KR20110053105A - Reporter system comprising dual promoter and methods for analyzing the differentiation of embryonic stem cells into neural lineage - Google Patents

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KR20110053105A
KR20110053105A KR1020090109926A KR20090109926A KR20110053105A KR 20110053105 A KR20110053105 A KR 20110053105A KR 1020090109926 A KR1020090109926 A KR 1020090109926A KR 20090109926 A KR20090109926 A KR 20090109926A KR 20110053105 A KR20110053105 A KR 20110053105A
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KR1020090109926A
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조이숙
손미영
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한국생명공학연구원
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Abstract

PURPOSE: A reporter system for detecting single or double promoter transcription activity using Sox3 promoter and Nestin promoter is provided to quickly and accurately detect differentiation process. CONSTITUTION: A composition for detecting promoter activity for detect differentiation from embryonic stem cells to nervous cells contains an agent for measuring Sox3 promoter and Nestin promoter activities. The embryonic stem cells are derived from human. The agent for measuring the promoter activities contains: Sox3 promoter; a reporter gene which is operatively linked to Sox3 promoter; Nestin promoter; and a reporter gene which is operatively linked to Nestin promoter.

Description

이중 프로모터를 포함하는 리포터 시스템 및 이를 이용한 배아줄기세포의 신경계 분화 탐지 방법{Reporter system comprising dual promoter and methods for analyzing the differentiation of embryonic stem cells into neural lineage}Reporter system comprising dual promoter and methods for analyzing the differentiation of embryonic stem cells into neural lineage}

본 발명은 Sox3 프로모터와 Nestin 프로모터를 이용한 단일 또는 이중 프로모터 전사 활성 검출을 위한 리포터 시스템을 이용하여 다분화능 줄기세포로부터 신경계(neural lineage) 세포로의 분화 여부를 탐지하는 방법에 관한 것으로, 상기 프로모터 활성 검출을 위한 조성물, 상기 조성물을 포함하는 프로모터 활성 검출용 키트, 상기 프로모터 활성을 조절하는 분화 조절제, 및 상기 분화 조절 후보 물질을 검색하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting the differentiation of pluripotent stem cells from neural lineage cells using a reporter system for detecting single or double promoter transcriptional activity using Sox3 promoter and Nestin promoter. A composition for detection, a kit for detecting a promoter activity comprising the composition, a differentiation regulator for regulating the promoter activity, and a method for searching for the differentiation control candidate.

최근 질환에 의해 파괴되거나 손상 받은 세포의 기능을 회복시키기 위한 방법으로 줄기세포를 이용한 세포 대체 요법(cell replacement therapy)이 근원적 치료법으로 제시되고 있다. 인간 줄기세포에서 유래한 분화세포는 손상 후 치료가 어려운 조직이나 세포의 복구 및 재생을 촉진시키는데 이용될 수 있는 중요한 생물학적 자원이 될 수 있으며 이에 대한 기술 개발 노력이 광범위하게 이루어지고 있다. 특히, 수정란의 발달과정 중 배반포 단계의 내세포괴로부터 확립된 인간배아줄기세 포는 특정 분화 환경이 주어지지 않는 한 미분화 상태로 계속해서 증식할 수 있으며, 체외배양조건에 따라 인체를 구성하는 거의 모든 조직의 세포로 분화할 수 있는 특성을 가지고 있기 때문에 세포치료제 개발의 중요한 세포 공급원으로 평가되고 있다. Recently, cell replacement therapy using stem cells has been suggested as a fundamental method for restoring the function of cells destroyed or damaged by disease. Differentiated cells derived from human stem cells can be an important biological resource that can be used to promote the repair and regeneration of tissues or cells that are difficult to treat after injury, and efforts for technology development have been extensively made. In particular, human embryonic stem cells established from blastocyst stage internal cell mass during the development of fertilized eggs can continue to proliferate in undifferentiated state, unless given a specific differentiation environment. Because of its ability to differentiate into tissue cells, it is evaluated as an important cell source for the development of cell therapies.

신경줄기세포/신경전구세포는 증식을 계속하는 능력 즉 자기복제능력을 가지고 있으며, 중추신경계를 구성하는 신경세포, 성상세포(astrocyte), 희소돌기아교세포 (Oligodendrocyte)등의 세 가지 구성 세포로 분화하는 다분화 능력을 가진 미분화세포라 정의할 수 있다. 신경줄기세포는 특정한 신경계 세포를 만들어 내는 신경전구세포나 글리아전구세포의 단계를 거쳐서 신경세포/뉴런이나 글리아세포로 분화한다. 따라서 이들 신경세포나 글리아세포로 분화 유도하는 기전이나 제어기전의 연구는 신경계 발생의 연구에서만 아니라 뇌질환 발병기전 연구와 뇌질환 치료전략에서도 대단히 중요한 비중을 차지한다.Neural stem cells / neuronal progenitor cells have the ability to continue proliferation, that is, self-replicating ability, and differentiate into three constituent cells such as neurons, asrocytes, and oligodendrocytes, which constitute the central nervous system. It can be defined as an undifferentiated cell with multipotent ability. Neural stem cells differentiate into neurons / neurons or glia cells through the steps of neural precursor cells or glia precursor cells that produce specific nervous system cells. Therefore, studies on the mechanisms or control mechanisms that induce differentiation into these neurons or glia cells are of great importance not only in the study of nervous system development, but also in the study of pathogenesis of brain diseases and strategies for treating brain diseases.

신경세포는 발생이 끝나면서 세포분열이 모두 종료되는 특징을 가지고 있는 바, 이후 성장기 동안에도 신경세포는 계속 분열하지 않아, 한번 손상되면 재생이 어렵다. 현재의 기술력으로는 뇌신경계 질환을 대상으로 한 세포치료법 개발을 위해 이용될 수 있는, 뇌 또는 신경조직에서 기원한 인간 성체줄기세포의 확보 및 공급이 거의 불가능한 실정으로 인간배아줄기세포로부터 분화된 신경계 세포는 이 분야 재생의료기술 개발의 중요한 세포 공급원이 될 수 있다. 이에 따라, 인간배아줄 기세포로부터 신경계 세포(구체적으로 신경줄기세포(neural stem cell)/신경전구세포(neural progenitor), 신경세포(neuronal cell), 성상세포(astrocyte) 또는 핍지세포(oligodendrocyte) 등, 이하에서 사용되는 용어 '신경계 세포'는 상기 세포를 모두 포함하는 개념임)로의 분화 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 양적, 질적으로 성능이 우수한 신경계 분화 세포를 수득할 수 있는 고효율 분화 유도 기술, 순수분리 기술, 선별 기술 등이 세포 치료제 개발 효율을 높이기 위해 병행하여 개발되고 있다.Neurons have the characteristic that all cell division ends when development occurs, the neurons do not continue to divide during the later growth period, once damaged is difficult to regenerate. With the current technology, it is almost impossible to secure and supply human adult stem cells originating from the brain or nerve tissue, which can be used to develop cell therapies for cerebral nervous system diseases. Cells may be an important source of cells in the development of regenerative medical technology in this field. Accordingly, neural cell cells (specifically neural stem cells / neural progenitors, neuronal cells, astrocytes or oligodendrocytes) from human embryonic stem cells are described below. The term 'nerve cells' is a concept that includes all of the cells) is being actively researched, high efficiency differentiation induction technology, pure separation, which can obtain quantitative and qualitatively superior neuronal differentiated cells Technology, screening technology, etc. are being developed in parallel to increase the efficiency of cell therapy development.

이에 본 발명에서는, 배아줄기세포에서 신경계세포로의 분화를 선택적, 효율적으로 판단할 수 방법을 개발하고자 예의 노력한 결과, 신경계 분화 유도 시 신경계 특이 마커(early marker)인 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터를 포함하는 형광발색 리포터 유전자의 전사활성을 탐지할 수 있는 인간배아줄기세포 안정세포주(stable cell line)을 확립하였고, 이를 이용하여 신경계 세포로의 분화를 탐지할 수 있는 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, in the present invention, as a result of intensive efforts to develop a method for selectively and efficiently determining differentiation of embryonic stem cells into neural cells, the Sox3 promoter and Nestin promoter, which are neuronal markers for inducing neural differentiation, are included. The human embryonic stem cell stable cell line capable of detecting the transcriptional activity of the fluorescent reporter gene was established, and the present invention was completed by developing a method capable of detecting differentiation into neuronal cells using the same.

본 발명의 목적은 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터 활성을 측정하는 제제를 포함하는, 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화 여부를 탐지하기 위한 프로모터 활성 검출용 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a Sox3 promoter And it provides a composition for detecting the promoter activity for detecting whether differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells, including an agent for measuring Nestin promoter activity.

본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 배아줄기세포를 제공하는 것이다.Another object of the present invention to provide an embryonic stem cell comprising the composition.

본 발명의 또 다른 목적은 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터의 활성 수준을 확인하여 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화 여부를 탐지하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a Sox3 promoter And to check the activity level of the Nestin promoter to provide a method for detecting whether differentiation from embryonic stem cells to nervous system cells.

본 발명의 또 다른 목적은 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터 활성을 증가 또는 감소시킴으로써 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화를 조절하는 방법 및 물질을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a Sox3 promoter And it provides a method and material for controlling the differentiation of embryonic stem cells from neuronal cells by increasing or decreasing Nestin promoter activity.

본 발명의 또 다른 목적은 배아줄기세포에 신경계 세포로의 분화를 조절할 것으로 예상되는 후보 물질을 처리하는 단계; 및 배아줄기세포에서 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터 다운스트림 유전자의 전사 활성 또는 상기 유전자에 의해 코딩 되는 단백질의 발현 정도를 측정하는 단계를 포함하는 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화 조절 물질 및 분자표적을 스크리닝하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to process a candidate substance that is expected to regulate differentiation into neuronal cells in embryonic stem cells; And Sox3 promoters in embryonic stem cells And it provides a method for screening differentiation regulating agents and molecular targets from embryonic stem cells to neuronal cells comprising the step of measuring the transcriptional activity of the Nestin promoter downstream gene or the expression of the protein encoded by the gene.

상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터의 활성을 측정하는 제제를 포함하는, 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화 여부를 탐지하기 위한 프로모터 활성 검출용 조성물에 관한 것이다.As one aspect for achieving the above object, the present invention provides Sox3 promoter And it relates to a composition for detecting the promoter activity for detecting whether differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells, including a preparation for measuring the activity of the Nestin promoter.

본 발명의 신경계세포로 분화되는 세포는 다분화능 또는 전분화능(multipotent or pluripotent) 줄기세포일 수 있으며, 바람직하게는 전분화능 줄기세포이다. 더욱 바람직하게 전분화능 세포는 배아줄기세포(ESCs)일 수 있으며, 상기 배아줄기세포는 야생형 배아줄기세포 또는 유전적으로 변형된 배아줄기세포를 모두 포함한다. 또한 본 발명의 다분화능 또는 전분화능의 세포는 인간, 영장류, 설치류 및 조류 등으로부터 유래할 수 있고, 구체적으로는 인간(human), 원숭이(monkeys), 돼지(pigs), 말(horses), 소(cows), 양(sheeps), 개(dogs), 고양이(cats), 생쥐(mice) 및 토끼(rabbits) 등의 모든 동물로부터 유래할 수 있으며, 바람직하게는 인간 유래이다.The cells differentiated into neural system cells of the present invention may be multipotent or pluripotent stem cells, and are preferably pluripotent stem cells. More preferably, pluripotent cells may be embryonic stem cells (ESCs), which include both wild-type embryonic stem cells or genetically modified embryonic stem cells. In addition, the multipotent or pluripotent cells of the present invention may be derived from humans, primates, rodents, birds, etc., specifically, humans, monkeys, pigs, horses, cattle (cows), sheep (sheeps), dogs (cats), mice (mice) and rabbits (rabbits) can be derived from all animals, preferably human origin.

본 발명의 신경계 세포로의 분화 여부를 검출하는데 이용될 수 있는 핵산 서열은 배아줄기세포로부터 신경계세포로 분화되는 세포에서 유의적으로 활성이 증가하는 핵산으로서, 바람직하게는 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터 서열이다. 상기 프로모터 서열은 NCBI를 통해 또는 당업계에 알려진 유전자 은행을 통해 용이하게 확보할 수 있으며, 구체적으로 인간의 Sox3 프로모터는 SRY (sex determining region Y)-box 3의 약칭으로 명명되는 유전자인 SRY 관련 X-linked 유전자의 업스트림(upstream)에 존재하는 프로모터이다. 또한 Sox3 프로모터는 전사 인자인 SOX (SRY-related HMG-box) 패밀리의 하나의 구성원으로서, 태아 발달 및 세포 운명을 결정하는데 관여하는 유전자에 대한 프로모터로서, Xq27.1에 위치하고 있으며, 상기 프로모터에 의해 코딩되는 단백질은 Sox3 단백질로 그 서열은 gene bank CAA50465로 정의되어 있고, 443개의 아미노산으로 이루어져 있다.Nucleic acid sequences that can be used to detect the differentiation into neuronal cells of the present invention is a nucleic acid of significantly increased activity in cells differentiated from embryonic stem cells to neuronal cells, preferably Sox3 promoter And Nestin promoter sequence. The promoter sequence can be easily obtained through the NCBI or through gene banks known in the art. Specifically, the human Sox3 promoter is a SRY-related X which is a gene named abbreviation for sex determining region Y (SRY) -box 3 It is a promoter present upstream of the -linked gene. The Sox3 promoter is also a member of the SOX (SRY-related HMG-box) family of transcription factors, and is a promoter for genes involved in determining fetal development and cell fate, and is located at Xq27.1. The protein to be encoded is a Sox3 protein whose sequence is defined as gene bank CAA50465 and consists of 443 amino acids.

Nestin 프로모터는 1q23.1에 존재하는 유전자에 대한 프로모터로서, 상기 프로모터에 의해 코딩되는 유전자는 NC_000001.9로 정의되고 있고 NES, FLJ21841 또는 Nbla00170로 명명되기도 한다. Nestin 프로모터에 의해 전사 활성을 나타내어 코딩되는 단백질은 NCBI reverence 서열번호 NP_006608.1으로 정의되어 있으며, 1621개의 아미노산 서열로 이루어져 있다. The Nestin promoter is a promoter for the gene present at 1q23.1, and the gene encoded by the promoter is defined as NC_000001.9 and may also be named NES, FLJ21841 or Nbla00170. The protein encoded and expressed by the Nestin promoter is defined by NCBI reverence sequence No. NP — 006608.1 and consists of 1621 amino acid sequences.

본 발명에서 사용되는 프로모터는 상기 프로모터를 구성하는 핵산 분자의 작용성 등가물을 포함하는 개념으로, 인위적인 변형에 의해 뉴클레오티드 일부 염기서열이 결실(deletion), 치환(substitution), 삽입(insertion) 또는 이들의 조합(combination)에 의해 변형된 변이체(variants), 또는 동일한 작용을 수행하는 상기 폴리뉴클레오티드의 작용성 단편(fragments)을 포함할 수 있다.Promoter used in the present invention includes the functional equivalent of the nucleic acid molecules constituting the promoter, the deletion, substitution, insertion or a portion of the nucleotide sequence by artificial modification Variants modified by combination, or functional fragments of said polynucleotides that perform the same function.

