KR20110066443A - Neural differentiation of human adipose tissue-derived stem cells - Google Patents

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박종성
조용범
조형호
장수정
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전남대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A method for differentiating human adipose-derived stem cells to nerve cells is provided to effectively treat neurologic disorder or hearing loss with minimized side effects. CONSTITUTION: A method for differentiating to nerve cells for treating neurologic disorder or hearing loss comprises: a step of obtaining human adipose-mesenchymal stem cells; a step of inducing the differentiation of the mesenchymal stem cells in a medium containing bFGF; and a step of inducing secondary differentiation.

Description

사람의 지방유래 줄기세포로부터 신경세포를 분화시키는 방법{Neural differentiation of human adipose tissue-derived stem cells}Neural differentiation of human adipose tissue-derived stem cells

본 발명은 사람의 지방유래 줄기세포로부터 신경세포를 분화시키는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사람의 지방세포로부터 간단하고 효율적인 방식으로 다량의 동질한 줄기세포를 생성하는 방법 및 상기 줄기세포로부터 효율적으로 최적화된 신경세포의 분화방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for differentiating neurons from human adipose derived stem cells, and more particularly, to a method for producing a large amount of homogenous stem cells from a human adipose cells in a simple and efficient manner and from the stem cells It relates to a method of differentiation of optimized neurons.

의학적 발전의 눈부신 성과에도 불구하고 아직까지 현대의학이 고칠 수 없는 난치성 질환이 존재하고 있다.Despite the remarkable achievements of medical development, there are still intractable diseases that cannot be fixed by modern medicine.

난치성 질환으로 알려진 파킨슨씨병, 알쯔하이머와 같은 만성 질환, 다양한 암(cancer) 등으로 인해 손상된 조직과 장기를 치료하는 방법은 약물요법이나 외과적 수술로 치료하는 것이 일반적인 방법이다. 그러나 이러한 치료는 다른 정상적인 세포에도 많은 손상을 입혀 문제점으로 지적되고 있다. 이에 최근에는 질환에 의해 파괴되거나 손상받은 세포를 외부로부터 공급해주는 세포 대체 요법(cell replacement therapy)이 효과적인 치료법으로 제시되고 있다. 이러한 세포 치료 요법에서, 재생이 필요한 조직으로 증식 및 분화 가능한 줄기세포(stem cell)가 각광 을 받고 있다.Parkinson's disease, also known as intractable disease, chronic diseases such as Alzheimer's disease, and various cancers (cancer) damaged by tissues and organs to treat the treatment is usually a method of treatment with medication or surgery. However, this treatment has been pointed out as a problem by damaging many other normal cells. Recently, cell replacement therapy, which supplies cells destroyed or damaged by diseases from the outside, has been suggested as an effective treatment. In such cell therapies, stem cells capable of proliferating and differentiating into tissues in need of regeneration are in the spotlight.

상기 줄기세포란 조직을 구성하는 각 세포로 분화되기 전단계의 세포로서, 미분화 상태에서 무한 증식이 가능하며 특정 분화자극에 의해 다양한 조직의 세포로 분화될 수 있는 잠재적 가능성을 가진 세포를 말한다.The stem cells are cells prior to differentiation into each cell constituting the tissue, and are capable of infinite proliferation in an undifferentiated state and have a potential of being differentiated into cells of various tissues by specific differentiation stimulation.

그 중 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell)는 골, 연골, 근육, 건, 인대, 신경조직 등으로 분화할 수 있어 핵심적인 세포로 주목 받고 있다. 현재 이러한 중간엽줄기세포의 기원 조직에는 골수(bone marrow), 제대혈(cord blood), 골막(periosteum), 활막(synovium) 등이 있다. 그러나 골수에는 중간엽줄기세포는 많으나, 채취시 환자에게 고통과 많은 부담이 가중되어 이용에 많은 제약이 있고, 골막 및 활막은 채취에 많은 어려움과 수득되는 세포수가 제한적인 문제점이 있다.Among them, mesenchymal stem cells are attracting attention as core cells because they can differentiate into bone, cartilage, muscle, tendon, ligament, and nerve tissue. Currently, the tissues of origin of these mesenchymal stem cells include bone marrow, cord blood, periosteum, synoviium, and the like. However, although there are many mesenchymal stem cells in bone marrow, there are many limitations in the use due to the pain and burden on patients, and the periosteum and synovial membrane have many difficulties in harvesting and the number of cells obtained is limited.

