KR20090055953A - Expression vectors for monitering differentiation of mesenchymal stem cell into the cardiomyogenic lineage, and monitering methods of differentiating into the cardiomyogenic lineage by using the same - Google Patents

Expression vectors for monitering differentiation of mesenchymal stem cell into the cardiomyogenic lineage, and monitering methods of differentiating into the cardiomyogenic lineage by using the same Download PDF

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Abstract

A recombinant expression vector for monitoring the differentiation of stem cell to a cardiomyogenic cell is provided to detect the differentiation and use for cell therapy of cardiovascular disease and stability and efficiency of stem cell therapy. A recombinant expression vector pDsRed-Express-1/mMLC, pDsRed-Express-1/rMLC, pEGFP-1/cTn-1, or pDsRed-Express-1/cTn-1 for monitoring the differentiation to a cardiomyogenic cell comprises a promoter inducing the cardiomyogenic cell-specific expression and reporter gene which is operably linked. The promoter inducing the cardiomyogenic cell-specific expression is the promoter myosin light chain 2v promoter of the sequence number 1(SEQ ID NO:1), rat myosin light chain 2v promoter of the sequence number 2, or myocardial troponin I promoter of the sequence number 3. A method for monitoring the differentiation to cardiomyogenic cell comprises: a step of preparing a mesenchymal stem cell; a step of transducing the recombinant expression vector into a prepared stem cell; and a step of confirming the expression of reporter gene in the transduced stem cell.

Description

줄기세포에서 심근세포로의 분화 모니터링용 재조합 발현벡터 및 이를 이용한 심근세포 분화 모니터링 방법 {Expression vectors for monitering differentiation of mesenchymal stem cell into the cardiomyogenic lineage, and monitering methods of differentiating into the cardiomyogenic lineage by using the same}Expression vectors for monitering differentiation of mesenchymal stem cell into the cardiomyogenic lineage, and monitering methods of differentiating into the cardiomyogenic lineage by using the same}

본 발명은 줄기세포에서 심근세포로의 분화를 모니터링하는 재조합 발현벡터에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 심근세포 특이적 발현을 유도하는 프로모터 및 이와 작동가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 심근세포로의 분화 모니터링용 재조합 발현벡터 및 이를 이용한 심근세포의 분화를 모니터링하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a recombinant expression vector for monitoring the differentiation of stem cells to cardiomyocytes, and more specifically to monitoring the differentiation into cardiomyocytes comprising a promoter inducing cardiomyocyte specific expression and a reporter gene operably linked thereto. The present invention relates to a recombinant expression vector for and a method for monitoring the differentiation of cardiomyocytes using the same.

본 발명에 의해 개발된 심근세포 특이 프로모터에 기반한 분화 모니터링 시스템은 기내에서 심근세포로의 분화 연구에 이용될 수 있을 뿐만 아니라 분자영상 기술을 적용하면 생체내로 이식된 세포의 분화 추적을 위해 유용하게 사용될 수 있 다.The differentiation monitoring system based on the cardiomyocyte specific promoter developed by the present invention can be used not only for the study of differentiation into cardiomyocytes on board but also useful for tracking the differentiation of cells transplanted in vivo by applying molecular imaging technology. Can be.

본 발명은 심근세포로 분화된 세포만을 모니터링할 수 있는 시스템을 구축하기 위해 심근세포 특이적 프로모터에 리포터유전자가 부착된 발현벡터를 구축하고, 구축된 발현벡터의 작용 특이성을 마우스 골수로부터 분리한 Sca-1+ 중간엽 줄기세포내로 도입 후에 검증하는 기술 개발에 관한 것이다.The present invention constructs an expression vector having a reporter gene attached to a cardiomyocyte specific promoter to construct a system capable of monitoring only cells differentiated into cardiomyocytes, and isolates the specificity of action of the constructed expression vector from mouse bone marrow. It relates to the development of technology to verify after introduction into -1 + mesenchymal stem cells.

심근경색을 비롯한 심장질환은 미국과 유럽을 비롯한 서구에서뿐 아니라 우리나라에서도 식습관의 변화, 운동 부족, 고령화 사회로의 진입에 따른 노년층의 증가 등으로 인해 심혈관계 질환에 의한 사망자수가 급격히 증가하는 추세에 있다. 그러나 궁극적인 치료 방법인 약물 요법 및 심장이식은 비용 및 공여자의 한계로 제약을 받고 있는 실정이다. 최근 성인의 골수를 비롯한 성체 조직에서도 다양한 세포 계통으로 분화할 수 있는 성체 줄기세포가 존재한다는 연구 결과가 보고 되면서 줄기세포를 이용한 심혈관질환의 치료 가능성에 대한 관심이 고조되고 있고, 실제 동물모델 및 임상에서 시도되어 손상된 심장조직의 재생 및 심기능이 개선되었다는 긍정적인 연구 결과가 보고 되고 있다.Cardiac diseases including myocardial infarction are rapidly increasing in Korea, not only in the US and Europe, but also in Korea, due to changes in eating habits, lack of exercise, and increasing number of older people due to aging society. have. However, drug treatment and cardiac transplantation, which are the ultimate treatment methods, are limited by cost and donor limitations. Recent studies have shown that adult stem cells, such as adult bone marrow, are capable of differentiating into various cell lines, and thus the interest in the treatment of cardiovascular diseases using stem cells is increasing. Attempts have been made to improve the regeneration and damage of damaged heart tissue.

심혈관질환의 세포 치료는 Tomita S 등(1999, Circulation 00:11247-11256)이 쥐의 골수에서 분리한 중간엽 줄기세포를 심근 경색모델 동물내로 이식한 후 심장 기능이 개선되었다는 첫 동물 실험 결과 이후 Lin-/c-kit+인 조혈모 줄기세포 (Orlic D 등, Nature 2001, 410:701-705), 조혈모 줄기세포 특성을 나타내는 사이드 파퓨레이션(side population) 세포(Jackson KA 등 2001, J. Clin Invest 107:1395-1402) 및 CD34+인 혈관 내피 전구세포(Kocher AA 등 2001, Nature Med 7:430-636) 등과 같은 다양한 줄기세포를 심혈관 질환 모델동물내로 이식한 후 이식된 세포가 심근세포, 혈관내피세포 및 혈관평활근세포 등으로 분화하고, 혈관의 생성과 증식, 좌심실 기능의 개선이 이루어졌다는 희망적인 연구 결과들이 많은 동물 실험을 통해 입증되고 있다.Cell therapy for cardiovascular disease was performed by Tomita S et al. (1999, Circulation 00: 11247-11256) after a first animal experiment in which cardiac function was improved after transplanting mesenchymal stem cells isolated from rat bone marrow into a myocardial infarction model animal. Hematopoietic stem cells that are-/ c-kit + (Orlic D et al., Nature 2001, 410: 701-705), and side population cells (Jackson KA et al. 2001, J. Clin Invest, which represent hematopoietic stem cell characteristics) 107: 1395-1402) and vascular endothelial progenitor cells (Kocher AA et al. 2001, Nature Med 7: 430-636), which are CD34 +, and then transplanted into cardiovascular model animals. Promising research results that differentiate into cells and vascular smooth muscle cells, improve blood vessel formation and proliferation, and left ventricular function have been demonstrated in many animal experiments.

골수 간엽 줄기세포를 이용한 첫 임상실험은 Strauer BE 등(2002, Circulation 106:1913-1918)이 10명의 환자를 대상으로 자가 골수 간엽세포를 심근 경색부위의 동맥을 통하여 이식한 후 세포 이식 요법을 받은 환자들이 대조군에 비해 경색 부위가 감소하였고, 경색 지역에서 혈류 속도의 증가 및 좌심실의 기능이 개선되었다고 보고한 이후 자가 골수 간엽줄기세포 및 자가 혈액 전구세포 (Assmus B 등 2002, Circulation 106:3009-3017), 자가 골격근아세포 (skeletal myoblast, Menasche 등 2001, Lancet 357:279-280) 등을 이식한 후 좌심실의 기능이 개선되었으며, 경색된 심장에서의 대사 작용이 증진되었다고 보고하고 있다. 최근에는 싸이토카인(G-CSF)을 주사하여 심혈관질환자의 골수로부터 말초혈액으로 가동화된 단핵구세포를 회수한 후 이식하였을 때 좌심실의 수축력과 운동 능력 등이 개선되었다고 보고하고 있다(Kang HJ 등 2004, Lancet 363:751-756). The first clinical trial using bone marrow mesenchymal stem cells was performed by Strauer BE et al. (2002, Circulation 106: 1913-1918) in 10 patients who underwent autologous bone marrow mesenchymal cells through the artery of myocardial infarction. Autologous bone marrow mesenchymal stem cells and autologous blood progenitors (Assmus B et al. 2002, Circulation 106: 3009-3017) were reported in patients with reduced infarct area compared with the control group, increased blood flow rate and improved left ventricular function in the infarct area. ), And the implantation of autologous skeletal myoblasts (Seletal myoblast, Menasche et al. 2001, Lancet 357: 279-280) improved the function of the left ventricle and reported that metabolic activity in the infarcted heart was enhanced. Recently, the recovery of mononuclear cells that have been activated into peripheral blood from bone marrow of cardiovascular patients by injection of cytokine (G-CSF) has been reported to improve the contractility and motor capacity of the left ventricle (Kang HJ et al. 2004, Lancet). 363: 751-756).

그러나, 자가 골격근아세포를 이식한 후 이식한 세포와 주변세포와의 전기생리적인 연결의 부재에 의한 부정맥 발생 보고와 G-CSF 투여 후 세포 이식한 환자에서 스텐트-관동맥 재협착이 발견되었다는 보고 등으로 인해 줄기세포를 이용한 심장 질환의 치료 효과와 함께 안전성에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있는 실정이다.However, reports of arrhythmia due to the absence of electrophysiological connections between transplanted cells and peripheral cells after transplantation of autologous skeletal myoblasts, and reports of stent-coronary restenosis were found in patients transplanted after G-CSF administration. Therefore, the necessity of research on the safety and the effects of treating stem diseases using stem cells has been raised.