본 발명의 프로모터 다운스트림 유전자는, Sox3 프로모터 Nestin 프로모터 각각과 작동 가능하도록 연결된 유전자로서, 상기 프로모터의 활성을 측정할 수 있는 유전자이면 제한 없이 사용될 수 있고, 상기 활성이 유지되는 한 일부 서열이 변형, 결실, 친환, 삽입된 유전자를 모두 포함한다. 바람직하게 상기 유전자는 리포터 유전자이다The promoter downstream gene of the present invention is a Sox3 promoter And a gene operably linked to each of the Nestin promoters, and any gene capable of measuring the activity of the promoter may be used without limitation, and as long as the activity is maintained, some sequences include all modified, deleted, parental, and inserted genes. do. Preferably the gene is a reporter gene

또한, 본 발명의 상기 프로모터에 의해 코딩되는 단백질은, 본 발명의 프로모터 다운스트림(downstrean)에 위치한 유전자에 의해 코딩되는 폴리펩타이드로서, 배아줄기세포로부터 신경전구세포로의 분화 여부를 확인하는데 사용할 수 있는 한 천연의 아미노산 서열의 아미노산 잔기가 다른 잔기로 치환, 결실 및/또는 첨가되어 다양하게 변형된 형태일 수 있다. 바람직하게 상기 단백질은 리포터 단백질이다.In addition, the protein encoded by the promoter of the present invention is a polypeptide encoded by the gene located downstream of the promoter of the present invention, can be used to determine whether differentiation from embryonic stem cells to neural progenitor cells. As long as it is present, the amino acid residues of the natural amino acid sequence may be substituted, deleted, and / or added with other residues, to variously modified forms. Preferably the protein is a reporter protein.

Sox3 유전자는 신경세포 마커로 이용할 수 있으며, 또한 Sox3 유전자의 프로모터 활성에 대한 연구가 진행되었음에도 불구하고 (Gene 344 (2005), pp. 287 297.), Sox3 프로모터의 활성을 이용한 안정 세포주(stable cell line)나 형질전환 마우스(transgenic mouse)에 대한 연구는 이루어지지 않았다. Nestin 유전자의 경우에는 Nestin 유전자 자체를 초기 신경세포 마커 유전자로 이용하는 것은 널리 알려진 사실이며, Nestin 프로모터의 활성을 이용하여 GFP (녹색형광물질) 유전자의 발현을 통해 신경세포 분화를 확인하는 연구에 이용되고 있다. 특히 Nestin-GFP transgenic mouse는 신경세포 연구에서 빈번하게 이용되고 있다 (Neuroreport. 2000 Jun 26;11(9):1991-6.). 하지만, 초기 신경세포 마커이자, 신경 전구세포 (neural precursor) 마커인 Nestin 유전자의 프로모터 단독에 의한 다운스트림 유전자의 확인만으로는 완전하고 (terminal) 성숙된 (mature) 신경분화 세포를 분리하기 어려움에도 불구하고, 완전하고 성숙된 확인 방법으로서 특정 프로모터를 둘 이상 이용하는 방법 및 현재까지 이용되고 있는 다양한 마커 관련 서열 중 어느 서열을 선택하여 이들은 결합시키는 것이 효과적인지에 대해서는 어디에서도 개시하고 있지 못한 실정이다. 또한 선행문헌에서 인간 배아 생식세포 (Human embryonic germ cell)에서 Nestin 프로모터의 활성을 이용하여 신경세포로의 분화 탐색 이용 가능성을 제시하였다 (미국등록특허 제6,562,619호). 그러나, 이러한 결과들 역시, Sox3, Nestin 유전자 또는 프로모터에 대한 각각의 연구 결과일 뿐이고, 인간 배아줄기세포에서 연구 결과를 제시하고 있지도 못하다. 상기에 기술한 바와 같이 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터는 배아줄기세포가 신경세포로 분화하는데 있어서, 그 다운스트림 유전자의 발현 활성을 증가시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 상기 프로모터의 다운스트림 유전자의 전사 수준 및 번역 수준을 판단함으로써, 배아줄기세포가 신경계 세포 분화되었는지 여부를 탐지하는 초기 마커(early marker)로 사용할 수 있어, 신경계 세포로 분화하는 세포를 분화 초기에 판단할 수 있다. 상기 각 프로모터 서열을 모두 이용하여 두 프로모터에 의한 다운스트림 유전자 발현을 동시에 확인하는 경우, 둘 중 어느 하나만을 사용하여 분화여부를 탐지하는 경우에 비해, 분화 정도 및 여부에 대해 현저히 우수한 정확성을 제공할 수 있다. 본 발명자들은 단일 프로모터 마커만을 사용하는 경우보다 신경계세포로의 분화여부 확인과 선별에 높은 민감도, 정확도 및 특이도를 제공한다는 사실을 최초로 규명하였다. Sox3 gene can be used as a neuronal marker, and even though studies on the promoter activity of Sox3 gene have been conducted (Gene 344 (2005), pp. 287 297.), stable cell lines using the activity of Sox3 promoter No studies have been conducted on lines or transgenic mice. In the case of the Nestin gene, it is well known that the Nestin gene itself is used as an early neuronal marker gene, and it is used for research to confirm neuronal differentiation through expression of GFP (green fluorescent substance) gene using the activity of the Nestin promoter. have. In particular, Nestin - GFP transgenic mice are frequently used in neuronal research (Neuroreport. 2000 Jun 26; 11 (9): 1991-6.). However, despite the difficulty of isolating terminal mature mature differentiated cells only by identifying downstream genes by the promoter of the Nestin gene, which is an early neuronal marker and neural precursor marker. However, no one discloses how to use two or more specific promoters as a complete and mature identification method, and which of the various marker-related sequences used to date are effective for binding. In addition, prior art has suggested the availability of differentiation detection into neurons using the activity of the Nestin promoter in human embryonic germ cells (US Patent No. 6,562,619). However, these results are also the results of individual studies of Sox3 , Nestin genes or promoters, and do not provide results in human embryonic stem cells. Sox3 promoter as described above And Nestin promoter can increase the expression activity of the downstream genes in the differentiation of embryonic stem cells into neurons. Therefore, by determining the transcriptional level and translational level of the downstream gene of the promoter of the present invention, the embryonic stem cells can be used as an early marker for detecting whether the neuronal cell differentiation, the cells that differentiate into neuronal cells Judgment can be made early in the eruption. When confirming the downstream gene expression by both promoters using all of the promoter sequences at the same time, compared to the case of detecting whether the differentiation using only one of them, to provide a significantly superior accuracy for the degree and whether differentiation Can be. The inventors first identified the fact that they provide higher sensitivity, accuracy and specificity for identifying and selecting differentiation into neuronal cells than when using only a single promoter marker.

본 발명의 "Sox3 프로모터 및/또는 Nestin 프로모터의 활성을 측정하는 제제"는 Sox3 프로모터 및/또는 Nestin 프로모터의 활성을 측정할 수 있는 제제이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게 상기 제제는 본 발명의 프로모터와 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자이다. 상기 Sox3 프로모터 및 그의 다운스트림에 위치하는 리포터 유전자, 및 Nestin 프로모터 및 그의 다운스트림에 위치하는 리포터 유전자는 세포에 유전체를 전달할 수 있는 구조물의 형태로 제조되어 배아줄기세포에 형질 전환될 수 있으며, 바람직하게 상기 구조물은 벡터이다. 본 발명의 벡터는 당업자의 필요에 따라 적절한 형태로 제작될 수 있으며, 상기 두 프로모터 및 다운스트림 유전자를 하나의 벡터로, 또는 하나의 벡터로 제조할 수 있다.The "agents that measure the activity of Sox3 promoter and / or Nestin promoter" of the present invention are Sox3 promoter And / or any agent that can measure the activity of the Nestin promoter can be used without limitation, preferably the agent is a reporter gene operably linked to the promoter of the invention. The Sox3 promoter and the reporter gene located downstream thereof, and the Nestin promoter and the reporter gene located downstream thereof may be prepared in the form of a structure capable of transferring the genome to the cell and may be transformed into embryonic stem cells. Preferably the structure is a vector. The vector of the present invention can be produced in a suitable form according to the needs of those skilled in the art, and the two promoters and the downstream genes can be prepared in one vector or in one vector.

본 발명에서 용어, "벡터"란 적당한 숙주세포에서 목적 단백질을 발현할 수 있는 발현 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 작제물을 말한다.As used herein, the term "vector" refers to a gene construct, which is an expression vector capable of expressing a protein of interest in a suitable host cell, and which contains essential regulatory elements operably linked to express the gene insert.

본 발명의 "작동가능하게 연결된"이란, 본 발명의 프로모터 서열의 다운스트림에 유전자가 연결될 때, 해당 유전자의 발현이 가능한 형태로 연결되는 것을 의미하며, 상기 목적을 달성하기 위하여 임의의 서열이 추가로 포함될 수 있다. 상기 임의의 서열을 예로 들면, 오퍼레이터(operator) 서열, 인프레임(in frame)을 위한 서열 등이 있으며, 또한 본 발명의 유전자 이외에 인핸서 (enhancer)와 같은 시스 요소 (cis element), 스플라이싱 시그널 (splicing signal), 폴리 A 추가 시그널 (poly A addition signal), 선택 마커 (selection marker), 라이보좀 결합 서열 (ribosome binding sequence, SD sequence) 등을 추가로 포함할 수 있다. 선택 마커의 예로, 클로람페니콜 저항 유전자, 암피실린 저항 유전자, 디하이드로폴레이트 환원효소(dihydrofolate reductase), 네오마이신 저항 유전자 등이 사용될 수 있으나, 상기 예들에 의해 작동 가능하도록 연결되기 위한 추가적 구성요소가 제한되는 것은 아니다. "Operably linked" of the present invention means that when the gene is linked downstream of the promoter sequence of the present invention, the gene is linked in a form capable of expression, and any sequence is added to achieve the above object. It may be included as. Examples of any of the above sequences include an operator sequence, a sequence for in frame, and a cis element, such as an enhancer, and a splicing signal, in addition to the gene of the present invention. (splicing signal), poly A addition signal (poly A addition signal), a selection marker (selection marker), a ribosome binding sequence (ribosome binding sequence, SD sequence) and the like may be further included. As examples of selection markers, chloramphenicol resistance genes, ampicillin resistance genes, dihydrofolate reductase, neomycin resistance genes, and the like may be used, but additional components for operably linked by the above examples are limited. It is not.

바람직하게 본 발명의 벡터는 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터 각각의 다운스트림에 리포터 유전자를 포함하며, 더욱 바람직하게 상기 벡터는 Sox3 프로모터-DsRed로 구성된 벡터로서 도 2a 좌측의 개열지도(pLenti6-Sox3-DsRed)일 수 있고, Nestin 프로모터-EGFP로 구성된 벡터로서 도 2a 우측의 개열지도 (pLenti6-Nestin-EGFP) 로 표시될 수 있다.Preferably the vector of the present invention is Sox3 promoter And a reporter gene downstream of each of the Nestin promoters, more preferably the vector is a vector composed of Sox3 promoter-DsRed, which may be a cleavage map (pLenti6-Sox3-DsRed) on the left side of FIG. 2A, with a Nestin promoter-EGFP. As a constructed vector, a cleavage map (pLenti6-Nestin-EGFP) on the right side of FIG. 2A may be indicated.

또한 상기 리포터 유전자는 그 업스트림(upstream)의 프로모터 활성에 따라 유전자가 발현되어 세포 내에서 그 발현 여부를 확인할 수 있는 유전자이면 제한 없이 사용될 수 있고, 바람직하게 리포터 유전자는 발색을 나타낼 수 있는 모든 리포터 유전자를 포함한다. 리포터 유전자의 예로는 녹색 형광 단백질(GFP), 변형된 녹색 형광 단백질(modified green fluorescent protein), 증강된 녹색 형광 단백 질(enhanced green fluorescent protein; EGFP), 적색 형광 단백질(RFP), 증강된 적색 형광 단백질(ERFP), 청색 형광 단백질(BFP), 증강된 청색 형광 단백질(EBFP), 황색 형광 단백질(YFP), 증강된 황색 형광 단백질(EYFP), 남색 형광 단백질(CFP), 및 증강된 남색 형광 단백질(ECFP) 및 레닐라 루시퍼라제(Renila luciferase), 적색 형광 단백질(DsRed)등을 포함하나 상기 예에 제한되는 것은 아니다. In addition, the reporter gene can be used without limitation as long as the gene is expressed according to the promoter activity of the upstream (upstream) to confirm its expression in the cell, and preferably, the reporter gene is any reporter gene capable of color development. It includes. Examples of reporter genes include green fluorescent protein (GFP), modified green fluorescent protein, enhanced green fluorescent protein (EGFP), red fluorescent protein (RFP), enhanced red fluorescence Protein (ERFP), blue fluorescent protein (BFP), enhanced blue fluorescent protein (EBFP), yellow fluorescent protein (YFP), enhanced yellow fluorescent protein (EYFP), indigo fluorescent protein (CFP), and enhanced indigo fluorescent protein (ECFP) and Renila luciferase, red fluorescent protein (DsRed) and the like, but are not limited to the above examples.

본 발명에서는 구체적으로, 본 발명의 상기 두 프로모터 및 상기 프로모터 각각의 다운스트림(downstream)에 이의 발현을 검출할 수 있는 리포터 유전자를 클로닝하여, 이를 배아줄기세포에 형질감염(transfection)시킨 결과, 신경계 세포 분화 초기 단계에 특이적으로 두 리포터 유전자에 의한 형광 발색을 나타내는 것을 확인하였다. 또한 이러한 프로모터의 과발현 활성이, 해당 세포 내의 Sox3 Nestin 발현량과 비례하여 증가한 것인지 확인한 결과, 세포 내 Sox3 Nestin의 발현이 증가하였음을 확인하였고, 상기 발현 수준이 이미 신경계세포로 알려진 세포에서 발현되는 양과 유사한 수준임을 고려할 때, 본 발명의 상기 두 프로모터의 활성 측정은 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화를 탐지하는데 효과적인 마커로 사용될 수 있음을 알 수 있다.In the present invention, specifically, the two promoters of the present invention and reporter genes capable of detecting its expression downstream of each of the promoters (clones) by cloning and transfecting the embryonic stem cells (transfection) as a result, the nervous system In the early stages of cell differentiation, it was confirmed that the two reporter genes exhibited fluorescence. This also overexpressed activity of such a promoter, the results confirmed whether increased in proportion to Sox3 and Nestin within the cell hyeonryanggwa, was confirmed cell hayeoteum expressing the increase in the Sox3 and Nestin, which is expressed in cells wherein the expression level is already known into neural cells Considering the level is similar to the amount, it can be seen that the activity measurement of the two promoters of the present invention can be used as an effective marker for detecting differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells.

또한 이러한 효과는 상기 두 프로모터 및 상기 각 프로모터의 다운스트림에 작동 가능하게 연결된 유전자를 함께 사용하는 경우, 어느 한 프로모터 및 다운스트림 유전자만을 사용하는 경우보다 신경계 세포로의 분화여부 판단에 있어 높은 민감도, 정확도 및 특이도를 가질 수 있다. 즉, Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터를 동시에 병용마커(또는 이중마커)로 사용함으로써 높은 특이성, 정확도를 확보할 수 있으며, 탐지 효율이 현저하게 높아짐을 확인하였다.In addition, the effect of using the two promoters and genes operably linked to the downstream of each of the promoters, higher sensitivity in judging the differentiation into neuronal cells than when using only one promoter and the downstream genes, Accuracy and specificity. In other words, by using the Sox3 promoter and the Nestin promoter as a combination marker (or double marker) at the same time, it was confirmed that high specificity and accuracy can be obtained, and the detection efficiency is significantly increased.

