw 264.7 세포주의 세포사멸 유도 후 GFP 신호를 시간대별로 모니터링 한 사진이다.Figure 3 is a photograph of monitoring the GFP signal for each time zone after apoptosis induction of the raw 264.7 cell line transformed with the pCaspase3-sensor vector.

도 4는 pCaspase3-sensor 벡터를 형질전환한 Raw 264.7 세포주의 세포 사멸 유도후 GFP 신호를 시간대별로 모니터링 한 후 그래프화 한 도면이다.Figure 4 is a graph of monitoring the GFP signal by time zone after induction of cell death of the raw 264.7 cell line transformed with the pCaspase3-sensor vector.

도 5는 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 렛트 C6 신경교종(glioma) 세포에 형질전환한 도면이다:Figure 5 is a transformed virus vector for detecting apoptosis into Lett C6 glioma cells:

A :     A:

(a) : C6 캐스페이즈 3 검출용 세포의 형광 이미지;      (a): fluorescence image of C6 caspase 3 detection cell;

(b) : 캐스페이즈 3이 활성화된 상태의 C6 캐스페이즈 3 검출용 세포 의 형광 이미지; 및       (b): fluorescence image of C6 caspase 3 detection cells with caspase 3 activated; And

B : 세포사멸 검출용 바이러스 벡터의 작용을 도식화한 도면.    B: Diagram showing the action of virus vectors for detecting apoptosis.

도 6은 웰 플레이트 배양 시스템 사진이다.6 is a picture of a well plate culture system.

도 7은 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 형질전환한 렛트 C6 신경교종 세포에 500 nM STS를 처리한 후 GFP 신호를 모니터링하여 세포사멸을 검출한 사진이다.Figure 7 is a photograph of detecting apoptosis by monitoring the GFP signal after processing 500 nM STS to the let C6 glioma cells transformed with a virus vector for detecting apoptosis.

도 8은 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 형질전환한 렛트 C6 신경교종 세포에 1,000 nM STS를 처리한 후 GFP 신호를 모니터링하여 세포사멸을 검출한 사진이다.8 is a photograph showing detection of apoptosis by monitoring a GFP signal after 1,000 nM STS treatment to a let C6 glioma cell transformed with a virus vector for detecting apoptosis.

도 9는 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 형질전환한 렛트 C6 신경교종 세포에 700 nM STS와 750 nM PI를 처리한 후 GFP 신호 및 PI 염색 정도를 모니터링하여 세포사멸을 검출한 사진이다.9 is a photograph showing detection of apoptosis by treating 700 nM STS and 750 nM PI in a let C6 glioma cell transformed with a virus vector for detecting apoptosis and monitoring the degree of GFP signal and PI staining.

도 10은 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 형질전환한 렛트 C6 신경교종 세포에 1,000 nM STS와 750 nM PI를 처리한 후 GFP 신호 및 PI 염색 정도를 모니터링하여 세포 사멸을 검출한 사진이다.10 is a photograph showing detection of cell death by monitoring the degree of GFP signal and PI staining after treatment with 1,000 nM STS and 750 nM PI in a let C6 glioma cell transformed with a virus vector for detecting apoptosis.

도 11은 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 형질전환한 렛트 C6 신경교종 세포에 700 nM STS와 750 nM PI를 처리한 후, 하나의 단일 세포에서 GFP 신호 및 PI 염색 정도를 모니터링하여 세포사멸을 검출한 사진이다.11 is a cell death was detected by treating 700 nM STS and 750 nM PI to a transformed virus vector for detecting apoptosis virus, and then monitoring the degree of GFP signal and PI staining in one single cell. It is a photograph.

도 12는 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 형질전환한 렛트 C6 신경교종 세포에 700 nM STS와 750 nM PI를 처리한 후, 단일 세포에서 GFP 신호 및 PI 염색 정도를 모니터링한 후 그래프화한 도면이다.FIG. 12 is a graph illustrating treatment of 700 nM STS and 750 nM PI of transformed Lett C6 glioma cells transformed with a virus vector for detecting apoptosis, followed by monitoring the degree of GFP signal and PI staining in a single cell.

본 발명은 세포사멸 검출 세포 및 이를 이용한 세포사멸 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세포사멸시 활성화되는 캐스페이즈-3(caspase-3)에 의해 절단되어 형광신호가 핵 내로 이동하는 유전자 발현 카세트를 포함하는 바이러스 벡터를 형질전환된 세포사멸 검출 세포 및 이를 이용한 실시간 세포사멸 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to apoptosis detection cells and apoptosis detection method using the same, and more particularly, a gene expression cassette which is cleaved by caspase-3 activated by apoptosis and moves a fluorescent signal into the nucleus. It relates to a cell death transformed cells transformed with a viral vector comprising a real-time apoptosis detection method using the same.

인간 게놈 프로젝트가 끝나고 난 후, 기능 생물학(functional biology)이 강조되고 프로테옴(proteome)의 이해와 기능 분석이 중요시되고 있다. 살아있는 세포에서 유전자의 발현과 작용, 단백질의 작용에 대한 연구가 중시되고 있으며, 대표적으로 특정 단백질이나 유전자에 GFP(green fluorescent protein) 등을 연결하여 형광이미지를 분석하는 세포기반 분석 시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 세포기반 기술을 이용하여 이온 채널 활성, G 단백질 공역형 단백질(G-protein-coupled receptor)의 반응, 그리고 세포사멸사(apoptosis) 등과 같은 분자간의 상호작용을 분석하는 연구가 증가하고 있다.After the end of the human genome project, functional biology has been emphasized and proteome understanding and functional analysis have been important. Researches on the expression and function of genes and the actions of proteins in living cells are important. For example, researches on cell-based analysis systems that analyze fluorescent images by connecting GFP (green fluorescent protein) to specific proteins or genes Actively done. Increasingly, studies using cell-based techniques to analyze molecular interactions, such as ion channel activity, G-protein-coupled receptor responses, and apoptosis, are increasing.