최근 심혈관 질환 모델동물 내로 골수유래 조혈모 줄기세포를 이식하였을 때 초기 연구보고와는 달리 심근세포로 분화하지 않고 혈액세포계통으로만 분화하여 혈관신생성에 의한 심장 기능의 개선은 이루어지나 심근세포로의 교차분화(transdifferentiation)는 이루어지지 않는다는 주장이 제기되고 있다(Balsam LB 등 2004, Nature 428:668-673). 또한, 일부 연구진에서는 줄기세포가 심근세포로 분화하는 비율은 극히 미미하고 심장내에 존재하는 심근세포와 이식된 줄기세포와의 세포융합(cell fusion)에 의해 심근세포로 분화된 것처럼 보인다고 주장하고 있다(Nygren JM 등 2004, Nat Med 10:494-501). 한편, 동물모델에서 줄기세포 이식 후 이식한 세포가 혈관이나 심근세포로 분화하는 비율은 극히 미미하고, 이식된 세포에서 분비된 인자들에 의해 손상받은 심장 내의 세포들의 생존성, 증식 및 분화가 촉진되어 심장 기능의 개선이 이루어진다는 패러크라인 효과(paracrine effect)와 관련된 연구보고들도 많은 상황이다.Recently, when bone marrow-derived hematopoietic stem cells were transplanted into a cardiovascular disease model animal, differentiation into the blood cell line instead of the cardiomyocytes, unlike the initial report, improved cardiac function by angiogenesis, Claims have been made that transdifferentiation does not occur (Balsam LB et al. 2004, Nature 428: 668-673). In addition, some researchers claim that the rate at which stem cells differentiate into cardiomyocytes is minimal and appears to have been differentiated into cardiomyocytes by cell fusion between cardiomyocytes in the heart and transplanted stem cells ( Nygren JM et al. 2004, Nat Med 10: 494-501). On the other hand, the rate of differentiation of transplanted cells into blood vessels and cardiomyocytes after stem cell transplantation in animal models is minimal, and the survival, proliferation and differentiation of cells in the heart damaged by factors secreted from the transplanted cells are promoted. There are many reports on the paracrine effect of improved cardiac function.

심혈관 질환의 세포치료 효과가 미미한 상황임에도 불구하고 줄기세포 연구의 중요성을 인식하고 생명공학 및 의학 분야의 선진국에서는 정부 차원에서 주도적으로 줄기세포 연구에 관한 경제적, 정치적, 법률적 측면에서 지원을 아끼지 않고 있다. 심혈관질환의 줄기세포 치료시장 규모는 2010년 38억 달러에서 2015년 59억 달러에 이를 것으로 전망되고 있으며(A Jain PharmaBiotech Report 2005), 미국의 심장질환 분야 줄기세포 연구 잠재적 수혜 대상 및 규모는 5,800만 명으로 예상되고 있다(D. Perry 2000, "Patients' Voices: The powerful Sound in the Stem Cell Debate", Science 287:1423). 줄기세포 치료 분야는 바이오벤처를 중심으로 상업화임상이 활발히 진행되고 있고 최근에는 다국적 제약기업이 벤처간의 인수, 합병을 통한 세포 치료분야에 진출하고 있는 실정이다.Recognizing the importance of stem cell research in spite of the insignificant effect of cardiovascular disease on cell therapy, advanced countries in the field of biotechnology and medicine have led the government to provide economic, political and legal support for stem cell research. have. The stem cell treatment market for cardiovascular disease is expected to reach $ 5.9 billion in 2015 from $ 3.8 billion in 2010 (A Jain PharmaBiotech Report 2005), and the potential beneficiary and size of stem cell research in the US for heart disease is 58 million. (D. Perry 2000, "Patients' Voices: The powerful Sound in the Stem Cell Debate", Science 287: 1423). In the field of stem cell treatment, commercialization clinical trials are actively progressing around bioventures, and recently, multinational pharmaceutical companies have entered the field of cell therapy through mergers and acquisitions between ventures.

따라서 심혈관질환의 세포 치료가 임상에 적용되기 위해서는 세포 이식후 심기능의 개선과 더불어 이식된 세포의 생존성, 운명, 분화, 이동성, 종양세포로의 분화 가능성 등 효능과 안전성을 확보하는 기술 개발이 당업계에 요구된다.Therefore, in order to apply the cardiovascular disease treatment to the clinic, it is necessary to develop technologies to improve the cardiac function after cell transplantation and to secure the efficacy and safety such as the viability, fate, differentiation, mobility of the transplanted cells and the possibility of differentiation into tumor cells. Required by the industry.

이에 본 발명에서는 심혈관 질환의 세포치료를 위해 이식된 줄기세포가 기능적인 심근 세포로 분화하는가를 기내 및 생체 내에서 모니터링하는 기술을 개발함으로써 논란이 되고 있는 교차분화, 세포융합과 관련한 기술적인 문제를 해결하고 줄기세포 치료의 효능 및 안전성 확보에 기여하고자 한다.Accordingly, the present invention addresses technical issues related to cross-differentiation and cell fusion, which are controversial by developing a technology to monitor in-flight and in vivo whether stem cells transplanted for cell therapy of cardiovascular disease differentiate into functional cardiomyocytes. To contribute to secure the efficacy and safety of stem cell treatment.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 심혈관 질환의 세포치료를 위해 이식된 줄기세포가 기능적인 심근세포로 분화하였는지의 여부를 확인할 수 있는 심근세포로의 분화 모니터링용 재조합 발현벡터를 제공하는 데 있다.Therefore, the main object of the present invention is to provide a recombinant expression vector for monitoring the differentiation into cardiomyocytes that can determine whether the stem cells transplanted for cell therapy of cardiovascular disease has differentiated into functional cardiomyocytes.

본 발명의 다른 목적은 상기 재조합 발현벡터를 이용한 심근세포 분화 모니터링 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a method for monitoring cardiomyocyte differentiation using the recombinant expression vector.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 심근세포 특이적 발현을 유도하는 프로모터 및 이와 작동가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 심근세포로의 분화 모니터링용 재조합 발현벡터를 제공한다.According to one aspect of the invention, the invention provides a recombinant expression vector for monitoring differentiation into cardiomyocytes comprising a promoter inducing cardiomyocyte specific expression and a reporter gene operably linked thereto.

본 발명에서, 상기 발현벡터는 심근세포 특이적 발현을 유도하는 프로모터(promoter) 및 이와 작동가능하게 연결된 리포터 유전자(reporter gene)가 삽입 또는 도입될 수 있는 벡터를 의미한다. 또한 상기 리포터 유전자는 심근세포 특이적 프로모터에 작동 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자 서열과 프로모터 서열은 선택 마커 및 복제 개시점(replication origin)을 같이 포함하고 있는 하나의 발현 벡터 내에 포함될 수 있다.In the present invention, the expression vector refers to a vector into which a promoter inducing cardiomyocyte specific expression and a reporter gene operably linked thereto may be inserted or introduced. In addition, the reporter gene may be operably linked to a cardiomyocyte specific promoter, wherein the operably linked reporter gene sequence and promoter sequence are in one expression vector containing a selection marker and a replication origin together. May be included.

상기 “작동 가능하게 연결(operably linked)”된다는 것은 적절한 유전자 서열이 프로모터 서열에 결합될 때 유전자 발현을 가능하게 하는 방식으로 연결된 다는 것을 의미한다. 따라서 상기 발현벡터는 전사를 실시하기 위한 프로모터, 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 코딩서열의 인프레임(in frame)을 맞추기 위한 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사/해독의 종결을 조절하는 서열을 포함할 수 있다.By “operably linked” is meant that the appropriate gene sequence is linked in such a way as to enable gene expression when bound to the promoter sequence. Thus, the expression vector may include a promoter for transcription, any operator sequence for controlling transcription, a sequence for fitting in frame of the coding sequence, a sequence encoding a suitable mRNA ribosomal binding site, and transcription / detoxification. Sequences that control termination.

본 발명에서, 상기 심근세포 특이적 발현을 유도하는 프로모터는 심근세포에서 특이적으로 발현하는 마커 단백질들의 프로모터, 즉 이들 프로모터에 전사인자가 결합하여 심근세포 특이적 단백질을 발현시킬 수 있는 프로모터를 의미한다.In the present invention, the promoter for inducing cardiomyocyte-specific expression refers to a promoter of marker proteins specifically expressed in cardiomyocytes, that is, a promoter capable of expressing cardiomyocyte-specific proteins by binding a transcription factor to these promoters. do.

본 발명에서는 래트 미오신 경쇄-2v에 상응하는 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터 영역을 확보하기 위하여 래트 미오신 경쇄-2v 프로모터 서열과 마우스 유전자은행의 정보(NT_078458.5)를 토대로 염기서열의 상보성을 확인한 결과 래트 염기서열에 약 90%의 일치성을 나타내는 327 bp 크기의 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터 영역을 선정하였다. 리포터유전자로의 클로닝을 고려하여 특정한 제한효소 서열을 포함하는 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터 고유의 프라이머 쌍을 제작하여 마우스 게놈 DNA를 주형으로 하여 PCR에 의해 증폭한 후 TA 클로닝 벡터에 동정하였다(도 1 및 2). 염기서열 검정을 통하여 유전자은행에 보고된 서열과 동일한 프로모터 영역이 정확하게 클로닝되었음을 확인하였다. 다음 단계로 TA 클로닝 벡터내로 동정된 327 bp 크기의 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터를 리포터유전자를 갖고 있는 pDsRed-Express-1 내로 클로닝한 후 제한효소 처리에 의해 클로닝 방향 및 크기를 확인하였다(도 3).In the present invention, in order to secure the mouse myosin light chain-2v promoter region corresponding to the rat myosin light chain-2v, rats were identified based on the complementarity of the nucleotide sequences based on the rat myosin light chain-2v promoter sequence and mouse gene bank information (NT_078458.5). A mouse myosin light chain-2v promoter region with a size of 327 bp showing approximately 90% identity to the sequence was selected. Considering cloning into the reporter gene, a primer pair unique to the mouse myosin light chain-2v promoter containing a specific restriction enzyme sequence was prepared and amplified by PCR using mouse genomic DNA as a template and identified as a TA cloning vector (FIG. 1). And 2). The sequencing assay confirmed that the promoter region identical to the sequence reported to the GenBank was cloned correctly. In the next step, the 327 bp mouse myosin light chain-2v promoter identified in the TA cloning vector was cloned into pDsRed-Express-1 having a reporter gene, and the cloning direction and size were confirmed by restriction enzyme treatment (FIG. 3). .