다른 하나의 양태로서 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 배아줄기세포에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명의 배아줄기세포는 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터, 및 상기 각 프로모터의 다운스트림에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터를 형질전환 시킴으로써 제조될 수 있다.As another aspect, the present invention relates to an embryonic stem cell comprising the composition. In more detail, the embryonic stem cells of the present invention can be prepared by transforming a vector comprising a Sox3 promoter and a Nestin promoter, and a reporter gene operably linked downstream of each promoter.

본 발명의 벡터를 배아줄기세포에 도입하는 방법은, 당업계에 공지된 방법을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 염화칼슘 (CaCl2) 및 열 쇼크 (heat shock)를 이용한 방법, 전기천공법 (electroporation), 입자 총 충격법 (particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스터 (Silicon carbide whiskers), 초음파 처리(sonication), 및 PEG (polyethylenglycol)를 이용한 침전법, 자연 도입 방법 등이 있으나, 상기 예에 의해 본 발명의 벡터를 도입하는 방법이 제한되는 것은 아니다.The method of introducing a vector of the present invention into an embryonic stem cell can be used without limitation methods known in the art, for example, methods using calcium chloride (CaCl 2 ) and heat shock, electroporation ( electroporation, particle gun bombardment, silicon carbide whiskers, sonication, precipitation using PEG (polyethylenglycol), natural introduction methods, etc. The method of introducing the vector of the present invention is not limited.

또 다른 하나의 양태로서 본 발명은 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터의 활성 수준을 확인하여 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화 여부를 탐지하는 방법에 관한 것이다.As another aspect, the present invention relates to a method for detecting the differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells by checking the activity levels of Sox3 promoter and Nestin promoter.

본 발명의 프로모터의 다운스트림 유전자들의 전사 수준 확인은 특정 유전자의 발현 정도를 측정하는 공지의 방법들을 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 역전사 중합효소연쇄반응(RT-PCR) 또는 실시간 중합효소연쇄반응(Real time PCR)을 이용하여 유전자 수준의 발현 정도를 측정할 수 있다. 또한 본 발명의 프로모터의 다운스트림 유전자들에 의해 코딩되는 단백질의 발현 수준 확인은 다운스트림 유전자가 발색을 수반하는 리포터 유전자인 경우, 해당 유전자의 발현을 형광 강도 측정과 같은 발색 여부 및 발색량을 측정함으로써 확인할 수 있다.Determination of the transcription level of the downstream genes of the promoter of the present invention can be used without limitation known methods for measuring the expression level of a specific gene, preferably reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) or real-time polymerase chain reaction (Real time PCR) can be used to measure the expression level of the gene level. In addition, confirming the expression level of the protein encoded by the downstream genes of the promoter of the present invention, if the downstream gene is a reporter gene with color development, the expression of the gene, such as the measurement of fluorescence intensity and the amount of color development is measured This can be confirmed by.

바람직하게 상기 방법은, (a) 분화유도물질을 이용하여 배아줄기세포로부터 신경계 세포로 분화를 유도하는 단계; (b) 배아줄기세포 및 분화가 유도되었다고 예상되는 줄기세포의 핵산 시료 또는 단백질 시료를 얻는 단계; (c) 상기 핵산 시료 또는 단백질 시료 중 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터 다운스트림 유전자의 mRNA 전사량 또는 상기 유전자에 의해 코딩되는 단백질의 발현량을 측정하는 단계; 및 (d) 상기 단계 (c)의 유전자의 전사량 또는 상기 단백질의 발현량이 증가되었을 때, 배아줄기세포가 신경계 세포로 분화된 것으로 판정하는 단계를 포함하는 방법을 수행함으로써, 분화 유도 배양 후 신경계 세포로의 분화 유도 여부 및 분화 단계 및 정도를 결정할 수 있다.Preferably the method comprises the steps of: (a) inducing differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells using differentiation inducers; (b) obtaining a nucleic acid sample or protein sample of embryonic stem cells and stem cells which are expected to have differentiation induced; (c) measuring mRNA transcription amount of Sox3 promoter and Nestin promoter downstream gene or expression amount of protein encoded by the gene in the nucleic acid sample or protein sample; And (d) determining that embryonic stem cells have been differentiated into neuronal cells when the amount of transcription of the gene or the expression of the protein of step (c) is increased. Whether to induce differentiation into cells and the stage and extent of differentiation can be determined.

구체적으로, 상기 (a) 단계에서 신경계세포로의 분화 유도 단계는 당업계에서 사용되는 신경계 세포로의 분화 방법이 제한 없이 사용될 수 있으며, 당업자의 선택에 따라 적절한 분화 유도 물질을 첨가하고 배양 조건을 설정함으로써 달성될 수 있다. 바람직하게 상기 방법은 EB(embryoid body) 배지를 이용하여 배아줄기세포가 EB를 형성할 수 있도록 배양한 후, NES(Neuroectodermal sphere) 배지로 옮겨 신경계 세포로의 분화를 유도할 수 있으나, 상기 방법에 의해 분화유도 방법이 제한되는 것은 아니다.Specifically, the step of inducing differentiation into neuronal cells in the step (a) may be used without limitation the method of differentiation into neuronal cells used in the art, according to the choice of those skilled in the art by adding appropriate differentiation inducing substances and culture conditions By setting. Preferably, the method may be cultured so that embryonic stem cells can form EB using EB (embryoid body) medium, and then transferred to NES (Neuroectodermal sphere) medium to induce differentiation into neuronal cells. Differentiation induction method is not limited by.

상기 단계 (c)에서 유전자의 mRNA 전사량 측정은 본 발명의 프로모터의 다운스트림 유전자의 전사 수준을 측정함으로써 수행될 수 있으며, 중합효소연쇄반응(PCR), 실시간 중합효소연쇄반응 (Real time PCR) 및 전기영동법을 통하여 수행할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 본 발명의 다운스트림 유전자가 신경계 세포로 분화된 세포 특이적으로 전사 수준이 유의적으로 증가함을 확인할 수 있었다.In the step (c), the mRNA transcription amount measurement of the gene may be performed by measuring the transcription level of the downstream gene of the promoter of the present invention, polymerase chain reaction (PCR), real time polymerase chain reaction (Real time PCR) And electrophoresis. In a preferred embodiment of the present invention it was confirmed that the transcription level is significantly increased in the cell-specific differentiated downstream genes of the present invention cells.

또한, 본 발명의 배아줄기세포로부터 신경계세포로의 분화 여부를 단백질 수준에서 탐지하는 방법은, 본 발명의 프로모터의 다운스트림에 작동 가능하게 연결된 유전자의 발현 여부로 확인할 수 있다. 특히 상기 다운스트림 유전자가 리포터 유전자로서 발색 및 형광에 관여하는 유전자인 경우, 형광 현미경 관찰법 및 유세포 분석법(Flow cytometric analysis) 등의 방법을 이용할 수 있다.In addition, the method for detecting at the protein level the differentiation of embryonic stem cells from the embryonic stem cells of the present invention can be confirmed by the expression of genes operably linked to the downstream of the promoter of the present invention. In particular, when the downstream gene is a gene involved in color development and fluorescence as a reporter gene, methods such as fluorescence microscopy and flow cytometric analysis can be used.

또한 상기 리포터 유전자에 의해 발색의 정도가 증가하는 경우, 해당 세포가 신경계 세포로 성공적으로 분화하였는지 확인하기 위해, 본래 세포가 신경계 세포 로 분화함으로써 발현이 증가하는 단백질의 발현 증가 여부를 추가로 확인할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 리포터 유전자의 발색에 의해 신경계 세포로 분화하였다고 판단한 세포에 대해 면역화학(immunocytochemistry)을 실시한 결과, 리포터 유전자의 발색으로부터 신경계 세포라고 판단된 거의 모든 세포에서 신경줄기세포 마커인 Nestin 및 Tuj1이 발현되고 있음을 확인하였다(실시예 7). 이는, 어느 한 유전자의 발현 여부만을 확인하여, 분화 여부 및 정도를 확인한 종래의 방법과 비교하여, 높은 특이도 및 정확도를 가짐을 의미하며, 본 발명의 리포터 시스템을 이용하는 경우, 별도의 단백질 발현 확인 과정이 불요하다는 것을 의미한다.In addition, when the degree of color development is increased by the reporter gene, in order to confirm whether the corresponding cells have successfully differentiated into neuronal cells, it is possible to further confirm whether the expression of the protein with increased expression by differentiating the original cells into neural cells. have. In a preferred embodiment of the present invention, as a result of performing immunochemistry on the cells that have been determined to differentiate into neuronal cells by the development of the reporter gene, they are neural stem cell markers in almost all cells determined to be neuronal cells by the development of the reporter gene. It was confirmed that Nestin and Tuj1 were expressed (Example 7). This means that it has high specificity and accuracy as compared to the conventional method of confirming whether one gene is expressed and confirms the degree of differentiation, and when using the reporter system of the present invention, separate protein expression is confirmed. It means that the process is unnecessary.

또 다른 하나의 양태로서 본 발명은 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터의 다운스트림에 위치한 유전자의 발현을 증가 또는 감소시킴으로써 배아줄기세포로부터 신경계세포로의 분화를 조절하는 방법에 관한 것이다.In another aspect, the invention provides a Sox3 promoter And a method of regulating differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells by increasing or decreasing the expression of genes downstream of the Nestin promoter.

본 발명에서 효과적인 신경계 세포로의 분화 유도를 위해 유전자 발현율을 높이는 방법은 세포 내에서 유전자 발현율을 높일 수 있는 당업계에 공지된 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 유전자들을 포함하는 벡터를 제작하고, 이들을 세포에 형질도입시킬 수 있다.In the present invention, a method of increasing gene expression for inducing differentiation into an effective neuronal cell may use various methods known in the art for increasing gene expression in a cell, and preferably, a vector comprising the genes may be prepared. These cells can be transduced.

또한, 본 발명에서 신경계 세포로의 분화를 저지하기 위해 유전자 발현율을 낮추는 방법은 세포 내에서 유전자를 결실시키거나 유전자 변이를 통해 유전자 기능을 상실시킬 수 있는 당업계에 공지된 방법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 유전자들에 대한 shRNA(small hairpin RNA) 또는 siRNA를 디자인 할 수 있고, 이들을 세포에 형질 도입시켜 이들 유전자의 발현을 낮출 수 있다.In addition, the method for lowering the gene expression rate in order to prevent differentiation into neuronal cells in the present invention may use a method known in the art that can delete genes in cells or lose gene function through gene mutation, Preferably, small hairpin RNA (shRNA) or siRNA for the genes can be designed, and they can be transduced into cells to lower the expression of these genes.

상기와 같은 조절방법을 사용하는 경우, 리포터 시스템 도입에 의한 프로모터뿐만 아니라, 본래 줄기세포가 함유하고 있는 프로모터의 활성까지 조절할 수 있게 되어, 궁극적으로는 배아줄기세포의 분화의 촉진 또는 억제를 가능하게 한다.In the case of using such a control method, not only the promoter by introducing the reporter system, but also the activity of the promoter originally contained in the stem cells can be regulated, thereby ultimately facilitating the promotion or suppression of the differentiation of embryonic stem cells. do.

본 발명에서 분화 유도를 위한 조절제로는 상기 유전자의 발현율을 높일 수 있는 분자, 바람직하게는 상기 유전자를 과발현시킬 수 있는 벡터를 포함할 수 있으며, 분화 저지를 위한 조절제로는 상기 유전자의 발현율을 낮출 수 있는 분자, 바람직하게는 상기 유전자에 대한 siRNA 또는 shRNA 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 프로모터는 신경계 세포로 분화시키기 위한 분화조절인자와 매우 밀접한 관련성이 있는 것으로 보이며, 따라서 이들의 억제인자 또는 촉진인자를 이용하여 효율적이고 간편하게 분화를 증가 또는 억제시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 신경계세포로의 분화 조절제는 뇌졸증, 척수손상을 포함하는 신경손상 질환의 예방 및 치료용 제제로 사용될 수 있고, 구체적으로 이러한 신경손상 질환으로는 예를 들면, 뇌졸중 (stroke), 파킨슨씨병, 알츠하이머병, 피크병(Pick's disease), 헌팅톤병 (Huntington's disease), 근위축성 측면 경화증 (Amyotrophic lateral sclerosis), 외상성 중추 신경계 질환 (traumatic central nervous system diseases) 및 척수 손상 질환(spinal cord injury disease) 등을 들 수 있으며, 상기 예에 의해 본 발명의 신경계세포가 이용될 수 있는 질환이 제한되는 것은 아니 다. In the present invention, a regulator for inducing differentiation may include a molecule capable of increasing the expression rate of the gene, preferably a vector capable of overexpressing the gene, and a regulator for preventing differentiation may lower the expression rate of the gene. Molecules, preferably siRNA or shRNA, etc. for the gene. In addition, the promoters of the present invention appear to be very closely related to differentiation regulators for differentiation into neuronal cells, and therefore, their inhibitory or promoters can be used to increase or inhibit differentiation efficiently and conveniently. Therefore, the agent for differentiation into neuronal cells of the present invention can be used as an agent for the prevention and treatment of neurological diseases including stroke, spinal cord injury, and specifically, such neurological diseases include, for example, stroke, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, Pick's disease, Huntington's disease, Amyotrophic lateral sclerosis, traumatic central nervous system diseases, and spinal cord injury disease And the like, the disease that can be used by the nervous system cells of the present invention by the above examples are not limited.

또 다른 하나의 양태로서 본 발명은 배아줄기세포에 신경계세포로의 분화를 조절할 것으로 예상되는 후보 물질을 처리하는 단계; 및 배아줄기세포 및 분화가 유도되었다고 예상되는 줄기세포에서 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터 다운스트림 유전자의 전사 활성 또는 상기 유전자에 의해 코딩되는 단백질의 발현 정도를 측정하는 단계를 포함하는, 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화 조절 물질을 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention provides a method for treating embryonic stem cells, the method comprising: treating candidate stem cells expected to regulate differentiation into neuronal cells; And measuring the transcriptional activity of Sox3 promoter and Nestin promoter downstream genes or the expression level of proteins encoded by the genes in embryonic stem cells and stem cells expected to be differentiated. A method for screening differentiation regulating materials in a furnace is provided.

본 발명에서 용어, "후보 물질"은 신경계세포로의 분화 유도 시 세포 내에서 유의하게 일어나는 유전자 발현량의 변화를 간접적 또는 직접적으로 억제 또는 유도할 수 있을 것으로 예상되는 모든 물질을 의미한다. 상기 후보 물질 스크리닝에 의해 선별된 분화 조절 물질은 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터의 활성을 더욱 증가시킴으로써 분화를 유도하거나 그 활성을 감소시킴으로써 분화를 억제하도록 조절할 수 있다. As used herein, the term "candidate substance" refers to any substance that is expected to indirectly or directly inhibit or induce changes in the amount of gene expression significantly occurring in cells upon induction of differentiation into neuronal cells. Differentiation modulators selected by the candidate screening can be adjusted to induce differentiation by further increasing the activity of Sox3 promoter and Nesti n promoter or to inhibit differentiation by decreasing their activity.