최근 지방(fat)이 줄기세포를 포함하고 있고(WO00/53795; WO03/022988; WO01/62901; Zuk, P.A., et al., Tissue Engineering, Vol. 7, 211∼228; Zuk, P.A., et al., Molecular Biology of the cell, Vol.13, 4279∼4295, 2002) 골수 등과 같은 다른 조직에서보다 많은 양의 줄기세포를 지방에서 얻을 수 있으며 줄기세포의 밀도가 더 높은 것으로 보고된 바 있으나, 세포의 원천인 지방 조직을 콜라게네이즈(collagenase)와 같은 효소로 처리해야 하는 번거러움이 있으며, 또한 레티노익산에 의한 분화세포의 기형성, 신경세포의 분화시 요구되는 시간 및 신경세포로의 분화효율 등의 문제로 줄기세포를 다량으로 간단히 생성하지 못하는 한계점이 있다. 그러나 상기 한계점에도 불구하고 줄기세포와 전구(precursor)세포를 재생의학에 적용하기 위해서는 다량으로 간단히 동질의 줄기세포와 전구세포를 생성 하는 방법이 요구되고 있다.Recently fat contains stem cells (WO00 / 53795; WO03 / 022988; WO01 / 62901; Zuk, PA, et al., Tissue Engineering, Vol. 7, 211-228; Zuk, PA, et al , Molecular Biology of the cell, Vol. 13, 4279-4295, 2002) .A higher amount of stem cells can be obtained from fat than in other tissues such as bone marrow and has been reported to have a higher density of stem cells. It is troublesome to treat adipose tissue, which is a source of protein, with enzymes such as collagenase. Also, retinoic acid is responsible for the differentiation of differentiated cells, the time required for differentiation of neurons, and the differentiation efficiency into neurons. There is a limitation in that it is not possible to simply generate a large amount of stem cells. However, in spite of the above limitations, in order to apply stem cells and precursor cells to regenerative medicine, there is a need for a method for generating homogeneous stem cells and precursor cells in large quantities.

이에 본 발명자들은 사람의 지방세포로부터 간단하고 효율적인 방식으로 다량의 동질한 줄기세포를 생성하는 방법 및 상기 줄기세포로부터 효율적으로 최적화된 신경세포의 분화방법을 발견하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have found a method for generating a large amount of homogenous stem cells from human adipocytes in a simple and efficient manner, and a method for differentiating efficiently optimized neurons from the stem cells, and completed the present invention.

본 발명의 목적은 사람의 지방세포로부터 간편하고 저렴한 비용으로 다량의 동질의 중간엽줄기세포를 생성하는 방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a method for producing a large amount of homogeneous mesenchymal stem cells from human fat cells at a simple and low cost.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 생성된 중간엽줄기세포로부터 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화를 위한 분화유도배지 및 이를 이용한 배양방법을 제공하고자 한다.Another object of the present invention to provide a differentiation-inducing medium for the differentiation of neurons for the treatment of hearing loss diseases or neurological diseases from the mesenchymal stem cells generated and a culture method using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 최적의 분화유지배지를 이용하여 배양된 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포를 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a neuron for the treatment of hearing loss diseases or neurological diseases cultured using the optimal differentiation maintenance medium.

본 발명의 또 다른 목적은 신경세포를 유효성분으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 세포조성물을 제공하고자 한다.Another object of the present invention to provide a cell composition for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease using neurons as an active ingredient.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사람의 지방세포로부터 간편하고 저렴한 비용으로 다량의 동질의 중간엽줄기세포를 생성하는 방법 및 상기 생성된 중간엽줄기세포로부터 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화를 위한 분화유도배지 및 이를 이용한 배양방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a large amount of homogeneous mesenchymal stem cells from human adipocytes at low cost and a nerve for treating deafness or brain nervous system disease from the generated mesenchymal stem cells. It provides a differentiation induction medium for differentiation of cells and a culture method using the same.

본 발명은 상기 최적의 분화유지배지를 이용하여 배양된 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포 및 상기 신경세포를 유효성분으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 세포조성물을 제공한다.The present invention provides a neuronal cell for the treatment of hearing loss disease or cerebral nervous system disease cultured using the optimal differentiation maintenance medium and a cell composition for the treatment of hearing loss disease or cerebral nervous system disease comprising the neuron as an active ingredient.