본 발명에서, 심근세포 분화를 반영할 수 있는 래트 미오신 경쇄-2v 프로모 터 영역을 기존 연구 보고와 래트 유전자은행(GenBank #RNU26708)의 정보를 토대로 하여 리포터유전자로의 클로닝을 고려하여 특정한 제한효소 서열을 포함하는 고유의 프라이머 쌍을 제작하여 게놈 DNA를 주형으로 하여 PCR에 의해 증폭한 후 TA 클로닝 벡터에 동정하였다(도 1 및 2). 또한, 염기서열 검정을 통하여 유전자은행에 보고된 서열과 동일한 프로모터 영역이 정확하게 클로닝 되었음을 확인하였다. 다음 단계로 TA 클로닝 벡터내로 동정된 309 bp 크기의 래트 미오신 경쇄-2v 프로모터를 리포터유전자인 DsRed를 포함하지만 벡터자체의 프로모터를 갖고 있지 않는 pDsRed-Express-1 내로 클로닝한 후 제한효소 처리에 의해 클로닝 방향 및 크기를 확인하였다(도 4).In the present invention, the rat myosin light chain-2v promoter region capable of reflecting cardiomyocyte differentiation is based on the existing research report and the information of the rat gene bank (GenBank # RNU26708) in consideration of cloning into the reporter gene, a specific restriction enzyme sequence. A unique primer pair was prepared and amplified by PCR using genomic DNA as a template, and then identified as a TA cloning vector (FIGS. 1 and 2). In addition, the sequencing assay confirmed that the promoter region identical to the sequence reported to the GenBank was correctly cloned. The next step is to clone the 309 bp rat myosin light chain-2v promoter identified into the TA cloning vector into pDsRed-Express-1, which contains the reporter gene DsRed but does not have its own promoter, and then cloned by restriction enzyme treatment. Direction and size were confirmed (FIG. 4).

심근세포 분화를 반영할 수 있는 심근 트로포닌-I 프로모터 영역을 기존 연구보고와 마우스 유전자은행의 정보(#NT_039413.7)를 토대로 하여 리포터유전자로의 클로닝을 고려하여 특정한 제한효소 서열을 포함하는 고유의 프라이머 쌍을 제작하여 게놈 DNA를 주형으로 하여 PCR에 의해 증폭한 후 TA 클로닝 벡터에 동정하였다(도 1 및 2). 또한, 염기서열 검정을 통하여 유전자은행에 보고된 서열과 동일한 프로모터 영역이 정확하게 클로닝되었음을 확인하였다. 다음 단계로 TA 클로닝 벡터내로 동정된 388 bp 크기의 심근 트로포닌-I 프로모터를를 리포터 유전자인 EGFP와 DsRed를 포함하지만 벡터자체의 프로모터를 갖고 있지 않는 벡터 (pEGFP-1 또는 pDsRed-Express-1)내로 클로닝한 후 제한효소 처리에 의해 클로닝 방향 및 크기를 확인하였다(도 5 및 도 6).The myocardial troponin-I promoter region that may reflect cardiomyocyte differentiation is based on previous research reports and mouse gene bank information (# NT_039413.7), considering the cloning into the reporter gene, and thus including a specific restriction enzyme sequence. Primer pairs were prepared, amplified by PCR using genomic DNA as a template, and identified as TA cloning vectors (FIGS. 1 and 2). In addition, the sequencing assay confirmed that the promoter region identical to the sequence reported to the GenBank was cloned correctly. The next step was to identify the 388 bp myocardial troponin-I promoter identified in the TA cloning vector into a vector (pEGFP-1 or pDsRed-Express-1) that contains the reporter genes EGFP and DsRed but does not have its own promoter. After cloning, the cloning direction and size were confirmed by restriction enzyme treatment (FIGS. 5 and 6).

본 발명의 재조합 발현벡터에 있어서, 상기 심근세포 특이적 발현을 유도하 는 프로모터는 줄기세포에서 심근세포로 분화 시에만 특이적인 어떠한 유전자의 프로모터일 수 있으나, 바람직하게는 서열번호 1을 갖는 마우스 심근 미오신 경쇄 2v 프로모터, 서열번호 2를 갖는 래트 심근 미오신 경쇄 2v 프로모터 또는 서열번호 3을 갖는 마우스 심근 트로포닌I 프로모터인 것을 특징으로 한다.In the recombinant expression vector of the present invention, the promoter inducing the cardiomyocyte-specific expression may be a promoter of any gene specific only when the stem cell is differentiated from the cardiomyocyte, but preferably the mouse myocardium having SEQ ID NO: 1 Myocin light chain 2v promoter, rat myocardium having SEQ ID NO: 2 Myosin light chain 2v promoter or mouse myocardium troponin I promoter having SEQ ID NO: 3.

본 발명에서, 상기 리포터 유전자는 유전자가 전사되어 번역된 단백질을 in vivo 또는 in vitro에서 확인할 수 있는 어떠한 리포터 유전자도 될 수 있으나, 바람직하게는 형광단백질을 코딩하는 리포터 유전자가 발현된 단백질의 유무를 별도의 과정을 거치지 않고 확인할 수 있어서 좋다. 상기 형광단백질의 예로서 녹색형광단백질(green fluorescence protein, GFP), 청색형광단백질(CFP), 황색형광단백질(YFP) 또는 적색형광단백질(DsRed) 등이 있다. 녹색형광단백질은 에쿠오레아 빅토리아(Aequorea Victoria)라는 발광 해파리에서 유래하였고, 이를 유전공학적으로 돌연변이시켜 다른 여기 및 방출파장을 갖도록 조작된 청색(CFP), 황색(YFP), 적색(DsRed) 형광단백질 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예 2에서는 형광단백질로 녹색형광단백질 EGFP(enhanced GFP)를, 실시예 3에서는 적색형광단백질 DsRed를 각각 사용하였는데 EGFP 유전자의 염기서열(GenBank Accession No U55761)과 DsRed 유전자의 염기서열(GenBank Accession No AF506025)은 당업계에서 잘 알려져 있다. 적색형광단백질 DsRed는 558 ㎚에서 최고의 여기파장(excitation)과 583 ㎚에서 최고의 방출파장(emission)을 나타내고, 녹색형광단백질 GFP는 488 ㎚에서 최고의 여기파장과 507 ㎚에서 최고의 방출파장을 나타낸다. 이러한 형광단백질의 유전자를 리포터 유전자로서 이용하는 경우 면역염색 또는 공초점 현미경 등을 이용하는 방법을 사용함으로써, 줄기세포에서 혈관내피세포로의 분화를 세포를 죽이지 않고도 (또는 비침습적으로) 쉽게 모니터링 할 수 있다.In the present invention, the reporter gene may be any reporter gene capable of confirming the transcribed and translated protein in vivo or in vitro, but preferably the presence or absence of the protein expressing the reporter gene encoding the fluorescent protein Good to check without going through a separate process. Examples of the fluorescent protein include green fluorescence protein (GFP), blue fluorescent protein (CFP), yellow fluorescent protein (YFP) or red fluorescent protein (DsRed). The green fluorescent protein comes from a luminescent jellyfish called Aequorea Victoria, which is genetically engineered to mutate blue (CFP), yellow (YFP), and red (DsRed) fluorescent proteins engineered to have different excitation and emission wavelengths. And the like can be used. In a preferred embodiment 2 of the present invention, a fluorescent protein, green fluorescent protein EGFP (enhanced GFP), and in Example 3, a red fluorescent protein DsRed was used, respectively, the base sequence of the EGFP gene (GenBank Accession No U55761) and the base sequence of the DsRed gene (GenBank Accession No AF506025) is well known in the art. The red fluorescent protein DsRed shows the highest excitation wavelength at 558 nm and the highest emission wavelength at 583 nm, and the green fluorescent protein GFP has the highest excitation wavelength at 488 nm and the highest emission wavelength at 507 nm. When using the fluorescent protein gene as a reporter gene, by using immunostaining or confocal microscopy, the differentiation of stem cells into vascular endothelial cells can be easily monitored without killing (or non-invasively). .

본 발명의 재조합 발현벡터에 있어서, 상기 리포터 유전자는 유전자가 전사되어 번역된 단백질을 in vivo 또는 in vitro에서 확인할 수 있는 어떠한 리포터 유전자일 수 있으나, 녹색형광단백질(green fluorescence protein, GFP), 청색형광단백질(blue fluorescence protein, BFP), 황색형광단백질(yellow fluorescence protein, YFP) 및 적색형광단백질(red fluorescence protein, RFP)의 유전자로 구성된 군으로부터 선택된 것이 바람직하다. 본 발명에 사용된 EGFP 유전자의 염기서열(GenBank Accession No. U55761)과 DsRed 유전자의 염기서열(GenBank Accession No. AF506025)은 당업계에서 잘 알려져 있다. 상기 적색형광단백질 DsRed는 558 ㎚에서 최고의 여기파장(excitation)과 583 ㎚에서 최고의 방출파장(emission)을 나타내고, 녹색형광단백질 GFP는 488 ㎚에서 최고의 여기파장과 507 ㎚에서 최고의 방출파장을 나타낸다. 이러한 형광단백질의 유전자를 리포터 유전자로서 이용하는 경우 면역염색 또는 공초점 현미경 등을 이용하는 방법을 사용함으로써, 줄기세포에서 심근세포로의 분화를 세포를 죽이지 않고도 (또는 비침습적으로) 쉽게 모니터링 할 수 있다.In the recombinant expression vector of the present invention, the reporter gene may be any reporter gene capable of confirming the transcribed and translated protein in vivo or in vitro, but the green fluorescence protein (GFP), blue fluorescence It is preferably selected from the group consisting of genes of blue fluorescence protein (BFP), yellow fluorescence protein (YFP) and red fluorescence protein (RFP). The base sequence of the EGFP gene (GenBank Accession No. U55761) and the base sequence of the DsRed gene (GenBank Accession No. AF506025) used in the present invention are well known in the art. The red fluorescent protein DsRed shows the highest excitation wavelength at 558 nm and the highest emission wavelength at 583 nm, and the green fluorescent protein GFP shows the highest excitation wavelength at 488 nm and the highest emission wavelength at 507 nm. When using the fluorescent protein gene as a reporter gene, by using a method using immunostaining or confocal microscopy, the differentiation of stem cells to cardiomyocytes can be easily monitored without killing (or non-invasively).

본 발명의 재조합 발현벡터에 있어서, 상기 발현벡터는 도 3의 개열지도를 갖는 pDsRed-Express-1/mMLC, 도 4의 개열지도를 갖는 pDsRed-Express-1/rMLC, 도 5의 개열지도를 갖는 pEGFP-1/cTn-1 및 도 6의 개열지도를 갖는 pDsRed-Express-1/cTn-1으로 구성된 군으로부터 선택된 것이 바람직하다.In the recombinant expression vector of the present invention, the expression vector is pDsRed-Express-1 / mMLC having a cleavage map of Figure 3, pDsRed-Express-1 / rMLC having a cleavage map of Figure 4, having a cleavage map of Figure 5 It is preferred that it is selected from the group consisting of pEGFP-1 / cTn-1 and pDsRed-Express-1 / cTn-1 having a cleavage map of FIG.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 재조합 발현벡터가 형질도입되어 심근세포로의 분화 시 리포터 유전자가 발현되는 골수유래 중간엽 줄기세포를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a bone marrow-derived mesenchymal stem cells in which the reporter gene is expressed when the recombinant expression vector is transduced and differentiated into cardiomyocytes.