세포사멸(Apoptosis)은 세포 괴사(Necrosis)와는 구별되는 형태적 특징이 있다. 세포 괴사 시에는 세포막이 파괴되어 세포가 용해(cell lysis)되고 세포 내에 있던 염증 인자(inflammatory factor)들이 방출되어 염증 반응을 일으킨다. 세포사멸에 의한 세포 죽음의 경우에는 세포 내부 물질의 방출 없이 아팝토틱 바디(apoptotic body)로 형성되어 근접해 있던 식세포(phagocyte)에 의하여 제거되므로 염증반응이 일어나지 않는다. 세포사멸이 일어나면 여러 가지 형태학적, 생화학적, 생리학적 특징이 나타나는데 이에는 막 기포(membrane blebbing), 핵막 안에서의 염색질의 응축, 아팝토틱 바디(apoptotic body)의 형성, 뉴클레오좀 DNA 사다리(nucleosomal DNA ladder)의 형성, 세포막의 인지질인 포스파티딜 세린(phosphatidyl serine)의 표출, 식세포 혹은 대식세포에 의한 식세포 작용 등이 있다(Michael, OH. Nature 407:770-776, 2000).Apoptosis is a morphological feature that distinguishes it from Necrosis. In cell necrosis, the cell membrane is destroyed, cell lysis is released, and inflammatory factors in the cell are released, causing an inflammatory response. In the case of cell death by apoptosis, the inflammatory reaction does not occur because the cells are formed by apoptotic bodies and are removed by the adjacent phagocytes without the release of the intracellular material. Apoptosis leads to various morphological, biochemical and physiological characteristics, including membrane blebbing, chromatin condensation within the nuclear membrane, formation of apoptotic bodies, and nucleosomal DNA ladders. Formation of DNA ladders, expression of phosphatidyl serine, a phospholipid of cell membranes, and phagocytosis by macrophages or macrophages (Michael, OH. Nature 407: 770-776, 2000).

외부 자극에 의하여 세포사멸을 일으키는 주요한 기작은 수용체에 의해 매개되는 세포사멸이다(Nagata, S. Cell 88:355-365, 1997). 그 중 Fas에 의한 세포 사멸 신호전달 방법에 대한 연구가 많이 진행되었다. Fas는 Tumor Necrosis Factor(TNF) 수용체 계열에 속하는 여러 종류의 세포 표면에 두루 발현하는 수용체이고, 상기 Fas를 발현하는 세포들은 Fas의 리간드인 FasL(Fas ligand, CD95L)와 결합하여 세포 내로 세포사멸 신호(apoptosis signal)를 전달한다(Yonehara, S., Ishii, A., Yonehara, M., J. Exp . Med . 169:1747-1756, 1989; Suda, T., et al ., Cell 75:1169-1178, 1993). TNF-α는 FasL와 구조적으로 유사한 싸이토카인(cytokine)으로 다양한 기능을 수행하여 세포 내에서의 방어 기작에 참여한다(Beg, A., Baltimore, D., Science 274:782-784, 1996). The major mechanism by which external stimulation causes apoptosis is apoptosis mediated by receptors (Nagata, S. Cell 88: 355-365, 1997). Among them, many studies have been carried out on a method for signaling cell death by Fas. Fas is a receptor that is expressed throughout the surface of various cell types belonging to the Tumor Necrosis Factor (TNF) receptor family, and the cells expressing Fas bind to FasL (Fas ligand, CD95L), which is a ligand of Fas, and signal apoptosis into cells. (aponeosis signal) (Yonehara, S., Ishii, A., Yonehara, M., J. Exp . Med . 169: 1747-1756, 1989; Suda, T., et al ., Cell 75: 1169-1178, 1993). TNF-α is a cytokine structurally similar to FasL and performs various functions to participate in cellular defense mechanisms (Beg, A., Baltimore, D., Science 274: 782-784, 1996).

TNF-α는 수용체인 TNF-R에 의해 세포사멸을 유발하는 신호와 그와는 반대 작용인 NF-κB를 통한 세포를 생존시키는 신호를 전달한다. 이러한 균형 조절은 세포의 수를 적정 수준으로 유지하는데 중요한 역할을 할 것으로 생각된다. 먼저 TNF-α에 의한 세포사멸을 일으키는 신호 전달 체계는 다음과 같다(Hsu, H., Shu, H., Pan, MG., Cell 81:495-504, 1996; Shu, H., Takeuchi, M., Goeddel, DV., PNAS 93:13973-13978, 1996; Hw, W., Johnson, H., J. Biol . Chem. 275:10838-10844, 2000). TNF-α carries a signal that causes apoptosis by its receptor, TNF-R, and a signal that survives cells through NF-κB, the opposite. This balance control is thought to play an important role in maintaining the appropriate number of cells. First, the signaling system that causes apoptosis by TNF-α is as follows (Hsu, H., Shu, H., Pan, MG., Cell 81: 495-504, 1996; Shu, H., Takeuchi, M ., Goeddel, DV., PNAS 93: 13973-13978, 1996; Hw, W., Johnson, H., J. Biol . Chem . 275: 10838-10844, 2000).

초기 세포사멸을 일으키는 신호로서, TNF-α가 그의 수용체인 TNF-R1과 결합하여 활성화를 시키면, TNF-R1의 죽음 도메인(death domain)이 FADD(Fas-Associated Death Domain protein)과 TRADD를 끌고 와서, FADD의 DED 부분을 통하여 프리캐스페이즈-8(procaspase-8)이 캐스페이즈-8(caspase-8)로 절단되어 활성화 한다(Boldin, MP, et al ., J. Biol . Chem . 270:7795-7798, 1995; Bolddin, MP., et al ., Cell 85:803-815, 1996). 즉, TNF-R1과 FADD, 캐스페이즈-8이 DISC(Death Inducing Signalling Complex)를 이루게 되어 다음 단계로의 신호전달을 준비한다(Kischkel, FC., et al ., EMBO J. 14:5579-5588, 1995; Muzio, M., et al ., Cell 85:817-827, 1996; Muzio, M., et al ., J. Biol . Chem., 273:2926-2930, 1998). 이렇게 활성화된 캐스페이즈-8은 다음 단계의 캐스페이즈 종류를 절단하고 집행자격인 캐스페이즈인 캐스페이즈-3(caspase-3)를 활성화하여 세포사멸을 유도한다(Fernande-Alnemri, T., Litwack, G., Alnemri, ES., Cancer Res. 55:2737-2752, 1997;Villa, P., Kaufmann, S.H., Earnshaw WC., Trends Biochem . Sci., 22:388-393, 1997; Scaffidi C., et al ., EMBO J 17:1675-1687, 1998). As a signal for early apoptosis, when TNF-α binds to its receptor, TNF-R1, and activates, the death domain of TNF-R1 attracts Fas-Associated Death Domain protein (FADD) and TRADD. , Procaspase-8 is cleaved into caspase-8 and activated through the DED portion of FADD (Boldin, MP, et. al . , J. Biol . Chem . 270: 7795-7798, 1995; Bolddin, MP., Et al . , Cell 85: 803-815, 1996). That is, TNF-R1, FADD, and Caspase-8 form DISC ( D eath I n S ignalling C omplex) to prepare for signaling to the next stage (Kischkel, FC., Et al ., EMBO J. 14 : 5579-5588, 1995; Muzio, M., et al ., Cell 85: 817-827, 1996; Muzio, M., et al ., J. Biol . Chem ., 273: 2926-2930, 1998). This activated caspase-8 induces apoptosis by cleaving the caspase species of the next stage and activating the caspase-3, the caspase, which is an executive qualification (Fernande-Alnemri, T., Litwack, G., Alnemri, ES., Cancer Res . 55: 2737-2752, 1997; Villa, P., Kaufmann, SH, Earnshaw WC., Trends Biochem . Sci ., 22: 388-393, 1997; Scaffidi C., et al ., EMBO J 17: 1675-1687, 1998).