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

본 발명의 지방유래 중간엽줄기세포는 사람의 지방세포로부터 EDTA가 포함된 0.02 내지 0.07% 농도의 트립신을 처리하여 지방유래 중간엽줄기세포를 수득하는 것을 특징으로 한다.Adipose-derived mesenchymal stem cells of the present invention are characterized by obtaining adipose derived mesenchymal stem cells by treating trypsin at a concentration of 0.02 to 0.07% containing EDTA from human adipose cells.

본 발명의 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법은 1차 신경세포 분화유도 및 2차 신경세포 분화유도로 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하며, 상기 1차 신경세포 분화유도는 성장인자인 bFGF(basic fibroblast growth factor) 및 EGF(epidermal growth factor)가 함유된 1차 신경세포 분화 유도배지에서 5 내지 10일 동안 배양되고, 상기 1차 신경세포 분화가 유도된 중간엽줄기세포는 포스콜린(forskolin)이 함유된 2차 신경세포 분화 유도배지에서 3 내지 5일 동안 2차 신경세포 분화를 유도한 후, 신경세포로 분화시키는 것을 특징으로 한다.The method of differentiation of neurons for the treatment of deafness or cerebral nervous system diseases of the present invention is characterized in that the primary neuronal differentiation and secondary neuronal differentiation induction proceeds sequentially, wherein the primary neuronal differentiation is a growth factor. Cultured for 5 to 10 days in primary neuronal differentiation induction medium containing phosphorus basic fibroblast growth factor (bFGF) and epidermal growth factor (EGF), the mesenchymal stem cells induced primary neuronal differentiation are forskolin Induced secondary neuronal differentiation for 3 to 5 days in the secondary neuronal differentiation induction medium containing (forskolin), characterized in that the differentiation into neurons.

상기 본 발명에 따른 1차 신경세포 분화 유도배지는 10 내지 30 ㎍/㎖의 bFGF 및 80 내지 120 ㎍/㎖의 EGF를 함유하고, 0.5 내지 2% 농도의 혈청을 함유하는 것을 특징으로 하며, 2차 신경세포 분화 유도 배지는 5 내지 15 농도의 포스콜린(forskolin)을 함유하고, 3 내지 10% 농도의 혈청을 함유하는 것을 특징으로 한다.Primary neuronal differentiation induction medium according to the present invention is characterized in that it contains 10 to 30 ㎍ / ㎖ bFGF and 80 to 120 ㎍ / ㎖ EGF, and contains a serum of 0.5 to 2% concentration, 2 Primary neuronal differentiation induction medium is characterized by containing 5 to 15 concentrations of forskolin, and 3 to 10% concentration of serum.

본 발명은The present invention

a) 사람의 지방세포로부터 지방유래 중간엽줄기세포를 수득하는 단계; a) obtaining adipose derived mesenchymal stem cells from human fat cells;

b) 상기 수득된 중간엽줄기세포를 성장인자인 bFGF(basic fibroblast growth factor) 및 EGF(epidermal growth factor)가 함유된 1차 신경세포 분화 유도배지에서 1차 분화를 유도하는 단계; 및b) inducing primary differentiation of the obtained mesenchymal stem cells in primary neuronal differentiation induction medium containing basic growth factors (bFGF) and epidermal growth factor (EGF) as growth factors; And

c) 상기 1차 분화가 유도된 중간엽줄기세포를 포스콜린(forskolin)이 함유된 2차 신경세포 분화 유도배지에서 2차 분화를 유도한 후, 신경세포로 분화시키는 단계;c) inducing secondary differentiation of the primary differentiation-induced mesenchymal stem cells in a secondary neuronal differentiation induction medium containing forskolin, and then differentiating into neurons;

를 포함하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법을 제공한다.It provides a method for differentiation of neurons for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease comprising a.