상기 재조합 발현벡터를 숙주 세포에 도입하는 방법으로는, 염화칼슘 (CaCl2) 및 열쇼크 (heat shock) 방법, 입자 총 충격법 (particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스터 (Silicon carbide whiskers), 초음파 처리 (sonication), 전기천공법 (electroporation) 및 PEG (polyethylenglycol)에 의한 침전법 등을 사용할 수 있다. As a method of introducing the recombinant expression vector into a host cell, calcium chloride (CaCl 2 ) and heat shock method (particle gun bombardment), silicon carbide whiskers, ultrasonic treatment (sonication), electroporation (electroporation), precipitation method by polyethylenglycol (PEG) and the like can be used.

상기 본 발명의 재조합 발현벡터가 도입된 줄기세포는 세포치료를 필요로 하는 환자에 이식한 후, 이식된 줄기세포가 심근세포로의 분화가 어느 정도 진행되었는지를 확인하는데 이용될 수 있다. 이를 위해서 상기 재조합 발현벡터가 도입된 줄기세포는 심혈관 질환 환자의 심장 부위에 직접 투여 또는 이식할 수 있으며, 심장 조직의 혈관을 이용하여 이식할 수 있다. 동물의 경우, 꼬리 정맥내로 줄기세포를 주입 후 손상 받은 심장에서 분비되는 가동화 반응(예를 들면 가장 잘 알려진 세포 가동화인자인 SDF-1 분자가 손상 받은 심장에서 고농도로 발현되면 SDF-1의 수용체인 CXCR4를 발현하는 골수, 말초혈액 등으로부터 줄기세포가 손상 받은 심장내로 이동하여 손상된 조직의 재생에 관여한다는 가설)의 확인을 위한 연구에도 이용할 수 있다. 또한 줄기세포의 생착율을 증진시키기 위하여 다양한 봉매제(embedding materials), 예컨대 sodium alginate, hyaluronic acid, collagen 등 과 줄기세포를 복합체로 형성시킨 후 이를 이용할 수 있다. 상기 재조합 발현벡터가 도입된 줄기세포를 환자에 이식한 후, 혈액이나 극소량의 조직 샘플을 채취하여 이식된 세포의 분화 진행 여부 및 정도를 확인할 수 있다.The stem cells into which the recombinant expression vector of the present invention is introduced may be used to determine how much differentiation of the transplanted stem cells into cardiomyocytes is performed after transplantation into a patient in need of cell therapy. To this end, the stem cells into which the recombinant expression vector is introduced may be directly administered or transplanted to a cardiac region of a cardiovascular disease patient, and may be transplanted using blood vessels of heart tissue. In animals, mobilized reactions secreted by the damaged heart after injecting stem cells into the tail vein (for example, when the SDF-1 molecule, the most well known cell mobilizing factor, is expressed at high levels in the damaged heart, It can also be used to confirm the hypothesis that stem cells from CXCR4-expressing bone marrow, peripheral blood, and the like move into the damaged heart and are involved in regeneration of damaged tissue. In addition, in order to enhance the engraftment rate of stem cells, various embedding materials such as sodium alginate, hyaluronic acid, collagen and the like can be used after forming a stem cell complex. After transplanting the stem cells into which the recombinant expression vector is introduced into a patient, blood and a very small amount of tissue samples may be taken to determine whether the transplanted cells are differentiated and to what extent.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 하기 단계들을 포함하는 심근세포로의 분화를 모니터링하는 방법을 제공한다:According to another aspect of the invention, the invention provides a method of monitoring differentiation into cardiomyocytes comprising the following steps:

a) 중간엽 줄기세포를 준비하는 단계;a) preparing mesenchymal stem cells;

b) 상기 본 발명의 재조합 발현벡터를 상기 준비된 줄기세포에 형질도입 시키는 단계; 및b) transducing the recombinant expression vector of the present invention into the prepared stem cells; And

c) 상기 형질도입된 줄기세포에서 리포터 유전자의 발현 여부를 확인하는 단계.c) confirming the expression of the reporter gene in the transduced stem cells.

본 발명의 심근세포로의 분화를 모니터링 방법에 있어서, 상기 a)단계에서 중간엽 줄기세포를 준비하는 방법으로서, 본 발명에서는 중간엽 줄기세포의 특징적 마커 부재로 인한 줄기세포 연구의 제한점을 해결하기 위하여 중간엽 줄기세포를 고순도로 분리할 수 있는 특정한 마커인 Sca-1를 사용하였다. 종래 보고 된 쥐, 동물 및 인간 유래 골수 중간엽 줄기세포는 CD29+, CD44+, CD90+이고, 조혈모세포 마커인 CD34-, CD45-는 발현하지 않는 것으로 보고 되고 있으나, 세포 표면 단백질의 발현에 대한 상이성이 보고 되는 등 완전히 확립되지 않고 있다. 비록 CD29, CD44, CD90과 같은 세포 표면 단백질이 중간엽 줄기세포에 양성을 나타내지만, 이들 마커들은 조혈모세포를 분리하는 데 있어서 많이 이용되고 있는 CD34, CD117, CD133과 같은 특징적인 마커들과는 달리 일반세포에서도 세포 접촉, 인지 등과 관련하여 발 현되는 것으로 보고 되고 있다. 따라서 본 발명에서는 골수세포를 분리한 후 세포용기에 부착된 세포들의 세포 표면 특성을 파악한 후 골수 중간엽 줄기세포를 순도 높게 분리할 수 있는 특정한 세포 표면 마커로서, Sca-1을 마커로서 사용하였다.In the method for monitoring differentiation into cardiomyocytes of the present invention, a method for preparing mesenchymal stem cells in step a), in the present invention, to solve the limitation of stem cell research due to the absence of characteristic markers of mesenchymal stem cells For this purpose, Sca-1, a specific marker capable of separating mesenchymal stem cells with high purity, was used. Previously reported mouse, animal and human-derived bone marrow mesenchymal stem cells are CD29 +, CD44 +, and CD90 +, and CD34- and CD45-, which are the hematopoietic stem cell markers, have not been expressed, but there are differences in the expression of cell surface proteins. It is not fully established as reported. Although cell surface proteins such as CD29, CD44, and CD90 are positive for mesenchymal stem cells, these markers, unlike the characteristic markers such as CD34, CD117, and CD133, are widely used to separate hematopoietic stem cells. Is also reported to be expressed in relation to cell contact, cognition, and the like. Therefore, in the present invention, after identifying the cell surface characteristics of the cells attached to the cell container after separating the bone marrow cells, Sca-1 was used as a specific cell surface marker capable of separating the bone marrow mesenchymal stem cells with high purity.

본 발명에서, 상기 c)단계의 리포터 유전자의 발현 여부를 확인하는 과정은 상기 리포터 유전자 예컨대, 형광단백질의 발현 여부를 면역염색 또는 공초점 현미경 등으로 확인함으로써 줄기세포에서 심근세포로의 특이적 분화를 모니터할 수 있다.In the present invention, the process of confirming the expression of the reporter gene of step c) is characterized by specific differentiation of stem cells to cardiomyocytes by confirming whether the expression of the reporter gene, such as fluorescent protein, by immunostaining or confocal microscopy. Can be monitored.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 4 및 5를 갖는 마우스 미오신 경쇄 2v 프로모터를 증폭하기 위한 프라이머 세트를 제공한다.According to another aspect of the invention, the invention provides a primer set for amplifying a mouse myosin light chain 2v promoter having SEQ ID NOs: 4 and 5.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 6 및 7을 갖는 래트 미오신 경쇄 2v 프로모터를 증폭하기 위한 프라이머 세트를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a primer set for amplifying the rat myosin light chain 2v promoter having SEQ ID NOs: 6 and 7.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 8 및 9를 갖는 심근 트로포닌I 프로모터를 증폭하기 위한 프라이머 세트를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a primer set for amplifying the myocardial troponin I promoter having SEQ ID NOs: 8 and 9.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. Since these examples are only for illustrating the present invention, the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

실시예 1. Sca-1+ 골수 중간엽 줄기세포의 고순도 분리 및 세포 표면 특성 분석Example 1 High Purity Isolation and Cell Surface Characterization of Sca-1 + Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells

1-1. 골수 세포의 분리1-1. Isolation of Bone Marrow Cells

마우스 대퇴골로부터 주사기를 사용하여 관류함으로써 내부의 골수세포를 분리한 후 70 μm 세포 메쉬를 사용하여 조직파편 등을 제거하고 개개의 분리된 세포만을 회수하였다. 골수 세포는 DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Media) + 10% 우태아혈청 + 100 U/ml 페니실린, 100 μg/ml 스트렙토마이신 배지를 사용하여 0.1% 젤라틴 코팅된 세포용기(10cm)에서 3일 동안 배양하였다. 배양 3일후에 세포용기에 부착되지 않은 세포를 제거하기 위하여 배양액을 교환한 후 세포밀도가 배양 용기의 80% 이상 될 때 까지 6-7일간 더 배양하였다.After the internal bone marrow cells were isolated from the mouse femur by perfusion using a syringe, tissue fragments and the like were removed using a 70 μm cell mesh and only individual cells were recovered. Bone marrow cells were incubated for 3 days in 0.1% gelatin coated cell vessel (10 cm) using Dulbecco's Modified Eagle's Media (DMEM) + 10% fetal bovine serum + 100 U / ml penicillin, 100 μg / ml streptomycin medium. After 3 days of culture, the culture medium was replaced to remove cells that did not adhere to the cell container, followed by further culture for 6-7 days until the cell density reached 80% or more of the culture vessel.