Clontech사는 캐스페이즈-3의 활성도를 측정하기 위하여 pCaspase3-sensor 벡터를 출시하였다. 상기 pCaspase3-sensor 벡터는 캐스페이즈-3의 활성에 의해 개스페이즈-3 절단 자리가 절단하여 핵내로 이동하고, 이를 통하여 형광신호를 발광함으로 세포사멸을 관찰하는데 용의하게 사용될 수 있다. 그러나, 형질전환체에 일시적으로 형질전환되고, 형질전환률이 낮으며, 영구적인 형질전환 세포주를 제작하는데 어려움이 있어 현재는 판매가 중지되었다.Clontech has released the pCaspase3-sensor vector to measure the activity of caspase-3. The pCaspase3-sensor vector can be used to observe apoptosis by cleaving the gas phase-3 cleavage site by the activity of caspase-3 and moving into the nucleus, thereby emitting a fluorescent signal. However, due to the transient transformation of the transformant, low transformation rate, and difficulty in producing a permanently transformed cell line, the sale has been discontinued.

이에 본 발명자들은 세포사멸 신호를 받아 활성화되어 세포를 사멸하게 하는 캐스페이즈-3(caspase-3)의 활성을 나타내는 세포를 측정하기 위하여, 캐스페이즈-3 검출용 유전자 카세트를 포함하는 바이러스 발현벡터를 제조하였고, 상기 바이러스 발현벡터를 숙주세포에 형질전환하여 형광신호를 모니터링하여 세포 사멸 측정이 가능함을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.In order to measure the cells exhibiting the activity of caspase-3 (caspase-3) that is activated upon death by receiving apoptosis signal, the present inventors employ a virus expression vector comprising a caspase-3 detection gene cassette. The present invention was completed by confirming that the virus expression vector was transformed into a host cell to monitor cell fluorescence by monitoring a fluorescent signal.

본 발명의 목적은 살아있는 상태에서 세포사멸을 직접 분석할 수 있는 세포사멸 검출 세포 및 이를 이용한 세포사멸 검출 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide apoptosis detection cells capable of directly analyzing apoptosis in a live state and apoptosis detection method using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 NES(neuclear export signal), 캐스페이즈-3 절단자리(caspase-3 cleaveage site), 리포터 유전자, NLS(neuclear localization signal)가 순차적으로 융합된 유전자 발현 카세트를 포함하는 세포사멸(apoptosis) 검출용 바이러스 벡터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a gene expression cassette in which a neuclear export signal (NES), a caspase-3 cleaveage site, a reporter gene, a neuclear localization signal (NLS) are sequentially fused. It provides a viral vector for detecting apoptosis.

또한, 본 발명은 상기 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 숙주세포에 형질전환한 세포사멸 검출 세포를 제공한다.The present invention also provides an apoptosis detection cell transformed into a host cell with the apoptosis detection virus vector.

또한, 본 발명은 세포사멸 측정 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for measuring apoptosis.

아울러, 본 발명은 세포사멸 유발 화합물 검색 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for screening apoptosis-inducing compound.

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

세포사멸시 세포 내에서 활성을 나타내는 캐스페이즈-3는 본 발명의 상기 유전자 발현 카세트의 캐스페이즈-3 절단 자리를 절단하여, 리포터 유전자와 NLS가 핵 내로 이동하여 형광신호를 나타냄으로 세포사멸을 임의로 측정할 수 있게 된다(도 5B 참조). 본 발명자들은 NES, 캐스페이즈-3 절단자리, 리포터 유전자, NLS가 순차적으로 융합된 유전자 발현 카세트가 포함된 발현벡터인 pCaspase3-sensor 벡터(도 1 참조)를 Raw 264.7 세포주에 형질전환하였다(도 2 참조). 이후 인위적으로 세포사멸을 유도하고 세포 내의 형광신호를 관찰하였다. 그 결과, 세포질에 있던 형광신호가 5시간 이후에 핵 내로 이동하는 것을 관찰할 수 있었다(도 3 및 4 참조). 그러나 상기 벡터의 형질전환율은 1 ×10-6으로 매우 낮았다. 상기 pCaspase3-sensor 벡터는 세포사멸 측정에 유용하나 일시적으로 형질전환되고, 형 질전환율도 낮으므로, 관찰하고자하는 세포주에 세포사멸 관찰 전에 형질전환 과정을 수행해야 한다는 번거로움이 있다.Caspase-3, which exhibits activity in the cell upon apoptosis, cleaves the caspase-3 cleavage site of the gene expression cassette of the present invention, and the reporter gene and the NLS move into the nucleus to display a fluorescence signal. Measurement can be made (see FIG. 5B). The present inventors transformed the raw 264.7 cell line with a pCaspase3-sensor vector (see FIG. 1), which is an expression vector including a gene expression cassette in which NES, caspase-3 cleavage site, reporter gene, and NLS were sequentially fused (FIG. 2). Reference). Then, artificially induced apoptosis and observed the fluorescent signal in the cell. As a result, it was observed that the fluorescent signal in the cytoplasm moved into the nucleus after 5 hours (see FIGS. 3 and 4). However, the transformation rate of the vector was very low, 1 × 10 −6 . Although the pCaspase3-sensor vector is useful for measuring apoptosis, it is temporarily transformed and has low transformation rate. Therefore, the pCaspase3-sensor vector is troublesome to perform a transformation process before cell death is observed in the cell line to be observed.