본 발명에 따른 지방유래 중간엽줄기세포는 마지막 단계의 다량의 신경세포의 분화에 아주 중요한 의미를 가진다.Adipose-derived mesenchymal stem cells according to the present invention have a very important meaning for the differentiation of a large amount of neurons in the last stage.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 a) 단계의 지방유래 중간엽줄기세포는 사람의 지방세포를 EDTA가 포함된 0.02 내지 0.07% 농도의 트립신을 처리하여 수득하는 것으로, 보다 상세하게는 사람의 지방으로부터 분리한 지방세포는 핀셋 등을 이용하여 지방 조직을 작게 만든 후, EDTA가 포함된 0.05%의 트립신을 5분 이내에서 처리하고, 배양은 1 내지 2주간 배지를 교환하여 지방유래 중간엽줄기세포를 수득하였다.In the production method of the present invention, the adipose-derived mesenchymal stem cells of step a) is obtained by treating trypsin at a concentration of 0.02 to 0.07% containing EDTA human fat cells, more specifically human fat Adipocytes isolated from the adipose tissues were made using tweezers, etc., and then treated with 0.05% trypsin containing EDTA within 5 minutes, and cultured for 1 to 2 weeks. Obtained.

상기 수득된 지방유래 중간엽줄기세포에 대한 중배엽성 세포로의 분화능을 확인하기 위하여, 오일 레드 O 염색, 알칼라인 포스파타아제 염색 및 알시안 블루 염색을 실시한 결과, 중간엽줄기세포가 지방세포, 뼈세포 및 연골세포 등의 중배엽성 세포로의 분화능을 모두 가지는 것을 확인할 수 있었다. 도 2를 참조한다.In order to confirm the differentiation ability of the obtained adipose derived mesenchymal stem cells into mesodermal cells, oil red O staining, alkaline phosphatase staining and Alcian blue staining result, the mesenchymal stem cells are fat cells, bone It was confirmed that all of the differentiation capacity into mesodermal cells such as cells and chondrocytes. See FIG. 2.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 b) 단계의 1차 분화 유도는 상기 a) 단계에서 수득된 중간엽줄기세포를 성장인자인 bFGF(basic fibroblast growth factor) 및 EGF(epidermal growth factor)를 함유한 1차 신경세포 분화 유도배지에 서 5 내지 10일 동안 배양하여 유도하는 것으로, 상기 1차 신경세포 분화 유도 배지는 10 내지 30 ㎍/㎖의 bFGF 및 80 내지 120 ㎍/㎖의 EGF 및 0.5 내지 2% 농도의 혈청을 함유하는 것을 특징으로 하며, 상기 bFGF 및 bEGF는 고농도 스탁(stock)으로 만들어 냉동 보관하고 필요한 시기에 녹여 1차 신경세포 분화 유도 배지에 첨가할 수 있으며, 1차 신경세포 분화 유도는 이틀 마다 배지를 교환해 주며 1 주일간 유지하는 것이 바람직하다.In the production method of the present invention, the primary differentiation of step b) comprises the mesenchymal stem cells obtained in step a) containing the basic growth factor (bFGF) and EGF (epidermal growth factor) as growth factors. It is induced by incubation for 5 to 10 days in the primary neuronal differentiation induction medium, wherein the primary neuronal differentiation induction medium is 10 to 30 µg / ml bFGF and 80 to 120 µg / ml EGF and 0.5 to 2 It is characterized in that it contains a serum concentration of%, the bFGF and bEGF is made into a high concentration stock (stock), frozen and stored at the required time can be added to the primary neuronal differentiation induction medium, inducing primary neuronal differentiation Change the medium every two days, preferably one week.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 c) 단계의 2차 분화 유도는 상기 b) 단계에서 1차 분화 유도된 중간엽줄기세포를 포스콜린(forskolin)을 함유한 2차 신경세포 분화 유도배지에서 3 내지 5일 동안 배양하여 유도하는 것으로, 상기 2차 신경세포 분화 유도 배지는 5 내지 15 농도의 포스콜린(forskolin) 및 3 내지 10% 농도의 혈청을 함유하는 것을 특징으로 하며, 상기 포스콜린(forskolin)은 고농도 스탁(stock)으로 만들어 냉장 보관하고 필요한 시기에 녹여 2차 신경세포 분화 유도 배지에 첨가할 수 있으며, 2차 신경세포 분화 유도는 4일간 유지하는 것이 바람직하다.In the production method of the present invention, the second differentiation induction of step c) is the primary differentiation-induced mesenchymal stem cells in step b) in the secondary neuronal differentiation induction medium containing forskolin (3) Induced by incubation for 5 to 5 days, the secondary neuronal differentiation induction medium is characterized in that it contains 5 to 15 concentrations of forskolin and 3 to 10% of the serum, the forskolin ) Can be stored in high concentration stock (stock), refrigerated and melted when necessary and added to the secondary neuronal differentiation induction medium, and secondary neuronal differentiation induction is preferably maintained for 4 days.