1-2. 자석 활성법에 의한 Sca-1+ 골수 중간엽 줄기세포의 분리1-2. Isolation of Sca-1 + Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells by Magnetic Activation

세포 배양 용기에 부착된 골수 세포에서 Sca-1+ 골수 중간엽 줄기세포는 자석 활성법을 사용하여 분리하였다. 구체적으로 계대배양 3회 후에 골수세포를 PE-결합된 Sca-1 항체(D7 단일클론항체, BD Pharmingen, San Diego, CA, USA)와 15분 동안 4℃에서 반응, 세정액(PBS + 0.5% BSA + 2mM EDTA)으로 세정, 항-PE 미크로비드(anti-PE microbeads, Miltenyi Biotec GmbH, Bergisch Gladbach, Germany)와 15분 동안 4℃에서 반응, 세정액으로 세정 후 자석활성법 칼럼(Miltenyi Biotec GmbH, Bergisch Gladbach, Germany, MACS Separation Column, LS Columns Cat # 130-042-401)을 통과시켜 Sca-1+ 세포만을 분리하였다. 세포 분리순도를 증진시키기 위하여 자석활성법 칼럼을 통과시키는 단계를 4회 반복하였다.Sca-1 + bone marrow mesenchymal stem cells from the bone marrow cells attached to the cell culture vessels were isolated using a magnetic activity method. Specifically, after three passages, the bone marrow cells were reacted with PE-bound Sca-1 antibody (D7 monoclonal antibody, BD Pharmingen, San Diego, CA, USA) at 4 ° C. for 15 minutes, followed by washing (PBS + 0.5% BSA). + 2 mM EDTA), reaction with anti-PE microbeads (anti-PE microbeads, Miltenyi Biotec GmbH, Bergisch Gladbach, Germany) for 15 minutes at 4 ° C, washing with cleaning solution, followed by magnetization column (Miltenyi Biotec GmbH, Bergisch) Only Sca-1 + cells were isolated by passing through Gladbach, Germany, MACS Separation Column, LS Columns Cat # 130-042-401. The steps of passing the magnetoactivity column were repeated four times to enhance the cell isolation purity.

실시예 2. 마우스 심근 미오신 경쇄-2v 프로모터에 DsRed 리포터유전자가 부착된 발현벡터의 제작Example 2 Construction of Expression Vector with DsRed Reporter Gene Attached to Mouse Myocardial Myosin Light Chain-2v Promoter

2-1. DsRed 리포터유전자 발현벡터로의 클로닝을 위한 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터의 증폭2-1. Amplification of the Mouse Myosin Light Chain-2v Promoter for Cloning into a DsRed Reporter Gene Expression Vector

마우스 C57BL/6J 게놈 DNA로부터 PCR을 통해 미오신 경쇄-2v 프로모터 염기서열(유전자은행 #NT_078458.5) 중 심근세포로 분화 시에 특이적인 발현을 유도할 수 있는 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터 부분을 증폭하기 위해 새로운 프라이머 쌍을 아래와 같이 제작한 후 PCR을 수행하였다. PCR 반응은 마우스 게놈 DNA에 XhoI 제한효소 서열을 포함하는 서열번호 4로 기재되는 프라이머, EcoRI 제한효소 서열을 포함하는 서열번호 5로 기재되는 프라이머, dNTP, 10× PCR 버퍼 및 Taq 중합효소를 첨가하여 94℃에서 5분 동안 반응하고, 94℃에서 30초, 56℃에서 40초, 72℃에서 40초동안 반응을 35회 수행한 후, 72℃에서 7분 동안 반응시켰다. 상기 PCR 반응 후 얻은 반응 산물을 전기영동한 결과 유전자은행 염기서열 정보에 상응하는 327 bp 크기의 DNA 절편임을 확인하였다(도 1).Amplifying the mouse myosin light chain-2v promoter moiety that can induce specific expression upon differentiation into cardiomyocytes in the myosin light chain-2v promoter sequence (GenBank # NT_078458.5) via PCR from mouse C57BL / 6J genomic DNA In order to prepare a new primer pair as follows, PCR was performed. PCR reactions were performed on mouse genomic DNA with a primer set forth in SEQ ID NO: 4 comprising an Xho I restriction enzyme sequence, a primer set forth in SEQ ID NO: 5 comprising an EcoR I restriction enzyme sequence, dNTP, 10 × PCR buffer and Taq polymerase. The reaction was performed at 94 DEG C for 5 minutes, 35 seconds at 94 DEG C, 40 seconds at 56 DEG C, and 40 seconds at 72 DEG C, followed by reaction at 72 DEG C for 7 minutes. As a result of electrophoresis of the reaction product obtained after the PCR reaction, it was confirmed that the DNA fragment had a size of 327 bp corresponding to the gene bank sequence information (FIG. 1).

마우스 MLC-2v 1F-XhoI : 5'-ctcgagTCCTCCTCCTCCTGGGTTAC-3' (서열번호 4)Mouse MLC-2v 1F- Xho I: 5'-ctcgagTCCTCCTCCTCCTGGGTTAC-3 '(SEQ ID NO: 4)

마우스 MLC-2v 1R-EcoRI : 5'-gaattcCCTCTGGAGAGTTCGAGGAG-3' (서열번호 5)Mouse MLC-2v 1R- EcoR I: 5'-gaattcCCTCTGGAGAGTTCGAGGAG-3 '(SEQ ID NO: 5)

PCR에 의해서 증폭된 327 bp의 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터 유전자 단편을 pGEM-T Easy 벡터(Promega) 내로 클로닝하였다. 도 2는 클로닝을 확인하기 위해 제한효소로 절단 후 327 bp 크기의 마우스 미오신 경쇄-2v 유전자 단편이 정확하게 클로닝 되었음을 확인한 것이고, T7/SP6 프라이머 위치를 이용하여 염기서열 분석을 한 결과, 미오신 경쇄-2v 프로모터 서열로 기재되는 염기서열을 가짐을 확인하였다.The 327 bp mouse myosin light chain-2v promoter gene fragment amplified by PCR was cloned into the pGEM-T Easy vector (Promega). FIG. 2 shows that the mouse myosin light chain-2v gene fragment having a size of 327 bp was correctly cloned after cleavage with a restriction enzyme to confirm cloning. As a result of sequencing using the T7 / SP6 primer position, the myosin light chain-2v was identified. It was confirmed to have a nucleotide sequence described as a promoter sequence.

2-2. 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터를 DsRed 리포터유전자 발현벡터로의 클로닝2-2. Cloning the Mouse Myosin Light Chain-2v Promoter into a DsRed Reporter Gene Expression Vector

상기 실시예 2-1에서 증폭한 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터 유전자를 프로모터가 없는 pDsRed-Express-1 벡터(Clontech, #632412)에 클로닝하였다. 구체적으로, 상기 실시예 2-1에서 증폭한 마우스 미오신 경쇄-2v 단편을 XhoI 및 EcoRI로 절단한 후 젤 회수 키트(gel elution kit, Quiagen)를 사용하여 정제한 후, 동일한 제한효소로 절단한 pDsRed-Express-1 벡터와의 리게이션(T4 DNA ligase, Promega)을 수행하여 마우스 미오신 경쇄-2v 프로모터와 리포터유전자인 DsRed를 포함하는 발현벡터를 제작하였다(도 3). 또한 발현벡터 내로 프로모터가 도입되었는지를 전기영동을 수행하여 확인하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다. The mouse myosin light chain-2v promoter gene amplified in Example 2-1 was cloned into a pDsRed-Express-1 vector (Clontech, # 632412) without a promoter. Specifically, the mouse myosin light chain-2v fragment amplified in Example 2-1 was digested with Xho I and EcoR I and purified using a gel elution kit (Quieagen), and then digested with the same restriction enzyme. One pDsRed-Express-1 vector was ligated (T4 DNA ligase, Promega) to produce an expression vector comprising a mouse myosin light chain-2v promoter and a reporter gene, DsRed (FIG. 3). In addition, it was confirmed by performing electrophoresis whether the promoter was introduced into the expression vector, the results are shown in FIG.

실시예 3. 래트 심근 미오신 경쇄-2v 프로모터에 DsRed 리포터 유전자가 부착된 발현벡터의 제작Example 3 Construction of Expression Vector with DsRed Reporter Gene Attached to Rat Myocardial Myosin Light Chain-2v Promoter

3-1. DsRed 리포터유전자 발현벡터로의 클로닝을 위한 래트 미오신 경쇄-2v 프로모터의 증폭3-1. Amplification of the Rat Myosin Light Chain-2v Promoter for Cloning into DsRed Reporter Gene Expression Vector

래트(Sprague-Dawley rat) 게놈 DNA로부터 PCR을 통해 미오신 경쇄-2v 프로 모터 염기서열(유전자은행 #RNU26708) 중 심근세포로 분화 시에 특이적인 발현을 유도할 수 있는 래트 미오신 경쇄-2v 프로모터 부분을 증폭하기 위해 새로운 프라이머 쌍을 아래와 같이 제작한 후 PCR을 수행하였다. PCR 반응은 래트 게놈 DNA에 XhoI 제한효소 서열을 포함하는 서열번호 6으로 기재되는 프라이머, EcoRI 제한효소 서열을 포함하는 서열번호 7로 기재되는 프라이머, dNTP, 10× PCR 버퍼 및 Taq 중합효소를 첨가하여 94℃에서 5분 동안 반응하고, 94℃에서 30초, 56℃에서 40초, 72℃에서 40초 동안 반응을 35회 수행한 후, 72℃에서 7분 동안 반응시켰다. 상기 PCR 반응 후 얻은 반응 산물을 전기영동한 결과 유전자은행 염기서열 정보에 상응하는 309 bp 크기의 DNA 절편임을 확인하였다(도 1). A portion of the rat myosin light chain-2v promoter that can induce specific expression upon differentiation into cardiomyocytes of the myosin light chain-2v promoter sequence (GenBank # RNU26708) via PCR from Sprague-Dawley rat genomic DNA. To amplify, a new primer pair was prepared as follows and PCR was performed. The PCR reaction was carried out using a primer described in SEQ ID NO: 6 comprising an Xho I restriction enzyme sequence, a primer described in SEQ ID NO: 7 comprising an EcoR I restriction enzyme sequence, dNTP, 10 × PCR buffer and Taq polymerase in rat genomic DNA. The reaction was performed at 94 ° C. for 5 minutes, 35 seconds at 94 ° C., 40 seconds at 56 ° C., and 40 seconds at 72 ° C., followed by reaction at 72 ° C. for 7 minutes. As a result of electrophoresis of the reaction product obtained after the PCR reaction, it was confirmed that the DNA fragment had a size of 309 bp corresponding to the gene bank sequence information (FIG. 1).