이에 본 발명자들은 상기 pCaspase3-sensor 벡터에서 NES, DEVD(캐스페이즈-3 절단자리), GFP, NLS가 순차적으로 융합된 유전자 발현 카세트를 절단하여 렌티 바이러스 발현벡터에 삽입하였다. 이 후 상기 제조된 렌티바이러스 재조합 발현벡터를 랫트 C6 신경교종(glioma) 세포에 형질전환 하였다(도 5 참조). 상기 형질전환된 랫트 C6 신경교종 세포를 “C6-caspase 3 sensing cell"이라 명명하고, 서울시 종로구 연건동 28번지에 위치한 한국 세포주 은행에 기탁하였다(수탁번호 KCLRF-BP-00136). 이후 본 발명자들은 상기 C6 캐스페이즈 3 검출용 세포를 웰 플레이트 배양 시스템(도 6 참조)에서 배양하면서 세포사멸을 인위적으로 유도하였다. 그 결과, 세포사멸이 일어날 때 세포질에 존재하는 GFP 형광신호가 핵 내로 이동함을 확인하였다(도 7 및 8 참조). Therefore, the present inventors cut a gene expression cassette in which NES, DEVD (Casphase-3 cleavage site), GFP, and NLS were sequentially fused in the pCaspase3-sensor vector, and inserted the lentiviral expression vector. Thereafter, the prepared lentiviral recombinant expression vector was transformed into rat C6 glioma cells (see FIG. 5). The transformed rat C6 glioma cells were named “C6-caspase 3 sensing cells,” and were deposited in the Korea Cell Line Bank located at 28 Yeongeon-dong, Jongno-gu, Seoul (Accession No. KCLRF-BP-00136). Apoptosis was artificially induced by culturing C6 caspase 3 detection cells in a well plate culture system (see Figure 6.) As a result, it was confirmed that GFP fluorescence signal present in the cytoplasm was transferred into the nucleus when apoptosis occurred. (See FIGS. 7 and 8).

본 발명자들은 세포사멸 측정 여부를 재확인하기 위하여 세포사멸 유도시 상기 검출용 세포에 DNA와 결합하는 형광성 색소인 PI(propidium Iodide)를 함께 처리하여 관찰하였다. 그 결과, 세포사멸이 일어나는 시간대에서 PI와 GFP 형광신호가 일치함을 확인하였다(도 9 및 10 참조). 본 발명자들은 상기 검출용 세포에 세포사멸을 유도한 후 단일 세포를 대상으로 세포사멸을 측정하였다. 그 결과, 세포 내 PI 염색 부위와 GFP 형광신호가 일치함을 확인하였고(도 11 참조), GFP 형광신호가 세포질에서 핵 내로 이동함을 확인하였다(도 12 참조). The present inventors observed and treated with PI (propidium Iodide), which is a fluorescent pigment that binds DNA to the cells for detection upon apoptosis in order to reconfirm whether apoptosis was measured. As a result, it was confirmed that PI and GFP fluorescence signals coincide in the time zone in which cell death occurs (see FIGS. 9 and 10). The inventors measured apoptosis in a single cell after inducing apoptosis in the detection cells. As a result, it was confirmed that the intracellular PI staining site and the GFP fluorescence signal matched (see FIG. 11), and the GFP fluorescence signal moved from the cytoplasm to the nucleus (see FIG. 12).

이를 통해 본 발명의 세포사멸용 검출용 세포인 “C6-caspase 3 sensing cell"를 이용하여 살아있는 세포에서 실시간으로 세포 사멸을 측정할 수 있으며, 세포사멸을 유도하거나 저해하는 물질을 선별하는데 유용하게 이용될 수 있음을 확인하였다. Through this, it is possible to measure cell death in real time in living cells using the "C6-caspase 3 sensing cell" for detecting apoptosis of the present invention, which is useful for screening substances that induce or inhibit cell death. It can be confirmed that.

본 발명은 NES, 캐스페이즈-3 절단자리, 리포터 유전자, NLS가 순차적으로 융합된 유전자 발현 카세트를 포함하는 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 제공한다.The present invention provides a viral vector for detecting apoptosis, including a gene expression cassette in which NES, caspase-3 cleavage site, reporter gene, and NLS are sequentially fused.

본 발명의 세포사멸 검출용 바이러스 벡터에 있어서, 리포터 유전자는 GFP(green fluorescent protein) 및 여러 다른 색의 형광 단백질, 루시퍼레이즈(luciferase), 형광, 발광 또는 발색 등으로 활성을 측정할 수 있는 효소, FRET 형상을 이용한 형광 단백질로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나, 당업자에게 알려진 형광신호를 가진 모든 리포터 유전자가 사용 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 GFP를 리포터 유전자로 사용하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 바이러스 벡터는 레트로바이러스 벡터, 렌티 바이러스 벡터, 아데노 바이러스 벡터, 아데노 관련 바이러스 벡터, 헤르페스 바이러스 벡터, 알파 바이러스 벡터로 이루어진 군으로부터 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 렌티 바이러스 벡터를 사용하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. In the viral vector for detecting apoptosis of the present invention, the reporter gene is an enzyme capable of measuring activity by GFP (green fluorescent protein) and fluorescent proteins of various colors, luciferase, fluorescence, luminescence or color development, It is preferable to select from the group consisting of fluorescent proteins using the FRET shape, but all reporter genes with fluorescent signals known to those skilled in the art can be used. In a preferred embodiment of the present invention, GFP is used as a reporter gene, but is not limited thereto. In addition, the viral vector is preferably selected from the group consisting of retroviral vector, lentiviral vector, adenovirus vector, adeno-associated virus vector, herpes virus vector, alpha virus vector, in a preferred embodiment of the present invention Viral vectors were used but are not limited thereto.

본 발명의 세포사멸 검출용 바이러스 벡터의 유전자 발현 카세트는 세포사멸로 인한 캐스페이즈-3의 활성으로 인해 캐스페이즈-3 절단자리가 절단되어, 리포터 유전자와 NLS가 핵 내로 이동하게 된다. 이를 통해 세포 내의 GFP 신호의 이동 위치를 측정하여 세포 사멸을 용의하게 실시간으로 측정할 수 있다.In the gene expression cassette of the virus vector for detecting apoptosis of the present invention, caspase-3 cleavage site is cleaved due to caspase-3 activity due to apoptosis, and the reporter gene and NLS are moved into the nucleus. This allows for the measurement of the movement position of the GFP signal in the cell and in real time for cell death.

또한, 본 발명은 상기 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 숙주세포에 형질전환한 세포사멸 검출 세포를 제공한다.The present invention also provides an apoptosis detection cell transformed into a host cell with the apoptosis detection virus vector.

본 발명의 세포사멸 검출 세포에 있어서, 숙주세포는 동물세포, 곤충세포, 효모를 포함하는 진핵세포에서 선택되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 랫트 C6 신경교종 세포를 숙주세포로 사용하였으며, 당업자가 세포사멸을 관찰하고자 하는 모든 세포를 숙주세포로 사용하는 것이 가능하다. In the apoptosis detection cell of the present invention, the host cell is preferably selected from eukaryotic cells including animal cells, insect cells, and yeast, but is not limited thereto. In a preferred embodiment of the present invention, rat C6 glioma cells were used as host cells, and those skilled in the art can use all cells for which cell death is to be observed as host cells.

또한, 본 발명은 세포사멸 측정 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for measuring apoptosis.