따라서, 분화 조절 후보 물질의 존재 및 부재 하에서의 신경계 세포에 대한 본 발명의 프로모터의 활성을 해당 프로모터의 다운스트림 유전자 발현량의 증가 또는 감소를 비교하는 방법으로 배아줄기세포로부터 신경계세포로의 분화를 조절할 수 있고, 나아가 분화 조절 인자를 검색하는데 유용하게 사용될 수 있다. Thus, the activity of a promoter of the present invention on neuronal cells in the presence and absence of differentiation control candidates is regulated to compare differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells by comparing the increase or decrease in the amount of downstream gene expression of the promoter. In addition, it can be usefully used to search for differentiation control factors.

본 발명의 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터, 및 이의 다운스트림에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 이용하는 경우, 배아줄기세포로부터 신경계 세포로 분화되는 과정을 빠르고 정확하게 탐지할 수 있어, 신경계 세포로 분화되는 세포를 효과적으로 선별하고 그 특성을 파악할 수 있다. 또한 이로부터, 뇌신경질환의 세포치료법을 개발하는 데 활용될 수 있는 효과적인 수단을 제공한다. 또한 본 발명의 프로모터 및 그의 다운스트림 유전자 또는 상기 유전자에 의해 코딩되는 단백질을 억제 또는 촉진시킴으로써, 신경계세포로의 분화를 조절할 수 있는 후보물질의 검색에 이용할 수 있고, 상기 방법으로 선택된 후보물질을 신경계세포로의 분화를 조절하는 분화조절제로 이용할 수 있다. Sox3 promoter of the invention And Nestin promoters, and reporter genes operably linked downstream thereof, can quickly and accurately detect the process of differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells, effectively selecting cells that differentiate into neuronal cells and characterizing them. I can figure it out. Also from this, it provides an effective means that can be utilized to develop cell therapy of neurological diseases. In addition, by inhibiting or promoting the promoter of the present invention and its downstream gene or the protein encoded by the gene, it can be used in the search for candidates that can control differentiation into neuronal cells, the candidate selected by the above method the nervous system It can be used as a differentiation regulator for controlling differentiation into cells.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 실시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are only for carrying out the present invention by way of example, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 인간 배아줄기세포 배양Example 1 Human Embryonic Stem Cell Culture

본 발명에서 인간 배아줄기세포 (human embryonic stem cells; hESCs)는 13.5일령 CF1 마우스 태아 (mouse fetus)로부터 얻은 MEF(mouse embryonic fibroblast)를 피더 세포(feeder cell)로 사용하여 배양하였다. 피더 세포는 10% FBS (Gibco), 0.1 mM β-머캅토에탄올, 0.1 mM 비필수 아미노산이 포함되어 있는 DMEM (high glucose, Invitrogen)에서 배양 한 후 유사분열(mitosis)을 중지시키기 위해 3000 rad 감마 방사선을 조사하였다. 그 후, 0.1% 젤라틴(gelatin)으로 코팅된 60mm 배양접시에 3 x 105 의 농도로 감마 방사선을 조사한 MEF 피더 세포를 씨딩(seeding)하였다. 피더 세포를 씨딩한 다음날 hESCs를 씨딩하였으며, hESC 배지 (DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium)/F12(Gibco, Rockville, MD, USA), 20% 넉아웃 (Knockout) SR(Gibco), 0.1 mM의 β-머캅토에탄올 (mercaptoethanol)(Sigma, St Luis, MO, USA), 2 mM의 글루타민(glutamine) (Gibco), 0.1 mM의 비필수 아미노산(Gibco), 100 U/㎖의 페니실린(penicillin)-스트렙토마이신(streptomycin)(Gibco), 4 ng/㎖의 bFGF (Invitrogen))에서 배양하였다. 매일 배양액을 교체하며 배양하였으며, 5-7일 동안 배양 된 hESCs를 tissue chopper (Mickle Engineering)를 이용하여 250x250 mm 크기로 자른 후, 1 ㎎/㎖의 콜라겐 분해효소(collagenase) (Gibco)를 이용한 효소적 (enzymatic) 방식으로 계대배양 하였다. In the present invention, human embryonic stem cells (hESCs) were cultured by using a mouse embryonic fibroblast (MEF) obtained from a 13.5-day-old CF1 mouse fetus as a feeder cell. Feeder cells were cultured in DMEM (high glucose, Invitrogen) containing 10% FBS (Gibco), 0.1 mM β-mercaptoethanol, 0.1 mM non-essential amino acids, and then 3000 rad gamma to stop mitosis. The radiation was irradiated. Thereafter, MEF feeder cells irradiated with gamma radiation at a concentration of 3 × 10 5 were seeded on a 60 mm petri dish coated with 0.1% gelatin. The day after seeding the feeder cells, hESCs were seeded, hESC medium (Dulbecco's modified Eagle's medium) / F12 (Gibco, Rockville, MD, USA), 20% Knockout SR (Gibco), 0.1 mM β- Mercaptoethanol (Sigma, St Luis, MO, USA), 2 mM glutamine (Gibco), 0.1 mM non-essential amino acid (Gibco), 100 U / ml penicillin-streptomycin (streptomycin) (Gibco), 4 ng / ml bFGF (Invitrogen). Each day, the culture medium was replaced and cultured. The hESCs cultured for 5-7 days were cut into 250x250 mm using tissue chopper (Mickle Engineering), and then the enzyme using 1 mg / ml collagenase (Gibco) was used. Subcultured in an enzymatic manner.

실시예 2. Example 2. Sox3 Sox3 프로모터 및 Promoter and Nestin Nestin 프로모터 벡터의 제조Preparation of the Promoter Vector

<2-1> 렌티 바이러스 벡터 구축<2-1> Lenti Virus Vector Construction

pLenti6-Sox3 프로모터-DsRed를 제조하기 위해서, hESCs로부터 게놈 DNA(genomic DNA)를 추출한 뒤 하기의 프라이머 세트를 이용하여 Sox3 프로모터와 Nestin 프로모터를 PCR 증폭하였다. Sox3 프로모터 센스 프라이머는 5'- TGC GGG CTG GCC GGG GG -3' (서열번호 1), Sox3 프로모터 안티센스 프라이머는 5'- GGG GTT CTT GAG TTC AGT CTC CAG AAG GCT G -3' (서열번호 2)이다. Nestin 프로모터 센스 프라이머는 5'- GGA GCA GGA GAA ACA GGG CCT ACA GAG CC -3' (서열번호 3), Nestin 프로모터 안티센스 프라이머는 5'- AAG TCT TGG AGC CAC CGC C -3' (서열번호 4)이다. PPCR을 수행한 뒤 각각 생성된 711bp 크기의 Sox3 프로모터와 1855bp 크기의 Nestin 프로모터의 산물을 확보하였고 (도 1), 각각의 산물을 TA 클로닝 방법을 이용하여 pENTR5'-TOPO 벡터(Invitrogen)에 삽입하여 pENTR5'-Sox3와 pENTR5'-Nestin을 제조하였다. Sox3 프로모터의 활성을 확인하기 위하여 형광을 발현하는 DsRed 유전자를 가지고 있는 pDsRed2 (Clontech) 벡터를 주형으로 센스 프라이머 5'-CAC CAT GGC CTC CTC CGA GAA C-3' (서열번호 5), 안티센스 프라이머 5'-CAG GAA CAG GTG GTG GCG GC-3' (서열번호 6)를 사용하여 PCR 증폭하였다. 증폭된 DsRed 유전자의 PCR 산물은 pENTR/D-TOPO 벡터(Invitrogen, Carlsbad, CA)에 directional cloning을 위해, CACC 염기서열을 포함하고 있다 (밑줄 친 부분). 생성된 675bp 크기의 산물을 pENTR/D-TOPO 벡터에 삽입하여 pENTR/D-TOPO-DsRed를 제조하였다. Nestin 프로모터의 활성을 확인하기 위하여 형광을 발현하는 EGFP 유전자를 가지고 있는 pEGFP-N3 (Clontech) 벡터를 주형으로 센스 프라이머 5'- CAC CAT GGT GAG CAA GGG CGA G-3' (서열번호 7), 안티센스 프라이머 5'- CTT GTA CAG CTC GTC CAT GCC GAG-3' (서열번호 8)를 사용하여 PCR 증폭하였다. 증폭된 EGFP 유전자의 PCR 산물은 pENTR/D-TOPO 벡터(Invitrogen, Carlsbad, CA)에 directional cloning을 위해, CACC 염기서열을 포함하고 있다 (밑줄 친 부분). 생성된 717bp 크 기의 산물을 pENTR/D-TOPO 벡터에 삽입하여 pENTR/D-TOPO-EGFP를 제조하였다. 각각 제조된 벡터를 entry clone으로 하여 게이트웨이 시스템 (Gateway system; Invitrogen)을 이용하여, LR clonase 반응에 의해 pLenti6/R4R2/V5-DEST destination vector에 삽입함으로써 pLenti6-Sox3 프로모터-DsRed와 pLenti6-Nestin 프로모터-EGFP를 구축하였다 (도 2a). To prepare pLenti6- Sox3 promoter-DsRed, genomic DNA was extracted from hESCs and PCR-amplified the Sox3 promoter and Nestin promoter using the following primer sets. Sox3 promoter sense primer is 5'- TGC GGG CTG GCC GGG GG -3 '(SEQ ID NO: 1), Sox3 promoter antisense primer is 5'- GGG GTT CTT GAG TTC AGT CTC CAG AAG GCT G -3' (SEQ ID NO: 2) to be. Nestin promoter sense primers are 5'- GGA GCA GGA GAA ACA GGG CCT ACA GAG CC -3 '(SEQ ID NO: 3), Nestin promoter antisense primers are 5'- AAG TCT TGG AGC CAC CGC C -3' (SEQ ID NO: 4) to be. After PPCR, the products of the 711 bp Sox3 promoter and the 1855 bp Nestin promoter, respectively, were obtained (FIG. 1), and each product was inserted into a pENTR5'-TOPO vector (Invitrogen) using a TA cloning method. pENTR5'- Sox3 and pENTR5'- Nestin were prepared. To confirm the activity of the Sox3 promoter, pDsRed2 (Clontech) vector containing fluorescence-expressing DsRed gene was used as a template for the sense primer 5'- CAC C AT GGC CTC CTC CGA GAA C-3 '(SEQ ID NO: 5) and antisense primer. PCR amplification using 5'-CAG GAA CAG GTG GTG GCG GC-3 '(SEQ ID NO: 6). The PCR product of the amplified DsRed gene contains the CACC sequence for directional cloning in the pENTR / D-TOPO vector (Invitrogen, Carlsbad, CA) (underlined). The resulting 675bp sized product was inserted into pENTR / D-TOPO vector to prepare pENTR / D-TOPO- DsRed . To confirm the activity of the Nestin promoter, pEGFP-N3 (Clontech) vector with fluorescence expressing EGFP gene was used as a template for the sense primer 5'- CAC C AT GGT GAG CAA GGG CGA G-3 '(SEQ ID NO: 7), PCR amplification using antisense primer 5′-CTT GTA CAG CTC GTC CAT GCC GAG-3 ′ (SEQ ID NO: 8). The PCR product of the amplified EGFP gene contains a CACC sequence for directional cloning in the pENTR / D-TOPO vector (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) (Underlined). The resulting 717 bp product was inserted into the pENTR / D-TOPO vector to prepare pENTR / D-TOPO-EGFP. The pLenti6- Sox3 promoters-the DsRed and pLenti6- Nestin promoters-were inserted into the pLenti6 / R4R2 / V5-DEST destination vector by LR clonase reaction using a gateway system (Invitrogen) using entry vectors as the entry clones, respectively. EGFP was constructed (FIG. 2A).

<2-2> 비바이러스 (non-viral) 플라스미드 (plasmid) 벡터 구축<2-2> Non-viral Plasmid Vector Construction

Sox3 프로모터-EGFP를 제조하기 위해서, hESCs로부터 게놈 DNA(genomic DNA)를 추출한 뒤 하기의 프라이머 세트를 이용하여 Sox3 프로모터를 PCR 증폭하였다. 센스 프라이머는 5'- CATAAGCTTTGCGGGCTGGCCGG-3'(서열번호 9)으로서, 클로닝상의 편의를 위해 HindIII 제한효소 부위를 삽입하였고 (밑줄 친 부분), 안티센스 프라이머는 5'- CTAGGATCCGGTTCTTGAGTTCAGTCTCCA-3'(서열번호 10)으로서, BamHI 제한효소 부위를 삽입하였다 (밑줄 친 부분). PCR을 수행한 뒤 생성된 729bp 크기의 산물을 HindIII와 BamHI 제한효소로 처리한 뒤 711bp의 Sox3 프로모터 산물을 확보하고, 동일한 제한효소를 처리한 pEGFP-1 벡터 (Clontech)에 삽입하여, pEGFP-1-Sox3 프로모터 벡터를 구축하였다 (도 2b).To prepare Sox3 promoter-EGFP, genomic DNA was extracted from hESCs and PCR-amplified Sox3 promoter using the following primer sets. Sense primer 5'- CAT TGCGGGCTGGCCGG AAGCTT-3 '(SEQ ID NO: 9), as, for convenience of cloning was inserted into the HindIII restriction site (underlined), the antisense primer 5'- CTA GGTTCTTGAGTTCAGTCTCCA GGATCC-3' ( As SEQ ID NO: 10), the BamHI restriction site was inserted (underlined). After PCR, the 729 bp-sized product was treated with HindIII and BamHI restriction enzymes, and the 711 bp Sox3 promoter product was obtained and inserted into the pEGFP-1 vector (Clontech) treated with the same restriction enzyme, pEGFP-1. Sox3 promoter vector was constructed (FIG. 2B).

Nestin 프로모터-EGFP를 제조하기 위해서, hESCs로부터 게놈 DNA(genomic DNA)를 추출한 뒤 하기의 프라이머 세트를 이용하여 Nestin 프로모터를 PCR 증폭하였다. 센스 프라이머는 5'-AGT AAG CTT GGA GCA GGA GAA ACA GGG CC-3'(서열번호 11)으로서, 클로닝상의 편의를 위해 HindIII 제한효소 부위를 삽입하였고 (밑줄 친 부분), 안티센스 프라이머는 5'- ATA GGT ACC AAG TCT TGG AGC CAC CGC C -3' (서열번호 12)으로서, KpnI 제한효소 부위를 삽입하였다 (밑줄 친 부분). PCR을 수행한 뒤 생성된 1873p 크기의 산물을 HindIII와 KpnI 제한효소로 처리한 뒤 1855bp의 Nestin 프로모터 산물을 확보하고, 동일한 제한효소를 처리한 pEGFP-1 벡터 (Clontech)에 삽입하여, pEGFP-1-Nestin 프로모터 벡터를 구축하였다 (도 2b). To prepare the Nestin promoter-EGFP, genomic DNA was extracted from the hESCs and then PCR amplified the Nestin promoter using the following primer sets. The sense primer was 5'-AGT AAG CTT GGA GCA GGA GAA ACA GGG CC-3 '(SEQ ID NO: 11), and the HindIII restriction enzyme site was inserted (underlined) for cloning convenience, and the antisense primer was 5'- As ATA GGT ACC AAG TCT TGG AGC CAC CGC C-3 ′ (SEQ ID NO: 12), a KpnI restriction enzyme site was inserted (underlined portion). After PCR, the resulting 1873p-sized product was treated with HindIII and KpnI restriction enzymes to obtain a 1855 bp Nestin promoter product, and inserted into pEGFP-1 vector (Clontech) treated with the same restriction enzyme, pEGFP-1. Nestin promoter vector was constructed (FIG. 2B).