래트 MLC-2v 1F-XhoI : 5'-ctcgagTCCCTTCCTGGGTTACTTT-3' (서열번호 6)Rat MLC-2v 1F- Xho I: 5'-ctcgagTCCCTTCCTGGGTTACTTT-3 '(SEQ ID NO: 6)

래트 MLC-2v 1R-EcoRI : 5'-gaattcAGAATTCAAGGAGCCTGCTG-3' (서열번호 7)Rat MLC-2v 1R- EcoR I: 5'-gaattcAGAATTCAAGGAGCCTGCTG-3 '(SEQ ID NO: 7)

PCR에 의해서 증폭된 309 bp의 래트 미오신 경쇄-2v 프로모터 유전자 단편을 pGEM-T Easy 벡터내로 클로닝하였다. 도 2는 클로닝을 확인하기 위해 제한효소로 절단 후 309 bp 크기의 래트 미오신 경쇄-2v 유전자 단편이 정확하게 클로닝 되었음을 확인한 것이고, T7/SP6 프라이머 위치를 이용하여 염기서열 분석을 한 결과, 미오신 경쇄-2v 프로모터 서열로 기재되는 염기서열을 가짐을 확인하였다.The 309 bp rat myosin light chain-2v promoter gene fragment amplified by PCR was cloned into the pGEM-T Easy vector. Figure 2 shows that the 309 bp rat myosin light chain-2v gene fragment was correctly cloned after cleavage with restriction enzymes to confirm cloning, and sequence analysis using T7 / SP6 primer position revealed that myosin light chain-2v. It was confirmed to have a nucleotide sequence described as a promoter sequence.

3-2. 래트 미오신 경쇄-2v 프로모터를 DsRed 리포터유전자 발현벡터로의 클로닝3-2. Cloning the Rat Myosin Light Chain-2v Promoter into a DsRed Reporter Gene Expression Vector

상기 실시예 3-1에서 증폭한 래트 미오신 경쇄-2v 프로모터 유전자를 프로모터가 없는 pDsRed-Express-1 벡터에 클로닝하였다. 구체적으로, 상기 실시예 3-1에서 증폭한 래트 미오신 경쇄-2v 단편을 XhoI 및 EcoRI로 절단한 후 젤 회수 키트를 사용하여 정제한 후, 동일한 제한효소로 절단한 pDsRed-Express-1 벡터와의 리게이션을 수행하여 래트 미오신 경쇄-2v 프로모터와 리포터유전자인 DsRed를 포함하는 발현벡터를 제작하였다(도 4). 또한 발현벡터 내로 프로모터가 도입되었는지를 전기영동을 수행하여 확인하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.The rat myosin light chain-2v promoter gene amplified in Example 3-1 was cloned into a pDsRed-Express-1 vector without a promoter. Specifically, the pDsRed-Express-1 vector digested with the same restriction enzyme after cleavage of the rat myosin light chain-2v fragment amplified in Example 3-1 with Xho I and EcoR I and then purified using a gel recovery kit. The ligation was performed to prepare an expression vector comprising the rat myosin light chain-2v promoter and the reporter gene DsRed (FIG. 4). In addition, it was confirmed by performing electrophoresis whether the promoter was introduced into the expression vector, the results are shown in FIG.

실시예 4. 마우스 심근 트로포닌-I 프로모터에 EGFP 리포터유전자가 부착된 발현벡터의 제작Example 4 Preparation of Expression Vector with EGFP Reporter Gene Attached to Mouse Myocardial Troponin-I Promoter

4-1. EGFP 리포터유전자 발현벡터로의 클로닝을 위한 심근 트로포닌-I 프로모터의 증폭4-1. Amplification of Myocardial Troponin-I Promoter for Cloning into EGFP Reporter Gene Expression Vector

마우스 C57BL/6J 게놈 DNA로부터 PCR을 통해 마우스 심근 트로포닌-I 프로모터 염기서열(유전자은행 #NT_039413.7) 중 심근세포로 분화 시에 특이적인 발현을 유도할 수 있는 마우스 심근 트로포닌-I 프로모터 부분을 증폭하기 위해 새로운 프라이머 쌍을 아래와 같이 제작한 후 PCR을 수행하였다. PCR 반응은 마우스 게놈 DNA에 SacI 제한효소 서열을 포함하는 서열번호 8로 기재되는 프라이머, KpnI 제한효소 서열을 포함하는 서열번호 9로 기재되는 프라이머, dNTP, 10× PCR 버퍼 및 Taq 중합효소를 첨가하여 94℃에서 5분 동안 반응하고, 94℃에서 30초, 56℃에서 40초, 72℃에서 40초 동안 반응을 35회 수행한 후, 72℃에서 7분 동안 반응시켰다. 상기 PCR 반응 후 얻은 반응 산물을 전기영동한 결과 유전자은행 염기서열 정보에 상응하는 388 bp 크기의 DNA 절편임을 확인하였다(도 1).Mouse myocardial troponin-I promoter portion capable of inducing specific expression upon differentiation into cardiomyocytes of the mouse cardiomyocytes troponin-I promoter sequence (GenBank # NT_039413.7) via PCR from mouse C57BL / 6J genomic DNA. In order to amplify the new primer pairs were prepared as follows and PCR was performed. The PCR reaction was carried out using a primer described in SEQ ID NO: 8 containing a Sac I restriction enzyme sequence, a primer described in SEQ ID NO: 9 comprising a Kpn I restriction enzyme sequence, dNTP, 10 × PCR buffer and Taq polymerase in mouse genomic DNA. The reaction was performed at 94 ° C. for 5 minutes, 35 seconds at 94 ° C., 40 seconds at 56 ° C., and 40 seconds at 72 ° C., followed by reaction at 72 ° C. for 7 minutes. As a result of electrophoresis of the reaction product obtained after the PCR reaction, it was confirmed that the DNA fragment had a size of 388 bp corresponding to the gene bank sequencing information (FIG. 1).

cTn-I 1F-SacI : 5'-agtagagctcGGCATGGATTTCTGGGTATG-3' (서열번호 8)cTn-I 1F- Sac I: 5'-agtagagctcGGCATGGATTTCTGGGTATG-3 '(SEQ ID NO: 8)

cTn-I 1R-KpnI : 5'-atagggtaccCTCCAGAGGCAGAGAACAGG-3' (서열번호 9) cTn-I 1R- Kpn I: 5' -atagggtaccCTCCAGAGGCAGAGAACAGG-3 '( SEQ ID NO: 9)

PCR에 의해서 증폭된 388 bp의 심근 트로포닌-I 프로모터 유전자 단편을 EcoRV 제한효소로 절단 후 CIAP 처리된 pBlueScript II SK(+) 벡터(Stratagene)내로 클로닝 하였다. 도 2는 클로닝을 확인하기 위해 제한효소로 절단 후 388 bp 크기의 심근 트로포닌-I 유전자 단편이 정확하게 클로닝 되었음을 확인한 것이고, T7/SP6 프라이머 위치를 이용하여 염기서열 분석을 한 결과, 심근 트로포닌-I 프로모터 서열로 기재되는 염기서열을 가짐을 확인하였다.The 388 bp myocardial troponin-I promoter gene fragment amplified by PCR was digested with EcoR V restriction enzyme and cloned into CIAP treated pBlueScript II SK (+) vector (Stratagene). Figure 2 shows that 388 bp myocardial troponin-I gene fragment was correctly cloned after cleavage by restriction enzyme to confirm cloning, and sequence analysis using T7 / SP6 primer position, myocardial troponin- It was confirmed to have the nucleotide sequence described as the I promoter sequence.

4-2. 심근 트로포닌-I 프로모터를 EGFP 리포터유전자 발현벡터로의 클로닝4-2. Cloning Myocardial Troponin-I Promoter into EGFP Reporter Gene Expression Vector

상기 실시예 4-1에서 증폭한 심근 트로포닌-I 프로모터 유전자를 프로모터 없이 리포터유전자 서열로만 구성된 pEGFP-1 벡터에 클로닝하였다. 구체적으로, 상기 실시예 4-1에서 증폭한 심근 트로포닌-I 단편을 XhoI 및 BamHI으로 절단한 후 젤 회수 키트를 사용하여 정제한 후, 동일한 제한효소로 절단한 pEGFP-1 벡터와의 리게이션을 수행하여 심근 트로포닌-I 프로모터와 리포터유전자인 EGFP를 포함하는 발현벡터를 제작하였다(도 5). 또한 발현벡터 내로 프로모터가 도입되었는지를 전 기영동을 수행하여 확인하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.The myocardial troponin-I promoter gene amplified in Example 4-1 was cloned into a pEGFP-1 vector consisting of a reporter gene sequence without a promoter. Specifically, the myocardial troponin-I fragment amplified in Example 4-1 was digested with Xho I and BamH I, purified using a gel recovery kit, and then purified with the same restriction enzyme pEGFP-1 vector. The ligation was performed to prepare an expression vector containing the myocardial troponin-I promoter and the reporter gene EGFP (FIG. 5). In addition, it was confirmed by performing electrophoresis whether the promoter was introduced into the expression vector, the results are shown in FIG.

실시예 5. 마우스 심근 트로포닌-I 프로모터에 DsRed 리포터유전자가 부착된 발현벡터의 제작Example 5 Construction of Expression Vector with DsRed Reporter Gene Attached to Mouse Myocardial Troponin-I Promoter

상기 실시예 4-2를 통해 구축된 심근 트로포닌-I 프로모터에 EGFP가 부착된 발현벡터에서 SacI/EcoRI 제한효소 처리에 의해 심근 트로포닌-I 프로모터 부분(SacI-cTn-I-EcoRI)을 절단한 후 젤 회수 키트를 사용하여 정제하였다. 동일한 제한효소로 절단한 pDsRed-Express-1 벡터와의 리게이션을 수행하여 388 bp 심근 트로포닌-I 프로모터를 리포터유전자인 pDsRed-Express-1의 SacI/EcoRI에 삽입된 발현벡터를 제작하였다(도 6). 또한 발현벡터 내로 프로모터가 도입되었는지를 전기영동을 수행하여 확인하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.Myocardial troponin-I promoter portion ( Sac I-cTn-I- EcoR) by Sac I / EcoR I restriction enzyme treatment in an expression vector having EGFP attached to the myocardial troponin-I promoter constructed in Example 4-2. I) was cut and purified using a gel recovery kit. The expression vector in which 388 bp myocardial troponin-I promoter was inserted into Sac I / EcoR I of the reporter gene pDsRed-Express-1 was digested with the pDsRed-Express-1 vector digested with the same restriction enzyme. (FIG. 6). In addition, it was confirmed by performing electrophoresis whether the promoter was introduced into the expression vector, the results are shown in FIG.