본 발명은 하기와 같은 측정 방법을 제공한다: 1) 상기 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 피검 세포에 형질전환하는 단계; 및 2) 단계 1)의 형질전환 세포를 배양하여 형광신호를 모니터링하는 단계.The present invention provides a measuring method as follows: 1) transforming the cell vector for detecting apoptosis into a test cell; And 2) culturing the transformed cells of step 1) to monitor the fluorescence signal.

상기 측정 방법에 있어서, 단계 1)의 피검 세포는 동물세포, 곤충세포, 효모를 포함하는 진핵세포에서 선택되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 세포사멸을 관찰하고자 하는 모든 세포를 피검 세포로 이용하여 세포사멸을 측정할 수 있다. 또한, 단계 2)의 형광신호를 모니터링 하는 방법은 공초점 주사 레이저 현미경을 사용하여 모니터링하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 알려진 형광신호를 측정할 수 있는 모든 방법으로 모니터링 할 수 있다.In the measuring method, the test cell of step 1) is preferably selected from eukaryotic cells including animal cells, insect cells, and yeast, but is not limited thereto. Cell death can be measured using In addition, the method of monitoring the fluorescence signal of step 2) is preferably monitored using a confocal scanning laser microscope, but is not limited thereto, and may be monitored by any method capable of measuring fluorescence signals known to those skilled in the art.

아울러, 본 발명은 세포사멸 유발 및 저해 화합물 검색 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for detecting apoptosis-inducing and inhibitory compounds.

본 발명의 하기와 같은 세포사멸 유발 및 저해 화합물 검색 방법을 제공한다: 1) 상기 세포사멸 검출 세포에 피검 화합물을 처리하는 단계; 및 2) 단계 1)의 피검 화합물을 처리한 검출 세포를 배양하면서 형광신호를 모니터링하는 단계.The present invention provides a method for detecting apoptosis-inducing and inhibitory compounds as follows: 1) treating a test compound to the apoptosis detection cell; And 2) monitoring the fluorescence signal while culturing the detection cells treated with the test compound of step 1).

본 발명의 검색 방법에 있어서, 단계 1)의 피검 화합물은 기존 화합물, 천연 화합물, 신약 후보물질 등 당업자가 세포 사멸을 유발 또는 저해할 것으로 기대할 수 있는 모든 물질을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 단계 2)의 형광신호를 모니터링 하는 방법은 공초점 주사 레이저 현미경(inverted onfocal laser scanning microscope)을 사용하여 모니터링하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 알려진 형광신호를 측정할 수 있는 모든 방법으로 모니터링 할 수 있다.In the screening method of the present invention, the test compound of step 1) may use any substance that a person skilled in the art can expect to cause or inhibit cell death, such as an existing compound, a natural compound, or a drug candidate. In addition, the method of monitoring the fluorescence signal of step 2) is preferably monitored using an inverted onfocal laser scanning microscope, but is not limited thereto. It can be monitored by the method.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<< 실시예Example 1>  1> pCaspase3pCaspase3 -- SensorSensor 벡터를 이용한 형질전환 세포주 제작 Transformation Cell Line Construction Using Vector

본 발명자들은 pCaspase3-sensor 벡터(clontech, USA)(도 1)를 사용하여 형질전환 세포주를 제작하였다. pCaspase3-sensor 벡터는 NES(nuclear export signal), DEVD(caspase-3 cleavage site), GFP(green fluorescent protein), 및 NLS(nulear localization signal)이 순차적으로 융합되어 있다. 생쥐 대식세포주인 Raw 264.7은 10% FBS(fetal bovine serum, GibcoTM, USA), 100 IU/㎖ 페니실린(GibcoTM, USA)과 10 ㎍/㎖ 스트렙토마이신(GibcoTM, USA)이 포함된 DMEM 배지(GibcoTM, USA)에서 37℃와 5% CO2 조건에서 배양하였다. Raw 264.7 세포를 12-웰 플레이트에 1X104 세포로 계대하였고 24시간 후 형질전환(transfection)을 수행하였다. 세포 계대 24시간 후 CLONfectinTM(4 ㎍ in HEPES-buffered saline; Clontech, USA)과 상기 플라스미드 4 ㎍을 혼합하여 Raw 264.7 세포 배양액에 첨가하고 5% CO2 조건의 배양기에서 4시간 동안 배양하였다. 그 후 CLONfectinTM과 플라스미드가 포함된 배지를 제거하고 배양 배지로 교체하였다. 24시간 동안 배양 후 네오마이신 50 ng(Sigma, USA)을 처리하여 형질전환이 일어난 세포만 선별하였다(도 2). 그 결과 세포의 형질전환률은 1×10-6으로 매우 낮았다.We constructed a transgenic cell line using the pCaspase3-sensor vector (clontech, USA) (FIG. 1). The pCaspase3-sensor vector is a fusion of a nuclear export signal (NES), a caspase-3 cleavage site (DEVD), a green fluorescent protein (GFP), and a numeric localization signal (NLS). Raw 264.7, a mouse macrophage, contains DMEM medium containing 10% FBS (fetal bovine serum, Gibco , USA), 100 IU / ml penicillin (Gibco , USA) and 10 μg / ml streptomycin (Gibco , USA). (Gibco , USA) was incubated at 37 ℃ and 5% CO 2 conditions. Raw 264.7 cells were passaged into 1 × 10 4 cells in 12-well plates and transfection was performed 24 hours later. After 24 hours of passage, CLONfectin (4 μg in HEPES-buffered saline; Clontech, USA) and 4 μg of the plasmid were mixed, added to Raw 264.7 cell culture, and incubated for 4 hours in an incubator at 5% CO 2 . After that, the medium containing CLONfectin and the plasmid was removed and replaced with the culture medium. After incubation for 24 hours, only 50% of neomycin (Sigma, USA) was treated to select the transformed cells (FIG. 2). As a result, the cell transformation rate was very low, 1 × 10 −6 .