상기 1차 및 2차 신경세포 분화 유도 배지는 순차적으로 적정한 기간 동안 사용될 때에 중간엽줄기세포를 신경세포로 분화시킬 수 있다. 상기 배지들의 사용 순서가 바뀌거나 상기 배지들 중 하나 이상의 사용을 수행하지 않을 경우 원하는 신경세포로의 분화를 방해할 수 있어, 본 발명에 따른 분화 유도배지의 조성, 순차적 처리 및 배양기간은 중요한 의미를 가진다.The primary and secondary neuronal differentiation inducing media can differentiate mesenchymal stem cells into neurons when used sequentially for a suitable period. If the order of use of the medium is changed or if one or more of the medium is not used, differentiation into desired neurons may be hindered, so that the composition, sequential processing and culture period of the differentiation-inducing medium according to the present invention are important. Has

보다 상세하게는 수득된 중간엽줄기세포의 신경세포 분화를 위하여 1% 혈청 이 포함된 DMEM 배지에 20 ㎍/㎖의 bFGF, 100 ㎍/㎖의 EGF를 첨가하여 이틀 마다 배지를 교환해 주면서 1 주일간 1차 신경세포 분화를 유도한 후, 5% 혈청이 포함된 DMEM 배지에 10 의 포스콜린(forskolin)을 첨가하여 4일 동안 2차 신경세포 분화를 유도하였다.More specifically, 20 μg / ml of bFGF and 100 μg / ml of EGF were added to DMEM medium containing 1% serum for neuronal differentiation of the mesenchymal stem cells obtained. After primary neuronal differentiation was induced, 10 neuronal cell differentiation was induced for 4 days by adding 10 forskolin to DMEM medium containing 5% serum.

또한, 본 발명에 따른 사람의 지방세포로부터 분화된 신경세포의 분화 효율을 확인하기 위하여, 세포면역형광화학염색을 이용하여 세포에서 발현되는 단백질을 확인한 결과, 신경세포 표지 인자(Tuj1, NF-L, 및 MAP2)가 다량 발현함을 확인할 수 있어 신경세포로의 분화 효율이 높음을 확인하였고, 세포의 형태가 뉴런-유사 세포 (neuron-like cell)로 분화되는 것을 더욱 확실하게 관찰할 수 있었다. 도 3을 참조한다.In addition, in order to confirm the differentiation efficiency of neurons differentiated from human adipocytes according to the present invention, as a result of confirming the protein expressed in the cells by using cell immunofluorescence staining, neuronal markers (Tuj1, NF-L) , And MAP2) can be confirmed that a large amount of differentiation efficiency into neurons, and the morphology of the cells can be more surely observed to differentiate into neuron-like cells. See FIG. 3.

상기 본 발명에 따른 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법은 저렴한 비용으로 빠른 시간내에 다량의 동질의 중간엽줄기세포를 얻을 수 있으며, 본 발명에 따른 분화유도배지 및 이를 이용한 배양방법으로 인한 1차 신경세포 분화유도 및 2차 신경세포 분화유도로 순차적으로 진행함으로써 안정된 신경세포를 다량 생산할 수 있는 장점이 있다.The differentiation method of neurons for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease according to the present invention can obtain a large amount of homogeneous mesenchymal stem cells in a short time at a low cost, the differentiation induction medium according to the present invention and a culture method using the same The primary neuronal differentiation and secondary neuronal differentiation induction due to the sequential progression has the advantage of producing a large amount of stable neurons.

본 발명은 상기 본 발명의 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법으로 사람의 지방세포로부터 분화된 신경세포를 제공한다.The present invention provides a neuron differentiated from human adipocytes by a method of differentiating neurons for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease of the present invention.