실시예 6. Sca-1+ 골수 중간엽세포 내로 심근세포 특이 발현벡터의 도입 후 심근세포 분화의 특이성 검증Example 6 Verification of specificity of cardiomyocyte differentiation after introduction of cardiomyocyte specific expression vector into Sca-1 + bone marrow mesenchymal cells

DNA 도입효율을 증진시키기 위해 항생제를 포함하지 않은 10% 우태아혈청을 함유한 DMEM 배지를 사용하여 실시예 1에 의해 분리한 Sca-1+ 골수 중간엽 줄기세포(2× 104 세포/well)를 0.1% 젤라틴 코팅된 커버슬립이 놓인 24-well 세포 용기에 접종하였다. 배양 24 시간 후에 도 3, 4, 5에서 구축한 각각 1 ug 농도의 심근세포 프로모터 발현벡터(mMLC-DsRed, rMLC-DsRed, cTn-I-EGFP)를 50 ul의 Opti-Mem 배양 액(Invitrogen)에 혼합한 후 5분 동안 반응시켰다. 2 ul의 리포펙타민 (Lipofectamine 2000, Invitrogen) 용액과 50 ul의 Opti-Mem 배양액을 혼합한 후 5분 동안 반응시켰다. 발현벡터와 리포펙타민 용액을 혼합한 후 상온에서 20분 동안 반응시킨 후 Sca-1+ 골수 중간엽 줄기세포가 접종된 배양용액 내로 첨가한 후 48시간 동안 배양하였다. 48시간 후에 DMEM + 10% 우태아혈청을 포함한 배양액으로 2회 세정 후에 1 μM 농도로 5-아자시티딘을 처리한 후 14일 동안 배양하여 심근세포로의 분화를 유도하였다. 5-아자시티딘을 함유한 배양액은 3일마다 교환하였다.Sca-1 + bone marrow mesenchymal stem cells (2 × 10 4 cells / well) isolated by Example 1 using DMEM medium containing 10% fetal bovine serum without antibiotics to enhance DNA transduction efficiency Were inoculated into 24-well cell containers placed with 0.1% gelatin coated coverslips. After 24 hours of incubation, the cardiomyocyte promoter expression vectors (mMLC-DsRed, rMLC-DsRed, and cTn-I-EGFP) of 1 ug, respectively, constructed in FIGS. After mixing to react for 5 minutes. 2 ul of lipofectamine (Lipofectamine 2000, Invitrogen) solution and 50 ul of Opti-Mem culture were mixed and allowed to react for 5 minutes. After mixing the expression vector and lipofectamine solution, the reaction was performed at room temperature for 20 minutes, and then cultured for 48 hours after addition into the culture solution inoculated with Sca-1 + bone marrow mesenchymal stem cells. After 48 hours, the medium containing DMEM + 10% fetal bovine serum was washed twice, treated with 5-azacytidine at a concentration of 1 μM, and then cultured for 14 days to induce differentiation into cardiomyocytes. Cultures containing 5-azacytidine were exchanged every 3 days.

심근세포 프로모터에 발현되는 리포터 유전자가 심근세포로 분화된 세포에서만 특이적인 발현을 나타내는가를 확인하기 위해 0.1% 젤라틴 코팅된 커버슬립위에 부착된 Sca-1+ 골수 중간엽 줄기세포를 심근세포 특이 항체를 사용한 면역염색법에 의해 확인하였다. 구체적으로 분화 처리된 Sca-1+ 골수 중간엽 줄기세포를 2% 파라포름알데히드 고정액으로 15분 처리, PBS + 0.1% Tween20(PBST) 용액으로 세정, 0.25% Triton X-100 용액으로 30분 동안 처리, PBST 용액으로 세정, 5% 염소 혈청으로 1시간 배양, 1차 항체인 미오신 경쇄-2v 항체 (Simga) 및 트로포닌-IC 항체(Santa Cruz Biotechnology)를 사용하여 1시간 배양, PBST 용액으로 세정, 2차 항체인 Alexa 488 항체(Molecular Probes, Eugene, OR, USA) 또는 Cy3 항체(Zymed Laboratories Inc., San Francisco, USA)와 1시간 배양, PBST 용액으로 세정, 핵염색을 위해 DAPI 용액과 1시간 배양, PBST 용액으로 세정 후 형광현미경하에서 형광신호의 강도를 유지하기 위한 마운팅 용액을 사용하여 시료를 준비한 후 형광현미경하에서 관찰하였다(도 8).To determine whether the reporter gene expressed in the cardiomyocyte promoter showed specific expression only in cells differentiated into cardiomyocytes, Sca-1 + bone marrow mesenchymal stem cells attached to 0.1% gelatin-coated coverslip were subjected to cardiomyocyte-specific antibody. It confirmed by the immunostaining method used. Specifically, differentiated Sca-1 + bone marrow mesenchymal stem cells were treated with 2% paraformaldehyde fixative for 15 minutes, washed with PBS + 0.1% Tween20 (PBST) solution, and treated with 0.25% Triton X-100 solution for 30 minutes. , Washed with PBST solution, incubated for 1 hour with 5% goat serum, incubated for 1 hour using myosin light chain-2v antibody (Simga) and troponin-IC antibody (Santa Cruz Biotechnology), primary antibody, washed with PBST solution, 1 hour incubation with secondary antibody Alexa 488 antibody (Molecular Probes, Eugene, OR, USA) or Cy3 antibody (Zymed Laboratories Inc., San Francisco, USA), washed with PBST solution, 1 hour with DAPI solution for nuclear staining After culturing and washing with PBST solution, a sample was prepared using a mounting solution for maintaining the intensity of the fluorescence signal under fluorescence microscopy and observed under fluorescence microscopy (FIG. 8).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 줄기세포가 심근세포계통으로 분화되었는가를 탐지할 수 있는 심근세포 특이 프로모터 서열에 EGFP 또는 DsRed 리포터유전자가 부착된 발현벡터들을 구축할 수 있으며, 구축된 발현벡터를 줄기세포로 도입한 후 5-아자시티딘 처리에 의해 심근세포로 분화를 유도하고, 이어 리포터유전자의 발현이 심근세포로 분화된 세포에서만 발현되어짐을 면역염색법에 의해 확인함으로써, 줄기세포가 심근세포계통으로 분화되었는가를 탐지할 수 있음을 입증하였다. 따라서 본 발명에서 구축한 심근세포 특이적 발현벡터는 심근세포의 분화를 특이적으로 반영할 수 있음을 나타내어 심혈관질환의 세포 치료 연구에 크게 기여할 것으로 생각된다. 또한, 본 발명에 의해 개발된 심근세포 분화 탐지 기술과 분자영상 기술과의 접목에 의해 비침습적인 생체 내 줄기세포 분화, 운명 연구 등을 통해 줄기세포 치료의 효능 및 안전성 확보에 크게 기여할 수 있을 것이다.As described above, according to the present invention, expression vectors having an EGFP or DsRed reporter gene attached to a cardiomyocyte specific promoter sequence capable of detecting whether stem cells have been differentiated into a cardiomyocyte system can be constructed. After introduction into stem cells, differentiation into cardiomyocytes was induced by 5-azacytidine treatment, and then stem cells were identified by immunostaining to express reporter gene expression only in cells differentiated into cardiomyocytes. It has been demonstrated that it can detect whether it has differentiated into a lineage. Therefore, the cardiomyocyte-specific expression vector constructed in the present invention shows that it can specifically reflect the differentiation of cardiomyocytes, and is expected to contribute greatly to the study of cell therapy of cardiovascular diseases. In addition, by integrating the cardiomyocyte differentiation detection technology and molecular imaging technology developed by the present invention, non-invasive in vivo stem cell differentiation, fate research, etc. will greatly contribute to securing the efficacy and safety of stem cell treatment. .

도 1은 본 발명에 따른 심근세포 특이적 발현을 유도하는 프로모터(mMLC, cTn-I, rMLC)를 게놈 DNA를 사용하여 PCR에 의해 증폭한 후, 예측된 크기의 DNA 절편이 생성되었음을 전기영동에 의해 확인한 사진이다: 레인 M은 100 bp DNA 래더 사이즈 마커.Figure 1 is amplified by PCR using genomic DNA promoter (mMLC, cTn-I, rMLC) inducing cardiomyocyte specific expression according to the present invention, electrophoresis that the DNA fragment of the expected size was produced Photograph confirmed by: Lane M is 100 bp DNA ladder size marker.

도 2는 본 발명에 따른 PCR에 의해 증폭된 심근세포 특이적 발현을 유도하는 프로모터(mMLC, cTn-I, rMLC)들이 TA 클로닝벡터인 pGEM-T Easy 내로 클로닝 되었음을 제한효소로 절단 후 전기영동에 의해 확인한 사진이다: 레인 M은 100 bp DNA 래더 사이즈 마커.Figure 2 shows that promoters (mMLC, cTn-I, rMLC) inducing cardiomyocyte specific expression amplified by PCR according to the present invention was cloned into pGEM-T Easy, which is a TA cloning vector. Photograph confirmed by: Lane M is 100 bp DNA ladder size marker.

도 3은 본 발명에 따른 재조합 발현벡터 pDsRed-Express-1/mMLC의 개열지도이다.3 is a cleavage map of the recombinant expression vector pDsRed-Express-1 / mMLC according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 재조합 발현벡터 pDsRed-Express-1/rMLC의 개열지도이다.4 is a cleavage map of the recombinant expression vector pDsRed-Express-1 / rMLC according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 재조합 발현벡터 pEGFP/cTn-1의 개열지도이다.5 is a cleavage map of the recombinant expression vector pEGFP / cTn-1 according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 재조합 발현벡터 pDsRed-Express-1/cTn-1의 개열지도이다.6 is a cleavage map of the recombinant expression vector pDsRed-Express-1 / cTn-1 according to the present invention.

도 7은 pEGFP-1 또는 pDsRed-Express-1 벡터내로 클로닝 된 심근세포 프로모터 (mMLC, rMLC, cTn-I)를 제한효소를 사용하여 절단한 후 전기영동에 의해 확인한 사진이다: pDsRed-Express-1 벡터 내로 클로닝 된 레인 M은 λ/HindIII 사이즈 마커. pEGFP-1 벡터내로 클로닝 된 레인 M은 100 bp DNA 래더 사이즈 마커.Figure 7 is a photogram confirmed by electrophoresis after cleavage of a cardiomyocyte promoter (mMLC, rMLC, cTn-I) cloned into a pEGFP-1 or pDsRed-Express-1 vector using restriction enzymes: pDsRed-Express-1 Lane M cloned into the vector is a λ / Hind III size marker. Lane M cloned into pEGFP-1 vector is a 100 bp DNA ladder size marker.