<< 실시예Example 2> 세포사멸 유도 2> induction of apoptosis

실시예 1에서 pCaspase3-sensor 벡터를 형질전환한 Raw 264.7 세포를 단일 관류 챔버(single perfusion chamber; Live Cell Instrument, Korea)에 1X104 세포로 계대하고 24시간 후 최종 농도 1 uM STS(staurosporine; Sigma, USA)를 처리하여 세포사멸을 유도하였다. 세포는 5% CO2, 37℃ 조건에서 배양하였다. 이후, 시간대별로 형광신호를 관찰하여 세포질에 있는 GFP가 핵 내로 이동하는지 조사하였다. 이를 위하여, 아르곤 이온 레이저(argon ion laser)를 방출하는 공초점 주사 레이저 현미경(inverted confocal laser scanning microscope; TCS SL, Leica, Germany)을 사용하였다. STS 처리 후 세포의 형광 이미지는 0시간부터 10시간 동안 1시간 간격으로 관찰하였고, 여기(excitation)는 488 nm에서, 방사(emission)는 510-600 nm에서 관찰하였다. 이미지는 10시간 동안 1시간 간격으로 100X(N.A = 1.3) 유침 대물렌즈(oil immersion lens)를 이용하여 형광신호를 관찰하였다.Example 1 days perfusion chamber for conversion, Raw 264.7 cells transfected with pCaspase3-sensor vector in the (single perfusion chamber; Live Cell Instrument , Korea) to 1X10 passaged into four cells, and after 24 h a final concentration of 1 uM STS (staurosporine; Sigma, USA) to induce apoptosis. Cells were cultured at 5% CO 2 , 37 ° C. Subsequently, the fluorescence signal was observed at each time to investigate whether GFP in the cytoplasm moves into the nucleus. For this purpose, an inverted confocal laser scanning microscope (TCS SL, Leica, Germany) that emits an argon ion laser was used. Fluorescence images of cells after STS treatment were observed at 1 hour intervals from 0 hours to 10 hours, excitation at 488 nm, and emission at 510-600 nm. Images were observed for fluorescence signals using a 100X (NA = 1.3) oil immersion lens at 1 hour intervals for 10 hours.

그 결과, STS 처리 후 3-4시간에 형광이 세포질에서 핵으로 이동되어 세포 사멸이 일어나기 시작함을 알 수 있었다. STS 처리 5시간 후 형광이 핵으로 완전히 이동되며, 6시간 후에는 세포벽이 파괴되는 것이 관찰되어 세포 사멸이 완전히 일어났음이 확인되었다(도 3). 본 발명자들은 하나의 세포에서 형광신호를 모니터링하여 얻은 형광 강도 프로파일을 조사하여 그래프로 작성하였다. 그 결과, STS 처리 1시간 후에는 GFP 신호가 대부분 세포질에서 관찰되고 그 중 일부만 핵에서 관찰되는 반면, STS 처리 5시간 후 GFP 신호가 세포질에서 현저하게 감소하였고, 핵 내에서는 점차 증가하였다(도 4). 프로파일 결과, STS 처리 후 5-6시간 사이에 약 50%의 GFP 신호가 핵으로 이동하였다. STS 처리 6시간 이후에는 65%의 GFP 신 호가 핵으로 이동하는 것을 관찰하였다. 본 실험을 통하여 캐스페이즈-3의 활성으로 인한 세포사멸은 세포질에서 핵 안으로 이동한 GFP 신호의 강도에 의해 스크리닝할 수 있음을 확인하였다.As a result, it was found that fluorescence shifted from the cytoplasm to the nucleus at 3-4 hours after STS treatment and cell death began to occur. After 5 hours of STS treatment, fluorescence completely shifted to the nucleus, and after 6 hours, cell wall was observed to be destroyed, confirming that cell death completely occurred (FIG. 3). The present inventors graphed the fluorescence intensity profile obtained by monitoring the fluorescence signal in one cell. As a result, after 1 hour of STS treatment, most GFP signals were observed in the cytoplasm and only some of them were observed in the nucleus, whereas after 5 hours of STS treatment, the GFP signal was markedly decreased in the cytoplasm and gradually increased in the nucleus (FIG. 4). ). As a result of the profile, about 50% of the GFP signal shifted to the nucleus between 5-6 hours after STS treatment. After 6 hours of STS treatment, 65% of GFP signals migrated to the nucleus. This experiment confirmed that apoptosis due to caspase-3 activity can be screened by the intensity of the GFP signal migrated from the cytoplasm into the nucleus.

<< 실시예Example 3>  3> 캐스페이즈Cascade 3 검출 유전자 카세트를 포함하는  3 detection gene containing a cassette 렌티Lenti 바이러스 발현벡터 제조 Virus Expression Vector Preparation

실시예 1의 pCaspase3-sensor 벡터 중에서 NES-DEVD-GFP-NLS 유전자 카세트를 Nhe Ⅰ과 Bcl Ⅰ으로 절단한 후 T4 폴리머레이즈를 이용하여 블런트 엔드로 제작하여 LentiH1.4 발현벡터(벡터코어에이사, Korea)의 MCS(multi-cloning site)의 EcoR 에 삽입하였고, 상기 렌티 바이러스 발현벡터를 “LentiH1.4-pCaspase sensor expression transfer vector”라 명명하였다. 상기 생성된 렌티 바이러스 발현벡터를 VSV-G 발현벡터(벡터코어에이사, Korea)와 gag-pol 발현벡터(벡터코어에이사, Korea)와 함께 각각 1:1:1 몰라(molar) 비율로 Lipofectamine Plus(Invitrogen, USA)를 이용하여 293T 세포에 형질전환 하였다. 이후 바이러스 벡터 입자가 포함된 배지 상층액을 48시간 후에 수득하여 0.45 μM 막 필터(membrane filter; Nalgene, USA)로 여과하고 -70℃에 보관하였다. Nhe -NES-DEVD-GFP-NLS Gene Cassette in pCaspase3-sensor Vector of Example 1 Ⅰ and Bcl After cutting into I, a blunt end was prepared using T4 polymerase and inserted into EcoR V of MCS (multi-cloning site) of LentiH1.4 expression vector (Vector Core Inc., Korea), and the lentiviral expression vector was It was named “LentiH1.4-pCaspase sensor expression transfer vector”. The lentiviral expression vector was produced in a 1: 1: 1 molar ratio with VSV-G expression vector (Vector Core Inc., Korea) and gag-pol expression vector (Vector Core Inc., Korea). 293T cells were transformed using Plus (Invitrogen, USA). Then, the culture medium supernatant containing virus vector particles was obtained after 48 hours, filtered through a 0.45 μM membrane filter (Nalgene, USA) and stored at -70 ° C.