본 발명의 분화방법으로 분화된 신경세포의 기능적 성숙을 평가하기 위해 패치 클램프 방법(patch clamp technique)으로 신경세포에 대한 전기생리학적 분석을 수행하였다. 그 결과 전압의존성 나트륨 채널의 내부전류가 측정됨으로써 신경세포 로서 기능적으로 성숙하였음을 확인하였다. 도 4를 참조한다.In order to evaluate the functional maturation of neurons differentiated by the differentiation method of the present invention, electrophysiological analysis of neurons was performed by a patch clamp technique. As a result, it was confirmed that the internal current of the voltage-dependent sodium channel was measured to functionally mature as a neuron. See FIG. 4.

본 발명은 상기 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법으로 사람의 지방세포로부터 분화된 신경세포를 유효성분으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 세포조성물을 제공한다.The present invention provides a cell composition for the treatment of hearing loss diseases or neurological disorders, which comprises neurons differentiated from fat cells of humans as an active ingredient in the differentiation method of neurons for the treatment of hearing loss diseases or cerebral nervous system diseases.

상기 난청질환 또는 뇌신경계 질환은 난청, 파킨슨씨병, 알츠하이머병, 헌팅톤병, 근위축성 측면경화증, 뇌졸증, 국소빈혈 및 척수손상에 의한 신경질환으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 한다.The deafness or cerebral nervous system disease is characterized in that selected from the group consisting of deafness, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, Huntington's disease, amyotrophic lateral sclerosis, stroke, ischemia and neurological diseases caused by spinal cord injury.

보다 상세하게는 본 발명의 분화방법으로 분화된 신경세포 현탁액(5×105 cells/kg)을 난청 모델의 기니픽의 내이에 마이크로주사기를 이용하여 2 ㎕/분의 속도로 신경세포를 주입시킨 후, 8주 동안 2주 간격으로 청성뇌간유발반응을 측정하였다. 그 결과, 80 내지 90 데시벨 정도의 역치반응을 보이는 기니픽의 청력이 약 45 데시벨까지 회복되는 것을 확인할 수 있었고. 코르티기관 내 유모세포의 생존을 확인한 결과 90% 이상의 세포 생존율을 확인할 수 있었다. 도 5를 참조한다.More specifically, the neuron suspension (5 × 10 5 cells / kg) differentiated by the differentiation method of the present invention was injected into the inner ear of the guinea pig of the hearing loss model using a microinjector at a rate of 2 μl / min. The auditory brainstem response was measured at 2 week intervals for 8 weeks. As a result, it was confirmed that the hearing of guinea pigs, which had a threshold response of 80 to 90 decibels, recovered to about 45 decibels. As a result of confirming the survival of the hair cells in the corti organs, the cell survival rate of more than 90% was confirmed. See FIG. 5.

본 발명의 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 세포조성물은 당업자에게 공지의 방법으로 제제화하는 것이 가능하다. 예를 들면, 필요에 따라서 물 혹은 그 이외의 약학적으로 허용할 수 있는 액과의 무균성 용액, 또는 현탁액제의 주사제의 형태로 비경구적으로 사용할 수 있다. 예를 들면, 약리학상 허용되는 담체 혹은 매체, 구체적으로는, 멸균수나 생리 식염수, 현탁제, 안정제, 결합제 등과 적당히 조합하여, 일반적으로 인정된 제약 실시에 요구되는 단위 용량 형태로 혼화하는 것에 의해 제제화하는 것을 생각한다. 상기 제제에 있어서 유효 성분량은 지시받은 범위의 적당한 용량을 얻을 수 있도록 하는 것이다. 또한, 주사를 위한 무균 조성물은 주사용 증류수과 같은 부형액을 이용해 통상의 제제 실시에 따라 처방할 수가 있다.The cell composition for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease of the present invention can be formulated by a method known to those skilled in the art. For example, it can be used parenterally in the form of a sterile solution with water or other pharmaceutically acceptable liquid or injection of a suspension, if necessary. For example, it is formulated by appropriately combining with a pharmacologically acceptable carrier or medium, specifically, sterile water, physiological saline, suspending agent, stabilizer, binder, and the like into a unit dosage form required for generally accepted pharmaceutical practice. I think of doing. The active ingredient amount in the formulation is such that a suitable dose in the range indicated can be obtained. In addition, a sterile composition for injection may be prescribed according to a conventional formulation practice using an excipient such as distilled water for injection.