실시예 3. 신경계세포 특이적 프로모터 발현세포주의 구축 및 확인Example 3. Construction and Identification of Neuronal Cell Specific Promoter-expressing Cell Lines

<3-1> Lentivirus-매개 감염을 통한 Sox3 프로모터-DsRed 발현세포주의 구축<3-1> Construction of Sox3 promoter-DsRed expressing cell line through Lentivirus-mediated infection

상기 실시예 2-1에서 제조한 pLenti6-Sox3 프로모터-DsRed 벡터를 HEK293T packaging cell line (Invitrogen)에 lipofectamine2000 (Invitrogen)을 사용하여 형질감염 (transfection)하였다. 자세하게는 Sox3 프로모터-DsRed 벡터 DNA 3.0 ㎍, packaging mix plasmid 6.0 ㎍을 500 ul의 혈청이 없는 Opti-MEM 배지 (Gibco)와 혼합하고, 36 ul의 lipofectamine2000 시약을 500 ul의 혈청없는 Opti-MEM 배지에 넣고, 5분간 상온에 방치하였다. 희석된 플라스미드 용액 500 ul와 희석된 lipofectamine2000 시약 500 ul를 섞고 20분간 상온에 방치하여 플라스미드- lipofectamine2000 복합체를 형성한 다음, 그 1000 ul의 용액을 상기 HEK293T packaging 세포가 배양된 배지에 가하고, 살살 흔들어서 혼합한 다음 24시간동안 배양하였다. 다음 날 배지를 교환하고 24시간 배양 후부터 상등액 (supernatant)을 취하여 0.45 um (Millipore)로 필터링 (filtering)을 하여 세포 잔해 (cell debris)를 제거하였다. 필터링한 상등액 30 ㎖을 20,000 rpm에서 2시간 원심분리한 후, 상층액을 제거하고 남은 침전물에 HPSS (Gibco) 500 ul를 넣어 바이러스를 농축시켰다. 5-7일 동안 배양된 hESCs를 tissue chopper (Mickle Engineering)를 이용하여 250x250 mm 크기로 자른 후, 1 ㎎/㎖의 콜라겐 분해효소 (collagenase) (Gibco)를 처리하여, Matrigel (Becton Dickinson) 이 코팅된 배양접시에서 영양화 배양액 (conditioned medium)으로 배양하였다. 다음 날, 농축시킨 바이러스 용액 200 ul와 6-8 ㎍/㎖ polybrene (sigma)을 hESCs에 첨가하여 24시간 배양 후 배지를 교환해 주었다. 도 2a에 나타난 바와 같이, 상기 Sox3 프로모터-DsRed 벡터는 블라스티시딘(Blasticidin) 내성유전자를 포함하고 있으므로, 상기의 벡터가 세포내로 적절히 형질감염 되는 경우, 세포주는 블라스티시딘 마커를 가지므로 블라스티시딘에 대한 저항성을 가지게 된다. 그러므로 다음날부터 hESC 배지에 1 ㎍/㎖의 블라스티시딘을 첨가하여 선별하였다. 이 후, 배지를 2일마다 갈아주면서 3주간 배양하였고, 3주 경과후, 세포가 원모양의 콜로니(colony)를 형성하게 되면, 이 콜로니를 4-well 플레이트에 옮겨 주었다. 이후, 35 mm, 60 mm 배양접시로 옮기며, 세포수를 증가시켰다.The pLenti6- Sox3 promoter-DsRed vector prepared in Example 2-1 was transfected into the HEK293T packaging cell line (Invitrogen) using lipofectamine2000 (Invitrogen). Specifically , 3.0 μg of Sox3 promoter-DsRed vector DNA and 6.0 μg of packaging mix plasmid were mixed with 500 ul of serum-free Opti-MEM medium (Gibco) and 36 ul of lipofectamine2000 reagent was added to 500 ul of serum-free Opti-MEM medium. It was placed and left at room temperature for 5 minutes. 500 ul of the diluted plasmid solution and 500 ul of the diluted lipofectamine2000 reagent are mixed and allowed to stand at room temperature for 20 minutes to form a plasmid-lipofectamine2000 complex, and then the 1000 ul of the solution is added to the culture medium in which the HEK293T packaging cells are cultured, and gently shaken to mix. Then incubated for 24 hours. The next day, the medium was changed and supernatant was taken from the culture for 24 hours, and then filtered with 0.45 um (Millipore) to remove cell debris. After 30 ml of the filtered supernatant was centrifuged at 20,000 rpm for 2 hours, the supernatant was removed, and 500 ul of HPSS (Gibco) was added to the remaining precipitate to concentrate the virus. HESCs cultured for 5-7 days were cut into 250x250 mm using tissue chopper (Mickle Engineering), and then treated with 1 mg / ml collagenase (Gibco) and coated with Matrigel (Becton Dickinson). Incubated in a conditioned medium (conditioned medium). The next day, 200 ul of concentrated virus solution and 6-8 μg / ml polybrene (sigma) were added to hESCs and cultured for 24 hours. As shown in FIG. 2A, since the Sox3 promoter-DsRed vector contains a blasticidin resistance gene, when the vector is properly transfected into a cell, the cell line has a blasticidin marker. Resistance to blasticidine. Therefore, from the next day, 1 μg / ml blasticidine was added to hESC medium. Thereafter, the medium was incubated for 3 weeks while changing the medium every two days. After 3 weeks, when the cells formed a circular colony, the colonies were transferred to a 4-well plate. Thereafter, the cells were transferred to a 35 mm, 60 mm petri dish and the cell number was increased.

이렇게 하여 분리, 구축된 세포주의 지놈 DNA를 다음과 같은 과정을 통해 분리하여 PCR (Polymerase Chain Reaction)의 주형으로 사용하였다. 세포주를 수집하여, 55℃에서 1 M KCl, 1 M MgCl2, 0.5% Tween 20, 0.5% Nonidet P-40, 2.5 ㎍/mL proteinase K가 들어있는 추출 완충액(extraction buffer)과 함께 1시간 동안 배양 했다. 95℃로 10분간 가열하여 proteinase K를 불활성화시킨 후, 지놈 DNA가 포함되어 있는 상층액을 4℃로 보관하였다. 상기 과정에 의해 수득한 지놈 DNA를 주형으로 사용하고, 5'-AGCTCCTGGGGATTTGGGGT-3' (서열번호 13) 및 5'-AACCCTGTCAAGGCAGACCG-3' (서열번호 14)를 Sox3 프로모터 프라이머로, 5'-GAAGGTGAAGGTCGGAGTC-3' (서열번호 15) 및 5'-GAAGATGGTGATGGGATTTC-3' (서열번호 16) 를 GAPDH 프라이머로 사용하여, Taq 중합효소 (Takara)를 사용하여 다음과 같이 PCR을 수행하였다: 변성은 94℃에서 30초, 어닐링은 55℃에서 30초, 연장반응은 72℃에서 1분 간으로 하여 총 30 사이클을 수행하였다. 그런 다음, PCR 생성물을 1.5% 아가로스 겔에서 전기영동하여 Sox3 프로모터-DsRed를 포함하는 영역의 DNA가 합성됨을 확인하였다 (도 3a). 이로부터 상기 방법으로 구축된 세포주가 Sox3 프로모터-DsRed에 의해 형질 감염되었음을 확인할 수 있었다.In this way, the genome DNA of the isolated and constructed cell line was separated through the following process and used as a template for PCR (Polymerase Chain Reaction). The cell lines were collected and incubated for 1 hour with extraction buffer containing 1 M KCl, 1 M MgCl 2 , 0.5% Tween 20, 0.5% Nonidet P-40, 2.5 μg / mL proteinase K at 55 ° C. did. Proteinase K was inactivated by heating at 95 ° C for 10 minutes, and the supernatant containing genome DNA was stored at 4 ° C. The genome DNA obtained by the above process was used as a template, and 5'-AGCTCCTGGGGATTTGGGGT-3 '(SEQ ID NO: 13) and 5'-AACCCTGTCAAGGCAGACCG-3' (SEQ ID NO: 14) were used as Sox3 promoter primers, and 5'-GAAGGTGAAGGTCGGAGTC- PCR was performed using Taq polymerase (Takara) using 3 '(SEQ ID NO: 15) and 5'-GAAGATGGTGATGGGATTTC-3' (SEQ ID NO: 16) as the GAPDH primers: denaturation was carried out at 94 ° C 30 Secondly, annealing was performed at 55 ° C. for 30 seconds and extension reaction was performed at 72 ° C. for 1 minute, for a total of 30 cycles. The PCR product was then electrophoresed on a 1.5% agarose gel to confirm that the DNA of the region containing Sox3 promoter- DsRed was synthesized (FIG. 3A). From this, it was confirmed that the cell line constructed by the above method was transfected by Sox3 promoter-DsRed.

<3-2> Lipofectamine2000 형질감염 (transfection)을 통한 Nestin 프로모터-EGFP 발현세포주의 구축<3-2> Construction of Nestin Promoter-EGFP Expressing Cell Line through Lipofectamine2000 Transfection

상기 실시예 2-2에서 제조한 Nestin 프로모터-EGFP 벡터를 hESCs에 lipofectamine2000 (Gibco)을 이용하여 다음과 같이 형질감염시켰다. 5-7일 배양된 hESCs를 tissue chopper (Mickle Engineering)를 이용하여 250x250 mm 크기로 자른 후, 1 ㎎/㎖의 콜라겐 분해효소 (collagenase) Ⅳ(Gibco)를 처리하여, Matrigel (Becton Dickinson) 이 코팅된 배양접시에서 영양화 배양액 (conditioned medium)으로 배양하였다. 그리고, 플라즈미드 DNA 4.0 ㎍을 500 ul의 혈청이 없는 Opti- MEM 배지 (Gibco)와 혼합하고, 10 ul의 lipofectamine2000 시약을 500 ul의 혈청없는 Opti-MEM 배지에 넣고, 5분간 상온에 방치하였다. 희석된 플라스미드 용액 500 ul와 희석된 lipofectamine2000 시약 500 ul를 섞고 20분간 상온에 방치하여 플라스미드- lipofectamine2000 복합체를 형성한 다음, 그 1000 ul의 용액을 상기 hESCs가 배양된 배지에 가하고, 살살 흔들어서 혼합한 다음 24시간동안 배양하였다. 도 2b에 나타난 바와 같이, 상기 Nestin 프로모터-EGFP 벡터는 네오마이신에 내성을 나타내는 네오마이신 포스포트렌스퍼라제 유전자(neomycin phosphotransferase gene)를 포함하고 있다. 이를 통해서 상기의 벡터가 세포내로 적절히 형질감염 되는 경우, 세포주는 네오마이신 마커를 가지므로 G-418에 대한 저항성을 가짐으로써 G-418의 독성작용을 피하고 증식하게 된다. 그러므로 다음 날부터, hESCs 배지에 제네티신(Geneticine) 200 ㎍/㎖를 첨가한 배지를 사용하여 배양하였고, 이 후, 배지를 2일마다 갈아주면서 3주간 배양하였고, 3주 경과 후, 세포가 원모양의 콜로니(colony)를 형성하게 되면, 이 콜로니를 4-well 플레이트에 옮겨 주었다. 이후, 35 mm, 60 mm 배양접시로 옮기며, 세포수를 증가시켰다.The Nestin promoter-EGFP vector prepared in Example 2-2 was transfected into hESCs using lipofectamine2000 (Gibco) as follows. HESCs cultured for 5-7 days were cut into 250x250 mm using tissue chopper (Mickle Engineering), and then treated with 1 mg / ml collagenase IV (Gibco) and coated with Matrigel (Becton Dickinson). Incubated in a conditioned medium (conditioned medium). 4.0 μg of plasmid DNA was mixed with 500 μl of serum-free Opti-MEM medium (Gibco), 10 μl of lipofectamine2000 reagent was added to 500 μl of serum-free Opti-MEM medium, and left at room temperature for 5 minutes. 500 ul of the diluted plasmid solution and 500 ul of the diluted lipofectamine2000 reagent are mixed and allowed to stand at room temperature for 20 minutes to form a plasmid-lipofectamine2000 complex.The 1000 ul of the solution is added to the medium in which the hESCs are incubated and gently mixed. Incubated for 24 hours. As shown in Figure 2b, the Nestin promoter- EGFP vector contains a neomycin phosphotransferase gene that is resistant to neomycin. Through this, when the vector is properly transfected into the cell, the cell line has a neomycin marker and thus has resistance to G-418, thereby avoiding the toxic effects of G-418 and proliferating. Therefore, from the next day, the cells were cultured using a medium containing 200 μg / ml of Geneticine in the hESCs medium, and then cultured for 3 weeks while changing the medium every 2 days. Once the colonies were formed, the colonies were transferred to 4-well plates. Thereafter, the cells were transferred to a 35 mm, 60 mm petri dish and the cell number was increased.

이렇게 하여 분리, 구축된 세포주의 지놈 DNA를 다음과 같은 과정을 통해 분리하여 PCR (Polymerase Chain Reaction)의 주형으로 사용하였다. 세포주를 수집하여, 55℃에서 1 M KCl, 1 M MgCl2, 0.5% Tween 20, 0.5% Nonidet P-40, 2.5 ㎍/mL proteinase K가 들어있는 추출 완충액(extraction buffer)과 함께 1시간 동안 배양했다. 95로 10분간 가열하여 proteinase K를 불활성화 시킨 후, 지놈 DNA가 포함되 어 있는 상층액을 4℃로 보관하였다. 상기 과정에 의해 수득한 지놈 DNA를 주형으로 사용하고, 5'-AGAATCGCAAAACCAGCAAG-3' (서열번호 17) 및 5'-AGCATGTGTGTGTGCCTCTG-3' (서열번호 18)를 Nestin 프로모터 프라이머로, 5'-GAAGGTGAAGGTCGGAGTC-3' 및 5'-GAAGATGGTGATGGGATTTC-3' 를 GAPDH 프라이머로 사용하여, Taq 중합효소 (Takara)를 사용하여 다음과 같이 PCR을 수행하였다: 변성은 94℃에서 30초, 어닐링은 55℃에서 30초, 연장반응은 72℃에서 1분 간으로 하여 총 30 사이클을 수행하였다. 그런 다음, PCR 생성물을 1.5% 아가로스 겔에서 전기영동하여 Sox3 프로모터-DsRed를 포함하는 영역의 DNA가 합성됨을 확인하였다 (도 3b). 이로부터 상기 방법으로 구축된 세포주가 Nestin 프로모터-EGFP에 의해 형질 감염되었음을 확인할 수 있었다.In this way, the genome DNA of the isolated and constructed cell line was separated through the following process and used as a template for PCR (Polymerase Chain Reaction). The cell lines were collected and incubated for 1 hour with extraction buffer containing 1 M KCl, 1 M MgCl 2 , 0.5% Tween 20, 0.5% Nonidet P-40, 2.5 μg / mL proteinase K at 55 ° C. did. After heating for 10 minutes to 95 to inactivate proteinase K, the supernatant containing the genome DNA was stored at 4 ℃. The genome DNA obtained by the above process was used as a template, and 5'-AGAATCGCAAAACCAGCAAG-3 '(SEQ ID NO: 17) and 5'-AGCATGTGTGTGTGCCTCTG-3' (SEQ ID NO: 18) were used as Nestin promoter primers, and 5'-GAAGGTGAAGGTCGGAGTC- PCR was performed using Taq polymerase (Takara) using 3 'and 5'-GAAGATGGTGATGGGATTTC-3' as GAPDH primers: denaturation at 94 ° C for 30 seconds, annealing at 55 ° C for 30 seconds, The extension reaction was carried out for 30 minutes at 72 ℃. The PCR product was then electrophoresed on a 1.5% agarose gel to confirm that the DNA of the region containing Sox3 promoter- DsRed was synthesized (FIG. 3B). From this, it was confirmed that the cell line constructed by the above method was transfected by the Nestin promoter- EGFP .