<< 실시예Example 4>  4> 렌티Lenti 바이러스 발현벡터를 이용한 형질전환체 제작 Transformant Production Using Virus Expression Vector

C6 랫트 신경교종 세포(rat glioma cell)(한국세포주은행)는 10% FBS(fetal bovine serum, GibcoTM, USA), 100 IU/㎖ 페니실린(GibcoTM, USA)과 10 ㎍/㎖ 스트렙토마이신(GibcoTM, USA)이 포함된 RPMI 1640 배지(GibcoTM, USA)에서 37℃와 5% CO2 조건에서 배양하였다. C6 랫트 신경교종 세포를 12-웰 플레이트에 1X104 세포로 계대하였고 24시간 후 형질전환(transfection)을 수행하였다. 세포 계대 24 시간 후 배양배지를 제거하고 새로운 배지를 첨가하면서 실시예 3에서 제작한 렌티 바이러스 발현벡터 300 ㎕와 폴리프렌(Sigma, USA) 3.4 ㎍을 첨가하였고 CO2 배양기에서 하룻밤 배양하였다. 이 후 렌티 바이러스 발현벡터가 첨가된 배양배지를 제거하고 새로운 배지로 교체하여 72 시간 동안 배양하였다. 그 결과, 렌티 바이러스 발현벡터가 거의 100%에 가깝게 형지 전환됨을 확인하였다. 이 후 퓨로마이신(puromycin: 10 nM; Sigma, USA)를 첨가하고 형질전환된 세포를 선별하였고(도 5), 상기 세포주를 "C6-caspase 3 sensing cell"이라 명명하여 서울시 종로구 연건동 28번지에 위치한 한국 세포주 은행에 2006년 5월 30일자로 기탁하였다(기탁번호: KCLRF-BP-00136).C6 rat glioma cells (Korea Cell Line Bank) consisted of 10% FBS (fetal bovine serum, Gibco , USA), 100 IU / ml penicillin (Gibco , USA) and 10 μg / ml streptomycin (Gibco). TM , USA) was cultured in RPMI 1640 medium (Gibco TM , USA) at 37 ℃ and 5% CO 2 conditions. C6 rat glioma cells were passaged into 12-well plates with 1 × 10 4 cells and transfection was performed 24 hours later. After 24 hours of cell passage, the culture medium was removed, and 300 μl of the lentivirus expression vector prepared in Example 3 and 3.4 μg of polyprene (Sigma, USA) were added while adding a new medium, and cultured overnight in a CO 2 incubator. Thereafter, the culture medium to which the lentiviral expression vector was added was removed, replaced with fresh medium, and cultured for 72 hours. As a result, it was confirmed that the lentiviral expression vector is nearly 100% converted. Thereafter, puromycin (10 nM; Sigma, USA) was added and transformed cells were selected (FIG. 5). The cell line was named “C6-caspase 3 sensing cell” and was located at 28, Yeongun-dong, Jongno-gu, Seoul. It was deposited with the Korea Cell Line Bank on May 30, 2006 (Accession No .: KCLRF-BP-00136).

<< 실시예Example 5> 세포 사멸 유도 5> induction of cell death

실시예 4에서 제작된 C6 캐스페이즈-3 검출용 세포를 웰 플레이트 배양 시스템(well plate incubation system; Live Cell Instrument, Korea)(도 6)에 1X104 세포로 계대하였고 24 시간 후에 STS를 최종농도가 700 및 1,000 nM이 되도록 처리하 여 세포사멸을 실시예 2와 같은 방법으로 관찰하였다. 또한 추가적으로 세포사멸시 DNA와 결합하는 형광성 색소인 PI(propidium Iodide) 750 nM을 동시에 처리하여 세포사멸 정도를 실시예 2와 같은 방법으로 측정하였다. The C6 caspase-3 detection cells prepared in Example 4 were passaged to a well plate incubation system (Live Cell Instrument, Korea) (FIG. 6) as 1 × 10 4 cells and the final concentration of STS was 24 hours later. Treatment was performed to 700 and 1,000 nM cell death was observed in the same manner as in Example 2. In addition, the degree of apoptosis was measured in the same manner as in Example 2 by simultaneously treating 750 nM of PI (propidium iodide), which is a fluorescent pigment that binds to DNA upon cell death.

상기 C6 캐스페이즈-3 검출용 세포에 700 nM STS를 처리하였고 0시간, 10분, 8시간 및 17시간대에 형광신호를 관찰한 결과, 17시간부터 일부 형광이 세포질에서 핵 내로 이동하는 것이 확인되었다(도 7). 상기 검출용 세포에 1,000 nM STS를 처리했을 때 2시간 이후부터 세포의 모양이 변화하기 시작하였으며, 형광신호가 핵 안으로 이동하는 것을 관찰할 수 있었다(도 8). 본 발명자들은 세포사멸 정도에 따른 형광신호 이동을 재확인하기 위하여 DNA와 결합하는 형광성 색소 PI를 STS와 함께 처리하여 세포 사멸을 측정하였다. 상기 C6 캐스페이즈-3 검출용 세포에 700 nM STS와 750 nM PI를 함께 처리하여 형광신호의 이동을 관찰한 결과, 처리 후 9시간부터 PI에 의해 염색이 되었고, 형광신호의 세포질에서 핵 내로의 이동이 시작되면서, 점차 상기 이동 정도가 증가하였다(도 9). 이를 통해 세포사멸이 일어나면서 세포질의 GFP 신호가 핵으로 이동함을 확인하였다. 본 발명자들은 상기 C6 캐스페이즈-3 검출용 세포에 1,000 nM STS와 750 nM PI를 처리하여 형광신호를 관찰하였다. 그 결과, 처리 후 6시간부터 PI에 의해 염색되었으며, 형광신호가 세포질에서 핵 내로의 이동이 시작되어 점차 그 강도가 증가하였으나, 6 시간에서는 대부분의 세포 모양이 변화하여 세포괴사에 의해 세포가 파괴되었다(도 10). 또한 6시간에서 세포사멸이 일어나 DNA와 결합한 PI 염색 위치와 세포질에서 핵내로 이동한 GFP 신호의 위치가 일치함을 알 수 있었다. 본 발명자들은 상기 검출용 세포에 700 nM STS와 750 nM PI를 처리한 세포 중 하나의 세포를 대상으로 공초점 주사 레이저 현미경을 이용하여 24시간 동안 일정한 시간 간격으로 형광 세포질에서 핵으로 이동하는 세포 사멸 과정을 관찰하여 형광의 이동을 관찰하였고(도 11), 상기 결과를 바탕으로 형광 강도 프로파일 그래프를 작성하였다. 그 결과, STS를 처리한 세포에서 형광이 점차 세포질에서 핵 내로 이동(40%)이 일어나며 12 시간 이후에는 핵의 형광 강도가 50% 이상 증가하며, 24시간에는 80% 이상의 형광이 핵 내로 이동하였다(도 12). 이를 통하여 상기 제작한 C6-캐스페이즈 3 검출용 세포는 세포 사멸시 세포질에서 핵 내로 GFP 신호가 이동하며, 이를 통해 세포 사멸을 측정할 수 있음을 확인하였다.The C6 caspase-3 detection cells were treated with 700 nM STS. As a result of observing the fluorescence signal at 0, 10, 8 and 17 hours, it was confirmed from 17 hours that some fluorescence moved from the cytoplasm into the nucleus (FIG. 7). When the detection cells were treated with 1,000 nM STS, the shape of the cells began to change after 2 hours, and the fluorescence signal was observed to move into the nucleus (FIG. 8). The present inventors measured cell death by treating the fluorescent pigment PI binding to DNA with STS in order to reconfirm fluorescence signal shift according to the degree of cell death. The C6 caspase-3 detection cell was treated with 700 nM STS and 750 nM PI to observe the shift of fluorescence signal. As a result, staining was performed by PI from 9 hours after the treatment. As the movement began, the degree of movement gradually increased (FIG. 9). As a result, apoptosis occurred and the cytoplasmic GFP signal shifted to the nucleus. The present inventors treated 1000 nM STS and 750 nM PI to the C6 caspase-3 detecting cells to observe the fluorescence signal. As a result, the cells were stained by PI from 6 hours after treatment, and the intensity of the fluorescence signal began to move from the cytoplasm to the nucleus and gradually increased. However, at 6 hours, most cells changed shape and cells were destroyed by necrosis. (FIG. 10). In addition, apoptosis occurred at 6 hours, and the position of PI-stained DNA-binding coincided with the position of GFP signal moved from the cytoplasm to the nucleus. The present inventors apoptosis of cells moving from the fluorescent cytoplasm to the nucleus at constant time intervals for 24 hours using a confocal scanning laser microscope targeting one of the cells treated with 700 nM STS and 750 nM PI to the detection cells The fluorescence shift was observed by observing the process (FIG. 11), and a fluorescence intensity profile graph was prepared based on the above results. As a result, fluorescence gradually shifted from the cytoplasm into the nucleus (40%) in the cells treated with STS, and the fluorescence intensity of the nucleus increased by 50% or more after 12 hours, and 80% or more of fluorescence moved into the nucleus after 24 hours. (FIG. 12). Through this, it was confirmed that the prepared C6- caspase 3 detection cell transfers GFP signals from the cytoplasm into the nucleus upon cell death, thereby measuring cell death.