주사용의 수용액으로서는, 예를 들면 생리 식염수, 포도당이나 그 외의 보조약을 포함한 등장용액, 예를 들면 D-소르비톨, D-만노스, D-만니톨을 들 수 있어 적당한 용해 보조제로 병용할 수 있다.As the aqueous solution for injection, for example, isotonic solutions containing physiological saline, glucose or other auxiliary agents, for example, D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol can be used in combination with a suitable dissolution aid.

환자에의 투여는 국소 마취 후 이비인후과적인 수술로 내이에 직접 이식하는 것이 바람직하다.Administration to the patient is preferably implanted directly into the inner ear by otolaryngological surgery following local anesthesia.

상기 신경세포의 치료적 유효량은 특별히 이에 제한되는 것은 아니나, 1× 104 cells/kg 내지 1×108 cells/kg 인 것이 바람직하고, 1×105 cells/kg 내지 1 ×107 cells/kg 인 것이 더욱 바람직하고, 5×105 cells/kg 내지 5×106 cells/kg 인 것이 가장 바람직하다.The therapeutically effective amount of the neurons is not particularly limited thereto, but is preferably 1 × 10 4 cells / kg to 1 × 10 8 cells / kg, and preferably 1 × 10 5 cells / kg to 1 × 10 7 cells / kg. More preferably, it is most preferably 5 × 10 5 cells / kg to 5 × 10 6 cells / kg.

상기 투여 방법은 특별히 이에 제한되는 것은 아니나, 내이에 직접 투여가 가장 바람직하다.The method of administration is not particularly limited, but direct administration to the inner ear is most preferred.

본 발명에 따른 신경세포는 난청 치료에 있어서, 본 발명의 방법에 의해 지방세포에 존재하는 중간엽줄기세포로부터 신경세포를 분화시켜 사용함으로써 신경세포의 공급 문제 및 면역 거부 반응을 포함한 치료상의 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.The neuron according to the present invention, in the treatment of hearing loss, by using the differentiation of neurons from mesenchymal stem cells present in adipocytes by the method of the present invention to solve the problem of the supply of nerve cells and therapeutic problems including immune rejection response There is an advantage that can be solved.

본 발명에 따른 본 발명의 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법은 저렴한 트립신을 이용하여 짧은 시간내에 간단하고 효율적인 방식으로 다량의 동질한 중간엽줄기세포를 생성할 수 있는 장점으로 인하여 효율적으로 최적화된 신경세포를 생산할 수 있는 효과가 있다.Differentiation method of neurons for the treatment of deafness or brain nervous system diseases of the present invention according to the present invention is due to the advantage of producing a large amount of homogenous mesenchymal stem cells in a simple and efficient manner in a short time using inexpensive trypsin It is effective to produce efficiently optimized neurons.

또한 본 발명에 따른 본 발명의 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법은 1차 및 2차 신경세포 분화 유도 배지를 이용하여 순차적으로 적정한 기간 동안 배양하여 중간엽줄기세포로부터 안정된 신경세포를 다량 생성할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, the method for differentiation of neurons for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease according to the present invention is stable from mesenchymal stem cells by culturing sequentially for a suitable period of time using primary and secondary neuronal differentiation induction medium. There is an advantage that can generate a large amount.

본 발명에 따른 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포는 난청 뿐만 아니라 뇌신경계 질환에 직접 또는 간접적 이식을 통하여 난청질환 또는 뇌신경계 질환 등의 치료에 효과적이며, 자가세포의 이식이 가능하여 부작용을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.Neuronal cells for the treatment of deafness or cerebral nervous system diseases according to the present invention are effective in the treatment of deafness or cerebral nervous system diseases through direct or indirect transplantation into not only deafness, but also in the neurological disorders of the brain. There is an advantage that can be minimized.

이하 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the gist of the present invention in the following description and the accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

[[ 실시예Example 1] 사람의 지방세포로부터 지방유래  1] derived from fat cells of human 중간엽줄기세포의Mesenchymal stem cells 분리 및 배양 Isolation and Cultivation