<3-3> Lentivirus-매개 감염과 Lipofectamine2000 형질감염 (transfection)을 통한을 통한 Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 동시 발현세포주의 구축<3-3> Construction of Sox3 Promoter- DsRed and Nestin Promoter- EGFP Co-expressing Cell Lines through Lentivirus - Mediated Infection and Lipofectamine2000 Transfection

상기 실시예 3-1에서 Lentivirus-매개 감염을 이용하여 구축한 Sox3 프로모터-DsRed 세포주에, 상기 실시예 2-2에서 제조한 Nestin 프로모터-EGFP 벡터를 상기 실시예 3-2의 방법과 동일한 방법으로 lipofectamine2000 (Invitrogen)을 사용하여 형질감염 (transfection)하였다. 도 2b에 나타난 바와 같이, 상기 Nestin 프로모터-EGFP 벡터는 네오마이신 내성유전자를 포함하고 있으므로, hESC 배지에 제네티신(Geneticine) 200 ㎍/㎖을 첨가하여 선별하였다. 이 후, 배지를 2일마다 갈아주면서 3주간 배양하였고, 3주 경과후, 세포가 원모양의 콜로니(colony)를 형성 하게 되면, 이 콜로니를 4-well 플레이트에 옮겨 주었다. 이후, 35 mm, 60 mm 배양접시로 옮기며, 세포수를 증가시켰다.In the Sox3 promoter-DsRed cell line constructed using Lentivirus-mediated infection in Example 3-1, the Nestin promoter- EGFP vector prepared in Example 2-2 was prepared in the same manner as in Example 3-2. Transfection was performed using lipofectamine2000 (Invitrogen). As shown in FIG. 2B, since the Nestin promoter-EGFP vector contains a neomycin resistance gene, 200 μg / ml of geneticine (Geneticine) was added to hESC medium. Thereafter, the medium was incubated for 3 weeks while changing the medium every 2 days. After 3 weeks, when the cells formed circular colonies, the colonies were transferred to a 4-well plate. Thereafter, the cells were transferred to a 35 mm, 60 mm petri dish and the cell number was increased.

이렇게 하여 분리, 구축된 세포주의 지놈 DNA를 다음과 같은 과정을 통해 분리하여 PCR(Polymerase Chain Reaction)의 주형으로 사용하였다. 세포주를 수집하여, 55℃에서 1 M KCl, 1 M MgCl2, 0.5% Tween 20, 0.5% Nonidet P-40, 2.5 ㎍/mL proteinase K가 들어있는 추출 완충액(extraction buffer)과 함께 1시간 동안 배양했다. 95℃로 10분간 가열하여 proteinase K를 불활성화시킨 후, 지놈 DNA가 포함되어 있는 상층액을 4℃로 보관하였다. 상기 과정에 의해 수득한 지놈 DNA를 주형으로 사용하고, Sox3 프로모터-DsRed의 형질감염은 이미 상기 실시예 3-1에서 확인하였으므로, Nestin 프로모터-EGFP의 형질감염을 확인하기 위해서 EGFP 유전자를 증폭할 수 있는 5'-TATATCATGGCCGACAAGCA-3' (서열번호 19) 및 5'-GAACTCCAGCAGGACCATGT-3' (서열번호 20) 프라이머와 5'-GAAGGTGAAGGTCGGAGTC-3' 및 5'-GAAGATGGTGATGGGATTTC-3' 를 GAPDH 프라이머로 사용하여, Taq 중합효소(Takara)를 사용하여 다음과 같이 PCR을 수행하였다: 변성은 94℃에서 30초, 어닐링은 58℃에서 30초, 연장반응은 72℃에서 1분 간으로 하여 총 28 사이클을 수행하였다. 그런 다음, PCR 생성물을 1.5% 아가로스 겔에서 전기영동하여 Nestin 프로모터-EGFP 벡터가 가지고 있는 EGFP 유전자 영역의 DNA가 합성됨을 확인하였다 (도 3c). 이로부터 상기 방법으로 구축된 세포주가 Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 두 가지 신경세포 마커 프로모터에 의해 형질감염 되었음을 확인할 수 있었다.Thus, the genome DNA of the isolated and constructed cell line was separated through the following process and used as a template of PCR (Polymerase Chain Reaction). The cell lines were collected and incubated for 1 hour with extraction buffer containing 1 M KCl, 1 M MgCl 2 , 0.5% Tween 20, 0.5% Nonidet P-40, 2.5 μg / mL proteinase K at 55 ° C. did. Proteinase K was inactivated by heating at 95 ° C for 10 minutes, and the supernatant containing genome DNA was stored at 4 ° C. Since the genome DNA obtained by the above process was used as a template and the transfection of Sox3 promoter- DsRed was already confirmed in Example 3-1, the EGFP gene could be amplified to confirm the transfection of Nestin promoter- EGFP . 5'-TATATCATGGCCGACAAGCA-3 '(SEQ ID NO: 19) and 5'-GAACTCCAGCAGGACCATGT-3' (SEQ ID NO: 20) primers and 5'-GAAGGTGAAGGTCGGAGTC-3 'and 5'-GAAGATGGTGATGGGATTTC-3' as GAPDH primers, PCR was carried out using Taq polymerase (Takara) as follows: 28 cycles of denaturation at 94 ° C, annealing at 58 ° C for 30 seconds, and extension reaction at 72 ° C for 1 minute. . Then, PCR products were electrophoresed on a 1.5% agarose gel to confirm that DNA of the EGFP gene region possessed by the Nestin promoter-EGFP vector was synthesized (FIG. 3C). From this, it was confirmed that the cell line constructed by the above method was transfected with two neuronal marker promoters, Sox3 promoter- DsRed and Nestin promoter- EGFP .

실시예 4. 인간 배아줄기세포로부터 신경전구세포구 (Neuroectodermal spheres (NESs))의 제조Example 4 Preparation of Neuroectodermal Spheres (NESs) from Human Embryonic Stem Cells

6-7일간 배양된 hESCs를 tissue chopper (Mickle Engineering)를 이용하여 500x500 mm 크기로 자른 후, 1 ㎎/㎖ 농도의 콜라게나제(collagenase)를 처리하여 균등한 세포 덩어리로 분리하였다. 분리된 hESCs를 깨어지지 않게 조심하여 박테리아 플레이트(bacteria plate)에 잘 옮겨 EB(embryoid body) 배지 (Dulbecco's modified Eagle`s medium(DMEM)/F12(Gibco), 10% 넉아웃 (Knockout) SR(Gibco), 0.1 mM의 β-머캅토에탄올(mercaptoethanol, Sigma), 2 mM의 글루타민(glutamine, Gibco), 0.1 mM의 비필수 아미노산(Gibco), 100 U/㎖의 페니실린(penicillin)-스트렙토마이신(streptomycin)(Gibco))에서 EB를 형성할 수 있도록 배양하였다. 이때, 매일 배양액과 플레이트를 교체하여 주었다. EB(embryoid body) 배양액에서 6일간 배양된 EB를 NES 배지(DMEM/F12, B27 supplement(1:50), N2 supplement(1:100), 100 U/㎖의 페니실린(penicillin)-스트렙토마이신(streptomycin)(Gibco), 20 ng/㎖ bFGF(Invitrogen), 20 ng/㎖ human epidermal growth factor(EGF)(Invitrogen) and 10 ng/㎖ human leukemia inhibitory factor(LIF, Sigma))으로 교체하여 배양하여 신경전구세포로 분화시키고 충분히 자라도록 한다(2일에 한번씩 배양액 교체). 일주일마다 한번씩 tissue chopper를 이용하여 100x100 mm로 잘라준 후 계대배양하였다. HESCs cultured for 6-7 days were cut into 500x500 mm using tissue chopper (Mickle Engineering), and then treated with collagenase at a concentration of 1 mg / ml to separate into even cell masses. Carefully transfer the separated hESCs to a bacterial plate carefully to avoid breaking them into an embryoid body body (Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) / F12 (Gibco), 10% Knockout SR (Gibco) ), 0.1 mM β-mercaptoethanol (Sigma), 2 mM glutamine (Gitamine, Gibco), 0.1 mM non-essential amino acid (Gibco), 100 U / ml penicillin-streptomycin (streptomycin) (Gibco)) was cultured to form EB. At this time, the culture medium and the plate were replaced every day. EB cultured in EB (embryoid body) cultures for 6 days was treated with NES medium (DMEM / F12, B27 supplement (1:50), N2 supplement (1: 100), 100 U / ml penicillin-streptomycin (streptomycin). (Gibco), 20 ng / ml bFGF (Invitrogen), 20 ng / ml human epidermal growth factor (EGF) (Invitrogen) and 10 ng / ml human leukemia inhibitory factor (LIF, Sigma) Differentiate into cells and allow them to grow sufficiently (change medium every other day). Once a week using a tissue chopper was cut to 100x100 mm and subcultured.

실시예 5. 신경계세포 특이적 프로모터 발현 세포주를 이용한 프로모터 전사활성 조사Example 5. Investigation of promoter transcriptional activity using neuronal cell-specific promoter-expressing cell lines

<5-1> Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 발현 세포주를 이용한 프로모터 활성 조사<5-1> Promoter Activity Studies Using Sox3 Promoter- DsRed and Nestin Promoter- EGFP Expressing Cell Lines

Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 발현 hESCs를 상기 실시예 4의 방법으로 신경전구세포구(Neuroectodermal spheres (NESs))로 분화시켰다. 이러한 세포주를 이용하여 신경전구세포구(NESs)로 분화시키면, Sox3 프로모터와 Nestin 프로모터에 의해 각각 DsRed(적색형광)과 EGFP(녹색형광)을 발현하는 신경전구세포구가 만들어지게 된다. 이를 형광현미경으로 관찰하여 확인하였다(도 4a). 그 결과, 대조군 hESCs로부터 분화시킨 신경전구세포구(NESs)에서와 마찬가지로 신경 로제트(neural rosette)를 형성함을 알 수 있다. 그렇지만, Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 발현 hESCs를 사용하여 만든 신경전구세포구 (NESs)에서는 Sox3 프로모터와 Nestin 프로모터에 의해 각각 DsRed(적색형광)과 EGFP(녹색형광)을 발현하는 신경전구세포구가 만들어졌음을 확인하였다. Sox3 promoter- DsRed and Nestin promoter- EGFP expressing hESCs were differentiated into neuroectodermal spheres (NESs) by the method of Example 4 above. Differentiation into neural progenitor cells (NESs) using these cell lines results in the generation of neural progenitor cells expressing DsRed (red fluorescence) and EGFP (green fluorescence) by Sox3 and Nestin promoters, respectively. This was confirmed by observing with a fluorescence microscope (Fig. 4a). As a result, it can be seen that the neural rosettes are formed as in the neural progenitor cells (NESs) differentiated from the control hESCs. However, Sox3 promoter-DsRed and Nestin promoter - the nerve Old World inlet to each expressing DsRed (red fluorescence) and the EGFP (green fluorescence) by the Sox3 promoter and Nestin promoter EGFP expression hESCs nerve Old World inlet (NESs) created by using the It was confirmed that it was made.

<5-2> Sox3 프로모터-DsRed와 Nestin 프로모터-EGFP 동시 발현 세포주를 이용한 프로모터 활성 조사<5-2> Promoter Activity Studies Using Sox3 Promoter-DsRed and Nestin Promoter-EGFP Coexpressing Cell Lines

Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 동시 발현 hESCs를 상기 실시예 4의 방법으로 신경전구세포구(NESs)로 분화시켰다. 이러한 세포주를 이용하여 신경전구세포구로 분화시키면, Sox3 프로모터에 의해 DsRed(적색형광)을 발현하고, Nestin 프로모터에 의해 EGFP(녹색형광)을 발현하는 신경세포가 만들어지게 된다. 이를 형광현미경으로 관찰하여 확인하였다(도 4b). 그 결과, EB 형성단계에서는 형광이 발현되지 않고, 신경세포 배지로 바꾸어 주어 신경전구세포구로 분화시켰을 때, 초기(early) 신경세포 분화단계에서부터 Sox3 프로모터에 의해 DsRed(적색형광)을 발현하고, Nestin 프로모터에 의해 EGFP(녹색형광)을 발현하는 신경세포구를 관찰할 수 있었다 (도 4b). 이를 통해서, 분화 초기부터 특이적으로 발현되는 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터를 병용마커 및 더블마커로 사용하는 경우, 높은 민감도 및 특이도를 가지고 신경세포로의 분화여부를 확인할 수 있어 탐지 효율이 현저하게 높아진다. Sox3 promoter- DsRed and Nestin promoter- EGFP co-expressing hESCs were differentiated into neural progenitor cells (NESs) by the method of Example 4 above. When a neural precursor cell differentiation port using this cell line, the expression of DsRed (red fluorescence) by Sox3 promoter, and neurons expressing EGFP (green fluorescence) by Nestin promoter will be made. This was confirmed by observing with a fluorescence microscope (Fig. 4b). As a result, fluorescence was not expressed in the EB formation step. When the cells were changed into neuronal cell media to differentiate into neural progenitor cells, DsRed (red fluorescence) was expressed by the Sox3 promoter from the early neuronal differentiation step, and Nestin Neuronal cells expressing EGFP (green fluorescence) could be observed by the promoter (FIG. 4B). Through this, when the Sox3 promoter and the Nestin promoter, which are specifically expressed from the beginning of differentiation, are used as the combination marker and the double marker, the detection efficiency is remarkably increased since it is possible to confirm the differentiation into neurons with high sensitivity and specificity. .