본 발명의 세포사멸 검출용 바이러스 벡터가 형질전환된 세포사멸 검출 세포 및 이를 이용한 세포사멸 검출 방법은 실시간으로 대상 세포의 세포 사멸을 측정할 수 있으며, 세포사멸을 유발 또는 저해하는 물질을 검색하는데 유용하게 사용될 수 있다.Apoptosis detection cell transformed with the apoptosis detection virus vector of the present invention and apoptosis detection method using the same can measure cell death of a target cell in real time, and is useful for searching for substances that cause or inhibit apoptosis Can be used.

Claims (10)

NES(Neuclear export Signal), 캐스페이즈-3 절단자리(Caspase-3 cleavage site), 리포터 유전자, NLS(Neuclear localization signal)이 순차적으로 융합된 유전자 발현 카세트를 포함하는 세포사멸 검출용 바이러스 벡터.A viral vector for detecting apoptosis, including a gene expression cassette in which NES (Neuclear export signal), Caspase-3 cleavage site (CES), reporter gene, NLS (Neuclear localization signal) are sequentially fused. 제 1항에 있어서, 리포터 유전자는 GFP(green fluorescent protein) 및 여러 다른 색의 형광 단백질, 루시퍼레이즈(luciferase), 형광, 발광 또는 발색등으로 활성을 측정할수 있는 효소, FRET 형상을 이용한 형광 단백질로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 세포사멸 검출용 바이러스 벡터.The method of claim 1, wherein the reporter gene is GFP (green fluorescent protein) and fluorescent proteins of different colors, enzymes that can measure activity by luciferase (luciferase), fluorescence, luminescence or color development, fluorescent protein using FRET shape Virus vector for detecting apoptosis, characterized in that selected from the group consisting of. 제 1항에 있어서, 바이러스 벡터는 레트로바이러스 벡터(retroviral vector), 렌티 바이러스 벡터(lentiviral vector), 아데노 바이러스 벡터(adeno viral vector), 아데노 관련 바이러스 벡터(adeno-associated viral vector), 헤르페스 바이러스 벡터(herpes viral vector), 알파 바이러스 벡터(alpha viral vector)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 세포사멸 검출용 바이러스 벡터.The viral vector of claim 1, wherein the viral vector comprises a retroviral vector, a lentiviral vector, an adeno viral vector, an adeno-associated viral vector, and a herpes virus vector. herpes viral vector), alpha viral vector (alpha viral vector) is a viral vector for detecting apoptosis, characterized in that selected from the group consisting of. 제 1항에 있어서, 바이러스 벡터는 렌티 바이러스 벡터인 것을 특징으로 하는 세포사멸 검출용 바이러스 벡터.The viral vector for detecting apoptosis according to claim 1, wherein the viral vector is a lentivirus vector. 제 1항의 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 숙주세포에 형질전환한 세포사멸 검출세포.Apoptosis detection cell which transformed the host cell with the virus vector for apoptosis detection of Claim 1. 제 5항에 있어서, 숙주세포는 동물세포, 곤충세포 및 효모를 포함하는 진핵세포인 것을 특징으로 하는 세포사멸 검출세포.6. The apoptosis detection cell according to claim 5, wherein the host cell is a eukaryotic cell including animal cells, insect cells and yeast. 제 5항에 있어서, 숙주세포는 신경교종(glioma) 세포인 것을 특징으로 하는 세포사멸 검출세포.The apoptosis detection cell according to claim 5, wherein the host cell is a glioma cell. 제 5항에 있어서, C6-caspase 3 sensing cell(수탁번호 KCLRF-BP-00136)인 것을 특징으로 하는 세포사멸 검출세포.The apoptosis detection cell according to claim 5, which is a C6-caspase 3 sensing cell (Accession No. KCLRF-BP-00136). 1) 제 1항의 세포사멸 검출용 바이러스 벡터를 피검 세포에 형질전환하는 단계; 및1) transforming a test cell with the virus vector for detecting apoptosis of claim 1; And 2) 단계 1)의 형질전환세포를 배양하여 형광신호를 모니터링하는 방법을 포함하는 세포사멸 측정 방법.2) Apoptosis measurement method comprising the step of culturing the transformed cells of step 1) to monitor the fluorescence signal. 1) 제 5항의 세포사멸 검출용 세포에 피검 화합물을 처리하는 단계; 및1) treating the test compound to the cell death detection cell of claim 5; And 2) 단계 1)의 세포사멸 검출용 세포를 배양하면서 형광 신호를 모니터링하는 단계를 포함하는 세포사멸 유발 및 저해 화합물 검색 방법.2) Apoptosis-inducing and inhibitory compound search method comprising the step of monitoring the fluorescent signal while culturing the cell death detection cell of step 1).
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KR20230069637A (en) * 2021-11-12 2023-05-19 한국생명공학연구원 Fluorescent protein variant for detection of cell damage and evaluation method for drug toxicity using the same

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