도 8은 본 발명에 따른 심근세포 특이적 발현을 유도하는 프로모터(mMLC, rMLC, cTn-I)에 표지유전자인 DsRed와 EGFP가 부착된 발현벡터를 Sca-1+ 중간엽 줄기세포 내로 도입한 후 5-아자시티딘 처리에 의해 심근세포로의 분화를 유도한 후 리포터 유전자를 발현하는 세포가 심근세포 특이항체들과 동시에 염색되어지는 것을 검증하기 위해 면역염색을 실시한 사진이다.Figure 8 is after the introduction of the expression vector DsRed and EGFP marker vector attached to the Sca-1 + mesenchymal stem cells promoters (mMLC, rMLC, cTn-I) inducing cardiomyocyte specific expression according to the present invention After inducing differentiation into cardiomyocytes by 5-azacytidine treatment, immunostaining was performed to verify that the cells expressing reporter genes were simultaneously stained with cardiomyocyte specific antibodies.

<110> Korea University Industry and Academy Cooperation Foundation <120> Expression vectors for monitering differentiation of mesenchymal stem cell into the cardiomyogenic lineage, and monitering methods of differentiating into the cardiomyogenic lineage by using the same <160> 9 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 327 <212> DNA <213> Mus musculus <400> 1 tcctcctcct cctgggttac tcttccccat tagacaatgg cagggaagag agcacacccc 60 atcatcccca ggccaggccc cagccactga ctctttaacc ttgaaggcat ttttgggtct 120 cacgtgtcca cccaggcggg tggccgcctt tgagcagctc ttacttcaga agaacggcat 180 ggagtggggg gtggggggct taggtggcct ccgcctcacc tacaactgcc aaaagtggtc 240 atggggttat ttttaacccc aggggagagg tatttattgt tccacagcag gggcagaggc 300 cagcaggctc ctcgaactct ccagagg 327 <210> 2 <211> 309 <212> DNA <213> Rattus norvegicus <400> 2 tccccttcct gggttacttt tccccattag acaatggcag gacccagagc acagagcatc 60 gttcccaggc caggccccag ccactgtctc tttaaccttg aaggcatttt tgggtctcac 120 gtgtccaccc aggcgggtgt cggactttga acggctctta cttcagaaga acggcatggg 180 gtgggggggc ttaggtggcc tctgcctcac ctacaactgc caaaagtggt catggggtta 240 tttttaaccc cagggaagag gtatttattg ttccacagca ggggccggcc agcaggctcc 300 ttgaattct 309 <210> 3 <211> 388 <212> DNA <213> Mus musculus <400> 3 ggcatggatt tctgggtatg aacatgggaa gctgaagtct agactcttgg atttgagaga 60 agagggacct tgctccgggt tttcctaagt ttgagggagg agggagctgg ggcgctagag 120 tcaaaggagg aggggtgtag atcctgggca ccttggttga cccaactgga gctttgcaca 180 cggctcccct cacaccctgt tatcgcttat cctgggcagg ggaggagaca gcagtatatt 240 tagtctttgt cctcgcccct tatctcagtg tcctcagtga ggcttgagca gcccagagga 300 aacccaacct ctagagacct ccaaggtcac cagggacacc cttccaggac cctccaggaa 360 tctccgatcc tgttctctgc ctctggag 388 <210> 4 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for mMLC <400> 4 ctcgagtcct cctcctcctg ggttac 26 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for mMLC <400> 5 gaattccctc tggagagttc gaggag 26 <210> 6 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for rMLC <400> 6 ctcgagtccc ttcctgggtt acttt 25 <210> 7 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for rMLC <400> 7 gaattcagaa ttcaaggagc ctgctg 26 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for cTn-I <400> 8 agtagagctc ggcatggatt tctgggtatg 30 <210> 9 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for cTn-I <400> 9 atagggtacc ctccagaggc agagaacagg 30 <110> Korea University Industry and Academy Cooperation Foundation <120> Expression vectors for monitering differentiation of mesenchymal          stem cell into the cardiomyogenic lineage, and monitering methods          of differentiating into the cardiomyogenic lineage by using the          same <160> 9 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 327 <212> DNA <213> Mus musculus <400> 1 tcctcctcct cctgggttac tcttccccat tagacaatgg cagggaagag agcacacccc 60 atcatcccca ggccaggccc cagccactga ctctttaacc ttgaaggcat ttttgggtct 120 cacgtgtcca cccaggcggg tggccgcctt tgagcagctc ttacttcaga agaacggcat 180 ggagtggggg gtggggggct taggtggcct ccgcctcacc tacaactgcc aaaagtggtc 240 atggggttat ttttaacccc aggggagagg tatttattgt tccacagcag gggcagaggc 300 cagcaggctc ctcgaactct ccagagg 327 <210> 2 <211> 309 <212> DNA <213> Rattus norvegicus <400> 2 tccccttcct gggttacttt tccccattag acaatggcag gacccagagc acagagcatc 60 gttcccaggc caggccccag ccactgtctc tttaaccttg aaggcatttt tgggtctcac 120 gtgtccaccc aggcgggtgt cggactttga acggctctta cttcagaaga acggcatggg 180 gtgggggggc ttaggtggcc tctgcctcac ctacaactgc caaaagtggt catggggtta 240 tttttaaccc cagggaagag gtatttattg ttccacagca ggggccggcc agcaggctcc 300 ttgaattct 309 <210> 3 <211> 388 <212> DNA <213> Mus musculus <400> 3 ggcatggatt tctgggtatg aacatgggaa gctgaagtct agactcttgg atttgagaga 60 agagggacct tgctccgggt tttcctaagt ttgagggagg agggagctgg ggcgctagag 120 tcaaaggagg aggggtgtag atcctgggca ccttggttga cccaactgga gctttgcaca 180 cggctcccct cacaccctgt tatcgcttat cctgggcagg ggaggagaca gcagtatatt 240 tagtctttgt cctcgcccct tatctcagtg tcctcagtga ggcttgagca gcccagagga 300 aacccaacct ctagagacct ccaaggtcac cagggacacc cttccaggac cctccaggaa 360 tctccgatcc tgttctctgc ctctggag 388 <210> 4 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for mM LC <400> 4 ctcgagtcct cctcctcctg ggttac 26 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for mM LC <400> 5 gaattccctc tggagagttc gaggag 26 <210> 6 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for rMLC <400> 6 ctcgagtccc ttcctgggtt acttt 25 <210> 7 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for rMLC <400> 7 gaattcagaa ttcaaggagc ctgctg 26 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for cTn-I <400> 8 agtagagctc ggcatggatt tctgggtatg 30 <210> 9 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for cTn-I <400> 9 atagggtacc ctccagaggc agagaacagg 30  

Claims (9)

심근세포 특이적 발현을 유도하는 프로모터 및 이와 작동가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 심근세포로의 분화 모니터링용 재조합 발현벡터.A recombinant expression vector for monitoring differentiation into cardiomyocytes comprising a promoter inducing cardiomyocyte specific expression and a reporter gene operably linked thereto. 제 1항에 있어서, 상기 심근세포 특이적 발현을 유도하는 프로모터는 서열번호 1을 갖는 마우스 미오신 경쇄 2v 프로모터, 서열번호 2를 갖는 래트 미오신 경쇄 2v 프로모터 또는 서열번호 3의 심근 트로포닌I 프로모터인 것을 특징으로 하는 재조합 발현벡터.According to claim 1, wherein the promoter for inducing cardiomyocyte specific expression is a mouse myosin light chain 2v promoter having SEQ ID NO: 1, rat myosin light chain 2v promoter having SEQ ID NO: 2 or myocardial troponin I promoter of SEQ ID NO: 3 Characterized by a recombinant expression vector. 제 1항에 있어서, 상기 리포터 유전자는 녹색형광단백질(green fluorescence protein), 청색형광단백질(blue fluorescence protein), 황색형광단백질(yellow fluorescence protein) 및 적색형광단백질(red fluorescence protein)의 유전자로 구성된 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 재조합 발현벡터.According to claim 1, wherein the reporter gene is a group consisting of genes of green fluorescence protein (green fluorescence protein), blue fluorescence protein (blue fluorescence protein), yellow fluorescence protein (red fluorescence protein) and red fluorescence protein (red fluorescence protein) Recombinant expression vector, characterized in that selected from. 제 1항에 있어서, 상기 발현벡터는 도 3의 개열지도를 갖는 pDsRed-Express-1/mMLC, 도 4의 개열지도를 갖는 pDsRed-Express-1/rMLC, 도 5의 개열지도를 갖는 pEGFP-1/cTn-1 및 도 6의 개열지도를 갖는 pDsRed-Express-1/cTn-1으로 구성된 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 재조합 발현벡터.According to claim 1, wherein the expression vector pDsRed-Express-1 / mMLC having a cleavage map of Figure 3, pDsRed-Express-1 / rMLC having a cleavage map of Figure 4, pEGFP-1 having a cleavage map of Figure 5 Recombinant expression vector, characterized in that selected from the group consisting of / cTn-1 and pDsRed-Express-1 / cTn-1 having a cleavage map of FIG. 제 1항에 따른 재조합 발현벡터가 형질도입되어 심근세포로의 분화 시 리포터 유전자가 발현되는 골수유래 중간엽 줄기세포.Bone marrow-derived mesenchymal stem cells wherein the reporter gene is expressed when the recombinant expression vector according to claim 1 is transduced and differentiated into cardiomyocytes. 하기 단계들을 포함하는 심근세포로의 분화를 모니터링하는 방법:A method for monitoring differentiation into cardiomyocytes comprising the following steps: a) 중간엽 줄기세포를 준비하는 단계;a) preparing mesenchymal stem cells; b) 제 1항에 따른 재조합 발현벡터를 상기 준비된 줄기세포에 형질도입 시키는 단계; 및b) transducing the recombinant expression vector according to claim 1 to the prepared stem cells; And c) 상기 형질도입된 줄기세포에서 리포터 유전자의 발현 여부를 확인하는 단계.c) confirming the expression of the reporter gene in the transduced stem cells. 서열번호 4 및 5를 갖는 마우스 미오신 경쇄 2v 프로모터를 증폭하기 위한 프라이머 세트.A primer set for amplifying the mouse myosin light chain 2v promoter having SEQ ID NOs: 4 and 5. 서열번호 6 및 7을 갖는 래트 미오신 경쇄 2v 프로모터를 증폭하기 위한 프라이머 세트.A primer set for amplifying the rat myosin light chain 2v promoter having SEQ ID NOs: 6 and 7. 서열번호 8 및 9를 갖는 심근 트로포닌I 프로모터를 증폭하기 위한 프라이머 세트.A primer set for amplifying the myocardial troponin I promoter with SEQ ID NOs: 8 and 9.
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