실시예 6. 신경계세포 특이적 유전자의 RT-PCR 분석Example 6 RT-PCR Analysis of Neuronal Cell Specific Genes

<6-1> Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 발현 세포주를 이용한 신경세포 특이적 유전자의 RT-PCR 분석<6-1> RT-PCR Analysis of Neuronal Specific Genes Using Sox3 Promoter- DsRed and Nestin Promoter- EGF P Expressing Cell Lines

신경계세포 특이적 마커 유전자의 발현 여부를 확인하기 위하여, 대조군 hESCs, 이로부터 분화된 인간 신경전구세포(hNP, human neural progenitor), 그리고 Sox3 프로모터-DsRed 발현 인간 배아줄기세포주로부터 분화시킨 인간 신경전구세포(hNP-Sox3) 및 Nestin 프로모터-EGFP 발현 인간 배아줄기세포주로부터 분화시킨 인간 신경전구세포(hNP-Nestin)로부터 분리해 낸 전체 RNA 2 ㎎을 주형으로 Superscript kit(Invitrogen)를 이용 42, 90분간 반응시켜 역전사(reverse transcription)시켰다. PCR 반응에 사용한 프라이머 세트의 염기서열은 Sox1 센스 프라이머 5'-GGGAAAACGGGCAAAATAAT-3' (서열번호 21) Sox1 안티센스 프라이머 5'-CCATCTGGGCTTCAAGTGTT-3' (서열번호 22) Sox3 센스 프라이머 5'-GACGCCTTGTTTAGCTTTGC-3'(서열번호 23) Sox3 안티센스 프라이머 5'-TTCTCCCATTCACTCCTTGG-3' (서열번호 24) Musashi1 센스 프라이머 5'-ACCCCCACATTCTCTCACTG-3' (서열번호 25) Musashi1 안티센스 프라이머 5'-AAACCCAAAACACGAACAGC-3' (서열번호 26) Musashi2 센스 프라이머 5'-TTTGTAGGCGGGTTATCTGC-3' (서열번호 27) Musashi2 안티센스 프라이머 5'-GCCATAGCTTGGAGCAAATC-3' (서열번호 28) Tuj1 센스 프라이머 5'-ACCTCAACCACCTGGTATCG-3' (서열번호 29) Tuj1 안티센스 프라이머 5'-GGGATCCACTCCACGAAGTA-3' (서열번호 30) Pax6 센스 프라이머 5'-ATGAGGCTCAAATGCGACTT-3' (서열번호 31) Pax6 안티센스 프라이머 5'-CATTTGGCCCTTCGATTAGA-3' (서열번호 32) Nestin 센스 프라이머 5'-AACAGCGACGGAGGTCTCTA-3' (서열번호 33) Nestin 안티센스 프라이머 5'-TTCTCTTGTCCCGCAGACTT-3' (서열번호 34) 이고, 대조군으로 사용한 GAPDH의 증폭은 5'-GAAGGTGAAGGTCGGAGTC-3' 및 5'-GAAGATGGTGATGGGATTTC-3' 를 프라이머로 사용하였다. 본 증폭에 사용한 RT-PCR 반응조건은 94℃에서 5분간 변성(denaturation)을 한 뒤 94℃에서 30초, 58℃에서 30초, 72℃에서 30초의 PCR 반응을 30번 반복하고, 72℃에서 1분간 중합(polymerization) 반응을 수행하였다. 그 결과, 상기 RT-PCR 산물을 1.5%의 아가로스 젤(agarose gel)에서 전기영동하여, Sox3 프로모터-DsRed 발현 hESCs로부터 분화시킨 인간 신경전구세포 (hNP-Sox3) 및 Nestin 프로모터- EGFP 발현 인간 배아줄기세포주로부터 분화시킨 인간 신경전구세포 (hNP-Nestin)에서 Sox1, Sox3, Musashi1, Musashi2, Tuj1, Pax6, Nestin 및 대조군 GAPDH의 발현 여부를 각각 확인하였다 (도 5a). 본 발명의 방법으로 제조된 세포에서의 상기 분자 마커의 발현을 RT-PCR로 조사한 결과, 대조군 인간 배아줄기세포주로부터 분화시킨 인간 신경전구세포와 Sox3 프로모터-DsRed 및 Nestin 프로모터-EGFP 발현 hESCs로부터 분화시킨 인간 신경전구세포에서 Sox1, Sox3, Musashi1, Musashi2, Tuj1, Pax6, NestinPax6 등 신경세포 특이적 마커의 발현이 거의 비슷한 양상으로 발현되고 있음을 확인하였다. To confirm the expression of neuronal cell specific marker genes, human neural progenitor cells differentiated from control hESCs, human neural progenitors (hNP), and Sox3 promoter-DsRed expressing human embryonic stem cell lines (hNP- Sox3 ) and total RNA 2 mg isolated from hNP- Nestin differentiated from Nestin promoter-EGFP-expressing human embryonic stem cell line using a Superscript kit (Invitrogen) as a template for 42 and 90 minutes Reverse transcription. The base sequence of the primer set used for the PCR reaction was Sox1 sense primer 5'-GGGAAAACGGGCAAAATAAT-3 '(SEQ ID NO: 21) Sox1 antisense primer 5'-CCATCTGGGCTTCAAGTGTT-3' (SEQ ID NO: 22) Sox3 sense primer 5'-GACGCCTTGTTTAGCTTTGC-3 ' (SEQ ID NO: 23) Sox3 antisense primer 5'-TTCTCCCATTCACTCCTTGG-3 '(SEQ ID NO: 24) Musashi1 sense primer 5'-ACCCCCACATTCTCTCACTG-3' (SEQ ID NO: 25) Musashi1 antisense primer 5'-AAACCCAAAACACGAACAGAGC-3 '(SEQ ID NO: 26) Musashi2 sense primer 5'-TTTGTAGGCGGGTTATCTGC-3 '(SEQ ID NO: 27) Musashi2 antisense primer 5'-GCCATAGCTTGGAGCAAATC-3' (SEQ ID NO: 28) Tuj1 sense primer 5'-ACCTCAACCACCTGGTATCG-3 '(SEQ ID NO: 29) Tuj1 antisense primer 5' -GGGATCCACTCCACGAAGTA-3 '(SEQ ID NO: 30) Pax6 sense primer 5'-ATGAGGCTCAAATGCGACTT-3' (SEQ ID NO: 31) Pax6 antisense primer 5'-CATTTGGCCCTTCGATTAGA-3 '(SEQ ID NO: 32) Nestin sense primer 5'-AACAGCGACGGAGGTC TCTA-3 '(SEQ ID NO: 33) Nestin antisense primer 5'-TTCTCTTGTCCCGCAGACTT-3' (SEQ ID NO: 34), and amplification of GAPDH used as a control was 5'-GAAGGTGAAGGTCGGAGTC-3 'and 5'-GAAGATGGTGATGGGATTTC-3' Used as. RT-PCR reaction conditions used for this amplification were denatured at 94 ° C. for 5 minutes, followed by 30 times at 94 ° C., 30 seconds at 58 ° C., 30 seconds at 72 ° C., and 30 times at 72 ° C. A polymerization reaction was performed for 1 minute. As a result, the RT-PCR product was electrophoresed on 1.5% agarose gel to differentiate human neuroprogenitor cells (hNP-Sox3) and Nestin promoter-EGFP expressing human embryos from Sox3 promoter-DsRed expressing hESCs. Expression of Sox1, Sox3 , Musashi1, Musashi2, Tuj1, Pax6, Nestin and control GAPDH in human neuronal progenitor cells (hNP- Nestin ) differentiated from stem cell lines was confirmed (Fig. 5a). The expression of the molecular markers in the cells prepared by the method of the present invention was examined by RT-PCR, and then differentiated from human neuroprogenitor cells differentiated from control human embryonic stem cell lines and Sox3 promoter-DsRed and Nestin promoter-EGFP expressing hESCs. It was confirmed that the expression of neuronal specific markers such as Sox1, Sox3, Musashi1, Musashi2, Tuj1, Pax6, Nestin and Pax6 in human neural progenitor cells was almost similar.

<6-2> Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 동시 발현 세포주를 이용한 신경계세포 특이적 유전자의 RT-PCR 분석<6-2> RT-PCR Analysis of Neuronal Cell Specific Genes Using Sox3 Promoter- DsRed and Nestin Promoter- EGFP Coexpressing Cell Lines

상기 실시예 6-1의 방법으로 Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 동시 발현 hESCs로부터 분화시킨 인간 신경전구세포 (hNP-Sox3+Nestin)에서 Sox1, Sox3, Musashi1, Musashi2, Tuj1, Pax6, Nestin 및 대조군 GAPDH의 발현 여부를 각각 확인하였다(도 5b). 본 발명의 방법으로 제조된 세포에서의 상기 분자 마커의 발현을 RT-PCR로 조사한 결과, 대조군 hESCs로부터 분화시킨 인간 신경전구세포와 Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP 동시 발현 hESCs로부터 분화시킨 인간 신경전구세포(hNP-Sox3+Nestin)에서 Sox1, Sox3, Musashi1, Musashi2, Tuj1, Pax6, Nestin 등 신경세포 특이적 마커의 발현이 대조군 인간 배아줄기세포로부터 분화시킨 인간 신경전구세포(hNP)와 거의 비슷한 양상으로 발현되고 있음을 확인하 였다. Sox1, Sox3, Musashi1, Musashi2, Tuj1, Pax6, Nestin, and human neural precursor cells (hNP- Sox3 + Nestin ) differentiated from Sox3 promoter- DsRed and Nestin promoter- EGFP co-expressing hESCs by the method of Example 6-1. Expression of control GAPDH was confirmed, respectively (FIG. 5B). The expression of the molecular markers in the cells prepared by the method of the present invention was examined by RT-PCR. As a result, human neural progenitor cells differentiated from control hESCs and human neurons differentiated from Sox3 promoter- DsRed and Nestin promoter- EGFP co-expressing hESCs. Expression of neuronal specific markers such as Sox1, Sox3, Musashi1, Musashi2, Tuj1, Pax6, Nestin in progenitor cells (hNP- Sox3 + Nestin ) is almost similar to human neuronal precursor cells (hNP) differentiated from control human embryonic stem cells It was confirmed that it is expressed as an aspect.

실시예 7. 신경계세포의 특이적 단백질의 면역화학(immunocytochemistry) 분석Example 7 Immunocytochemistry Analysis of Specific Proteins of Neuronal Cells

상기 실시예 4에서 수득된 신경전구세포구(NESs)를 Matrigel(Becton Dickinson) 이 코팅된 커버글라스(cover glass)위에 부착시켜 NES 배지 에서 24시간 동안 배양하였다. 배지를 제거한 후 남아있는 배지 잔여물을 PBS로 세 번 세척하고, 4% 파라포름알데히드(paraformaldehyde)를 함유한 PBS로 30분간 고정하였다. PBS로 세 번 세척한 후, 0.1% Triton- X100을 함유한 PBS로 10분간 침투(permeabilization)시키고, 10% NGS (normal goat serum)로 1시간 동안 반응시켜서 블로킹하였다. 이후 PBS/0.1%의 BSA/5%의 NGS에 다음과 같은 농도의 항체를 섞어 세포에 처리하고 4℃에서 20시간 동안 반응시켰다. anti-nestin 항체(Chemicon, MAB5326, 생쥐 단일클론 IgG)는 1/200로, anti-Tuj1 항체(covance, MMS-435P, 생쥐 단일클론 IgG)는 1/200의 농도를 사용하였다. 일차항체 반응이 끝나면 PBS로 세척하고 적당한 이차항체를 세포에 처리하여 상온에서 한 시간 동안 처리하였다. 핵은 DAPI를 사용하여 염색하였다. 모든 반응이 끝나면 마운팅(mounting)하여 형광현미경으로 염색을 확인하고 사진을 찍었다(도 6). 그 결과, 거의 모든 세포에서 신경계 특이 마커인 Nestin과 Tuj1이 발현되고 있음을 확인하였다. 또한 이러한 신경계 특이 마커가 Sox3 프로모터와 Nestin 프로모터에 의해 각각 DsRed(적색형광)과 EGFP(녹색형광)을 동시발현되고 있음을 확인하였다.The neural progenitor cells (NESs) obtained in Example 4 were attached onto Matrigel (Becton Dickinson) -coated cover glass and incubated in NES medium for 24 hours. After removing the medium, the remaining medium residue was washed three times with PBS and fixed for 30 minutes with PBS containing 4% paraformaldehyde. After washing three times with PBS, the solution was infiltrated with PBS containing 0.1% Triton-X100 for 10 minutes and blocked by reacting with 10% NGS (normal goat serum) for 1 hour. Then, the antibody was mixed with PBS / 0.1% BSA / 5% NGS and the following concentrations were treated to the cells and reacted at 4 ° C. for 20 hours. Anti- nestin antibody (Chemicon, MAB5326, mouse monoclonal IgG) was 1/200, and anti-Tuj1 antibody (covance, MMS-435P, mouse monoclonal IgG) was used at a concentration of 1/200. At the end of the primary antibody reaction, the cells were washed with PBS and treated with a suitable secondary antibody for 1 hour at room temperature. Nuclei were stained using DAPI. After all reactions were mounted (mounted) to confirm the staining with a fluorescence microscope and photographed (Fig. 6). As a result, it was confirmed that Nestin and Tuj1, which are neurological specific markers, were expressed in almost all cells. In addition, it was confirmed that these neurological specific markers co-express DsRed (red fluorescence) and EGFP (green fluorescence) by Sox3 promoter and Nestin promoter, respectively.

도 1은 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터의 염기서열을 나타낸 그림이다.1 is a diagram showing the nucleotide sequence of the Sox3 promoter and Nestin promoter.

도 2는 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터를 포함하는 벡터를 도시한 것으로서, 도 2a는 pLenti6-Sox3 프로모터-DsRed 및 pLenti6-Nestin 프로모터-DsRed벡터를 도시한 그림이고, 도 2b는 EGFP를 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터 각각의 다운스트림에 위치하도록 구성한 벡터를 도시한 그림이다.FIG. 2 shows a vector comprising a Sox3 promoter and a Nestin promoter, FIG. 2A shows a pLenti6- Sox3 promoter- DsRed and pLenti6- Nestin promoter- DsRed vector, and FIG. 2B shows the EGFP as a Sox3 promoter and a Nestin promoter. The figure shows the vector configured to be located downstream of each.

도 3은 제조된 벡터가 배아줄기세포주에 성공적으로 형질감염 되었는지 여부를 확인한 결과로서, 도 3a는 Sox3 프로모터-DsRed를 형질감염 시킨 세포에 대해 전기영동을 수행한 결과이고, 도 3b는 Nestin 프로모터-EGFP를 형질감염 시킨 세포에 대해 전기영동을 수행한 결과를 나타낸 것이다. 도 3c는 Sox3 프로모터-DsRedNestin 프로모터-EGFP에 의해 동시에 형질감염이 되었음을 확인한 사진이다. 3 is a result of confirming whether the prepared vector has been successfully transfected into embryonic stem cell line, Figure 3a is the result of performing electrophoresis on cells transfected with Sox3 promoter- DsRed , Figure 3b is Nestin promoter- Electrophoresis was performed on the cells transfected with EGFP . Figure 3c is a photograph confirming the simultaneous transfection by Sox3 promoter- DsRed and Nestin promoter- EGFP .

도 4는 배아줄기세포가 신경계세포로 분화되어 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터가 활성화되는지 여부를 확인한 사진으로서, 도 4a는 Sox3 프로모터 Nestin 프로모터 각각에 대해 적색형광 및 녹색형광이 발색됨을 확인한 그래프이다. 도 4b는 Sox3Nestin에 대해 한 세포주 내에서 Sox3에 의한 적색형광이 발색되고, Nestin에 의한 녹색형광이 발색됨을 확인한 사진이다. Figure 4 Somatic stem cells are differentiated into neuronal cells Sox3 promoter And a picture confirming whether the Nestin promoter is activated, Figure 4a is a Sox3 promoter And Nestin promoter It is a graph confirming that red and green fluorescence are developed for each. 4b is a photograph showing that red fluorescent light by Sox3 and green fluorescent light by Nestin are developed in one cell line for Sox3 and Nestin .

도 5는 신경계 분화 유도된 세포에서 신경계 특이 마커 유전자 (sox1, Sox3, musashi1 musashi2, Tuj1, Pax6, Nestin) 및 대조군 GAPDH의 발현 여부를 확인한 사진이다. 도 5a는 대조군 배아줄기세포와 그로부터 분화된 신경계세포, Sox3-리포터 유전자가 포함된 벡터로 형질 감염되어 구축된 배아줄기세포와 그로부터 신경계세포로 분화 유도된 세포(hNP-Sox3) 및 Nestin-리포터 유전자가 포함된 벡터로 형질 감염되어 구축된 배아줄기세포와 그로부터 신경계세포로 분화 유도된 세포(hNP-Nestin) 각각에 대한 신경계 특이 마커 유전자의 발현을 확인한 사진이다. 도 5b는 대조군 배아줄기세포와 그로부터 분화된 신경계세포, Sox3 프로모터-리포터 유전자와 Nestin 프로모터-리포터 유전자가 동시에 포함된 벡터로 형질감염 되어 구축된 배아줄기세포로부터 신경계세포로 분화 유도된 세포(hNP-Sox3+Nestin)에 대한 신경계 특이 마커 유전자의 발현을 확인한 사진이다.5 is a photograph confirming the expression of neural system specific marker genes (sox1, Sox3 , musashi1 musashi2, Tuj1, Pax6, Nestin ) and control GAPDH in nervous system differentiation-induced cells. Figure 5a is a control ES cells and the neural cells differentiated therefrom, Sox3 - induced cell differentiation in the building are transfected with a vector that contains the reporter gene, embryonic stem cells and neural cells therefrom (hNP- Sox3) and Nestin - Reporter Gene It is a picture confirming the expression of the neuronal specific marker genes for each of the embryonic stem cells constructed by transfecting with a vector containing and cells induced differentiation into the neuronal cells (hNP- Nestin ). FIG. 5B shows differentiation-induced cells into neural cells from embryonic stem cells constructed by transfecting with control embryonic stem cells and neuronal cells differentiated therefrom, a vector comprising a Sox3 promoter-reporter gene and a Nestin promoter-reporter gene (hNP- Sox3 + Nestin ) is a picture confirming the expression of the neuronal specific marker gene.

도 6은 신경계 특이적 단백질(Tuj1 및 Nestin)의 발현을 면역화학분석법을 통하여 확인한 결과이다.Figure 6 shows the results of confirming the expression of nervous system specific proteins (Tuj1 and Nestin ) by immunochemical analysis.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Reporter system comprising dual promoter and methods for analyzing the differentiation into neural lineage <130> PA090180/KR <160> 34 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Sox3 promoter <400> 1 tgcgggctgg ccggggg 17 <210> 2 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Sox3 promoter <400> 2 ggggttcttg agttcagtct ccagaaggct g 31 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Nestin promoter <400> 3 ggagcaggag aaacagggcc tacagagcc 29 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Nestin promoter <400> 4 aagtcttgga gccaccgcc 19 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of DsRed gene <400> 5 caccatggcc tcctccgaga ac 22 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of DsRed gene <400> 6 caggaacagg tggtggcggc 20 <210> 7 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of EGFP gene <400> 7 caccatggtg agcaagggcg ag 22 <210> 8 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of EGFP gene <400> 8 cttgtacagc tcgtccatgc cgag 24 <210> 9 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Sox3 promoter with HindIII restriction site <400> 9 cataagcttt gcgggctggc cgg 23 <210> 10 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Sox3 promoter with BamHI restriction site <400> 10 ctaggatccg gttcttgagt tcagtctcca 30 <210> 11 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Nestin promoter with HindIII restriction site <400> 11 agtaagcttg gagcaggaga aacagggcc 29 <210> 12 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Nestin promoter with BamHI restriction site <400> 12 ataggtacca agtcttggag ccaccgcc 28 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer of Sox3 promoter for PCR <400> 13 agctcctggg gatttggggt 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer of Sox3 promoter for PCR <400> 14 aaccctgtca aggcagaccg 20 <210> 15 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of GAPDH <400> 15 gaaggtgaag gtcggagtc 19 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of GAPDH <400> 16 gaagatggtg atgggatttc 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forword primer of Nestin promoter <400> 17 agaatcgcaa aaccagcaag 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer of Nestin promoter <400> 18 agcatgtgtg tgtgcctctg 20 <210> 19 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forword primer of EGFP for amplification <400> 19 tatatcatgg ccgacaagca 20 <210> 20 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer of EGFP for amplification <400> 20 gaactccagc aggaccatgt 20 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Sox1 <400> 21 gggaaaacgg gcaaaataat 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Sox1 <400> 22 ccatctgggc ttcaagtgtt 20 <210> 23 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Sox3 <400> 23 gacgccttgt ttagctttgc 20 <210> 24 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Sox3 <400> 24 ttctcccatt cactccttgg 20 <210> 25 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Musashi1 <400> 25 acccccacat tctctcactg 20 <210> 26 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Musashi1 <400> 26 aaacccaaaa cacgaacagc 20 <210> 27 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Musashi2 <400> 27 tttgtaggcg ggttatctgc 20 <210> 28 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Musashi2 <400> 28 gccatagctt ggagcaaatc 20 <210> 29 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Tuj1 <400> 29 acctcaacca cctggtatcg 20 <210> 30 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Tuj1 <400> 30 gggatccact ccacgaagta 20 <210> 31 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Pax6 <400> 31 atgaggctca aatgcgactt 20 <210> 32 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Pax6 <400> 32 catttggccc ttcgattaga 20 <210> 33 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Nestin <400> 33 aacagcgacg gaggtctcta 20 <210> 34 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Nestin <400> 34 ttctcttgtc ccgcagactt 20 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Reporter system comprising dual promoter and methods for          analyzing the differentiation into neural lineage <130> PA090180 / KR <160> 34 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Sox3 promoter <400> 1 tgcgggctgg ccggggg 17 <210> 2 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Sox3 promoter <400> 2 ggggttcttg agttcagtct ccagaaggct g 31 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Nestin promoter <400> 3 ggagcaggag aaacagggcc tacagagcc 29 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Nestin promoter <400> 4 aagtcttgga gccaccgcc 19 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of DsRed gene <400> 5 caccatggcc tcctccgaga ac 22 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of DsRed gene <400> 6 caggaacagg tggtggcggc 20 <210> 7 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of EGFP gene <400> 7 caccatggtg agcaagggcg ag 22 <210> 8 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of EGFP gene <400> 8 cttgtacagc tcgtccatgc cgag 24 <210> 9 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Sox3 promoter with HindIII restriction site <400> 9 cataagcttt gcgggctggc cgg 23 <210> 10 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Sox3 promoter with BamHI restriction site <400> 10 ctaggatccg gttcttgagt tcagtctcca 30 <210> 11 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Nestin promoter with HindIII restriction site <400> 11 agtaagcttg gagcaggaga aacagggcc 29 <210> 12 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Nestin promoter with BamHI restriction site <400> 12 ataggtacca agtcttggag ccaccgcc 28 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer of Sox3 promoter for PCR <400> 13 agctcctggg gatttggggt 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer of Sox3 promoter for PCR <400> 14 aaccctgtca aggcagaccg 20 <210> 15 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of GAPDH <400> 15 gaaggtgaag gtcggagtc 19 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of GAPDH <400> 16 gaagatggtg atgggatttc 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forword primer of Nestin promoter <400> 17 agaatcgcaa aaccagcaag 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer of Nestin promoter <400> 18 agcatgtgtg tgtgcctctg 20 <210> 19 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forword primer of EGFP for amplification <400> 19 tatatcatgg ccgacaagca 20 <210> 20 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer of EGFP for amplification <400> 20 gaactccagc aggaccatgt 20 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Sox1 <400> 21 gggaaaacgg gcaaaataat 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Sox 1 <400> 22 ccatctgggc ttcaagtgtt 20 <210> 23 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Sox3 <400> 23 gacgccttgt ttagctttgc 20 <210> 24 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Sox 3 <400> 24 ttctcccatt cactccttgg 20 <210> 25 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Musashi 1 <400> 25 acccccacat tctctcactg 20 <210> 26 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Musashi 1 <400> 26 aaacccaaaa cacgaacagc 20 <210> 27 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Musashi2 <400> 27 tttgtaggcg ggttatctgc 20 <210> 28 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Musashi2 <400> 28 gccatagctt ggagcaaatc 20 <210> 29 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Tuj1 <400> 29 acctcaacca cctggtatcg 20 <210> 30 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Tuj1 <400> 30 gggatccact ccacgaagta 20 <210> 31 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Pax6 <400> 31 atgaggctca aatgcgactt 20 <210> 32 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Pax 6 <400> 32 catttggccc ttcgattaga 20 <210> 33 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer of Nestin <400> 33 aacagcgacg gaggtctcta 20 <210> 34 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer of Nestin <400> 34 ttctcttgtc ccgcagactt 20  

Claims (13)

Sox3 프로모터 Nestin 프로모터 활성을 측정하는 제제를 포함하는, 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화 여부를 탐지하기 위한 프로모터 활성 검출용 조성물. Sox3 promoter And a composition for measuring nestin promoter activity, the composition for detecting promoter activity for detecting whether differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells. 제1항에 있어서, 상기 배아줄기세포는 인간 유래인 조성물.The composition of claim 1, wherein the embryonic stem cells are derived from humans. 제1항에 있어서, 상기 프로모터 활성을 측정하는 제제는 Sox3 프로모터 및 상기 Sox3 프로모터와 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자, 및 Nestin 프로모터 및 상기 Nestin 프로모터와 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터인 조성물.The composition of claim 1, wherein the agent measuring promoter activity is a vector comprising a Sox3 promoter and a reporter gene operably linked with the Sox3 promoter, and a Nestin promoter and a reporter gene operably linked with the Nestin promoter. 제3항에 있어서, 상기 Sox3 프로모터 및 상기 Sox3 프로모터와 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자는 도 2a의 개열지도로 표시되는 pLenti6-Sox3-DsRed이고, 상기 Nestin 프로모터 및 상기 Nestin 프로모터와 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자는 도 2a의 개열지도로 표시되는 pLenti6-Nestin-EGFP인 조성물.The reporter gene of claim 3, wherein the reporter gene operably linked to the Sox3 promoter and the Sox3 promoter is pLenti6-Sox3-DsRed, represented by the cleavage map of FIG. 2A, and the reporter gene operably linked to the Nestin promoter and the Nestin promoter. Is pLenti6-Nestin-EGFP represented by the cleavage map of FIG. 2A. 제3항에 있어서, 상기 리포터 유전자는 녹색 형광 단백질(GFP), 변형된 녹색 형광 단백질(modified green fluorescent protein), 증강된 녹색 형광 단백 질(enhanced green fluorescent protein; EGFP), 적색 형광 단백질(RFP), 증강된 적색 형광 단백질(ERFP), 청색 형광 단백질(BFP), 증강된 청색 형광 단백질(EBFP), 황색 형광 단백질(YFP), 증강된 황색 형광 단백질(EYFP), 남색 형광 단백질(CFP), 증강된 남색 형광 단백질(ECFP), DsRed 및 레닐라 루시퍼라제(Renila luciferase)로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 조성물.The method of claim 3, wherein the reporter gene is a green fluorescent protein (GFP), modified green fluorescent protein (modified green fluorescent protein), enhanced green fluorescent protein (EGFP), red fluorescent protein (RFP) , Enhanced red fluorescent protein (ERFP), blue fluorescent protein (BFP), enhanced blue fluorescent protein (EBFP), yellow fluorescent protein (YFP), enhanced yellow fluorescent protein (EYFP), indigo fluorescent protein (CFP), enhanced Indigo blue fluorescent protein (ECFP), DsRed and Renila luciferase. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 배아줄기세포.Embryonic stem cell comprising the composition according to any one of claims 1 to 5. Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터의 활성 수준을 확인하여 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화 여부를 탐지하는 방법.A method for detecting the differentiation of embryonic stem cells into neuronal cells by checking the activity levels of Sox3 promoter and Nestin promoter. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein (a) 분화유도물질을 이용하여 배아줄기세포로부터 신경계 세포로 분화를 유도하는 단계;(a) inducing differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells using differentiation inducing substances; (b) 배아줄기세포 및 분화가 유도되었다고 예상되는 줄기세포의 핵산 시료 또는 단백질 시료를 얻는 단계;(b) obtaining a nucleic acid sample or protein sample of embryonic stem cells and stem cells which are expected to have differentiation induced; (c) 상기 핵산 시료 또는 단백질 시료 중, Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터 다운스트림 유전자의 mRNA 전사량 또는 상기 유전자에 의해 코딩된 단백질 발현량을 측정하는 단계; 및(c) measuring the mRNA transcription amount of the Sox3 promoter and the Nestin promoter downstream gene or the protein expression encoded by the gene in the nucleic acid sample or protein sample; And (d) 상기 단계 (c)의 유전자의 전사량 또는 상기 단백질의 발현량이 증가되 었을 때, 배아줄기세포가 신경계세포로 분화된 것으로 판정하는 단계를 포함하는 방법.(d) determining that embryonic stem cells have differentiated into neuronal cells when the amount of transcription of the gene of step (c) or the amount of expression of the protein is increased. 제7항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 유전자의 발현량은 역전사 중합효소연쇄반응(RT-PCR) 또는 실시간 중합효소연쇄반응(Real time PCR)으로 확인하는 방법.The method of claim 7, wherein the expression level of the gene in step (c) is confirmed by reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) or real time polymerase chain reaction (Real time PCR). 제7항에 있어서, 상기 다운스트림 유전자는 녹색 형광 단백질(GFP), 변형된 녹색 형광 단백질(modified green fluorescent protein), 증강된 녹색 형광 단백질(enhanced green fluore질(ERFP), 청색 형광 단백질(BFP), 증강된 청색 형광 단백질(EBFP), 황색 형광 단백질(YFP), 증강된 황색 형광 단백질(EYFP), 남색 형광 단백질(CFP), 증강된 남색 형광 단백질(ECFP), DsRed 및 레닐라 루시퍼라제(Renila luciferase)로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 7, wherein the downstream gene is a green fluorescent protein (GFP), modified green fluorescent protein (modified green fluorescent protein), enhanced green fluorescent protein (ERFP), blue fluorescent protein (BFP) , Enhanced blue fluorescent protein (EBFP), yellow fluorescent protein (YFP), enhanced yellow fluorescent protein (EYFP), indigo fluorescent protein (CFP), enhanced indigo fluorescent protein (ECFP), DsRed and Renilla Luciferase (Renila) luciferase). 제7항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 단백질의 발현량을 측정하는 단계는 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터에 의해 발현되는 다운스트림 유전자의 발색 수준을 배아줄기세포의 단백질 시료에서의 발색 수준과 비교하는 단계를 포함하는 것인 방법.The method of claim 7, wherein the step of measuring the expression level of the protein in step (c) is to compare the color development level of the downstream gene expressed by the Sox3 promoter and Nestin promoter with the color development level in the protein sample of embryonic stem cells And a step. Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터 활성을 증가 또는 감소시킴으로써 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화를 조절하는 방법.A method of regulating differentiation from embryonic stem cells to neuronal cells by increasing or decreasing Sox3 promoter and Nestin promoter activity. 배아줄기세포에 신경계 세포로의 분화를 조절할 것으로 예상되는 후보 물질을 처리하는 단계; 및 배아줄기세포 및 분화가 유도되었다고 예상되는 줄기세포에서 Sox3 프로모터 및 Nestin 프로모터 다운스트림 유전자의 전사 활성 또는 상기 유전자에 의해 코딩되는 단백질의 발현 정도를 측정하는 단계를 포함하는, 배아줄기세포로부터 신경계 세포로의 분화 조절 물질을 스크리닝하는 방법.Treating embryonic stem cells with candidate substances expected to regulate differentiation into neuronal cells; And measuring the transcriptional activity of Sox3 promoter and Nestin promoter downstream genes or the expression level of proteins encoded by the genes in embryonic stem cells and stem cells expected to be differentiated. Method for screening differentiation regulating substances in furnace.
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