전남대학교 병원에서 이루어지는 수술 과정 중 수술 후 제거되는 지방 조직 부분에 대하여 환자의 허가를 받은 후, 지방 조직의 일부를 절취하고 생리 식염수에 보관하여 즉시 실험에 사용하였다. 상기 절취된 지방 조직을 핀셋을 이용하여 잘게 떼어내어 EDTA가 포함된 0.05% 트립신(Gibco, USA)에 넣어 37℃ 배양기에서 5분간 반응시킨 후, 10% FBS(Hyclone, USA) 및 100 U/㎖ 페니실린-스트렙토마이신 (Hyclone, USA)이 함유된 DMEM(Hyclone, USA) 배지로 37℃, 5% CO2의 배양기에서 배양하였다. After receiving the patient's permission for the part of the adipose tissue to be removed after surgery during the operation at Chonnam National University Hospital, a portion of the adipose tissue was cut out and stored in physiological saline to be immediately used for the experiment. The cut adipose tissue was finely chopped using tweezers and placed in 0.05% trypsin (Gibco, USA) containing EDTA and reacted for 5 minutes in a 37 ° C. incubator, followed by 10% FBS (Hyclone, USA) and 100 U / ml. It was cultured in a 37 ° C., 5% CO 2 incubator with DMEM (Hyclone, USA) medium containing penicillin-streptomycin (Hyclone, USA).

상기 배양은 배양기에서 1 내지 2 주간 이틀마다 배지를 교환해 주면서 배양하였으며, 배양한 후 배지를 제거하고 인산완충용액(phosphate-buffered saline, PBS)으로 세척하여 남아있는 여분의 배지를 제거하였다. EDTA가 포함된 0.05% 트립신을 이용하여 중간엽줄기세포(human adipose tissue-derived stem cell, hADSC)를 수득하고 새로운 배지로 1:2로 희석하여 계대 배양하여 하기의 실시예에 사용하였다.The culture was incubated while changing the medium every 1 to 2 weeks in the incubator, after culturing to remove the medium and washed with phosphate-buffered saline (PBS) to remove the remaining excess medium. Human adipose tissue-derived stem cells (hADSCs) were obtained using 0.05% trypsin containing EDTA, diluted 1: 2 with fresh medium, and used in the following examples.

[[ 실시예Example 2] 지방세포 유래  2] derived from fat cells 중간엽줄기세포의Mesenchymal stem cells 중배엽성 세포로의  Into mesodermal cells 분화능Eruption 확인 Confirm

상기 실시예 1에서 수득한 지방세포 유래 중간엽줄기세포가 지방세포, 뼈세포 및 연골세포 등의 중배엽성 세포로 분화할 수 있는 지를 확인하기 위하여, 상기 지방세포 유래 중간엽줄기세포를 조직 특이적으로 분화를 유도하는 각각의 분화 배 지에서 배양하여 분화를 유도하였다.To determine whether the adipocyte-derived mesenchymal stem cells obtained in Example 1 can differentiate into mesodermal cells such as adipocytes, bone cells and chondrocytes, the adipocyte-derived mesenchymal stem cells are tissue-specific. Differentiation was induced by culturing in each differentiation medium that induces differentiation.

지방유래 중간엽줄기세포를 지방세포 분화배지(Gibco, USA)에서 1주일 동안 이틀마다 배지를 교환하며 배양한 후 오일 레드 O 염색을 실시하여 지방세포로의 분화를 확인하였다.Adipose-derived mesenchymal stem cells were cultured in adipose cell differentiation medium (Gibco, USA) every two days with medium exchange for one week, followed by oil red O staining to confirm their differentiation into adipocytes.

그 결과 도 2의 A에도 확인할 수 있듯이, 오일 레드 O에 의해 붉게 염색되어진 지방방울이 세포내에 생성된 것으로부터 중간엽줄기세포가 지방세포로 분화되었음을 확인할 수 있었다.As a result, as can be seen in Fig. 2A, it was confirmed that the mesenchymal stem cells were differentiated into adipocytes because the fat droplets stained red by oil red O were generated in the cells.

또한, 지방유래 중간엽줄기세포를 뼈세포 분화배지(Gibco, USA)에서 2주일 동안 이틀마다 배지를 교환하며 배양한 후 알칼라인포스파타아제 염색을 실시하여 뼈세포로의 분화를 확인하였다.In addition, adipose-derived mesenchymal stem cells were cultured in a bone cell differentiation medium (Gibco, USA) every two weeks for two weeks with medium exchange, followed by alkaline phosphatase staining to confirm their differentiation into bone cells.

그 결과 도 2의 B에도 확인할 수 있듯이, 세포내 알칼라인 포스파타아제 활성의 증가로부터 중간엽줄기세포가 뼈세포로 분화되었음을 확인할 수 있었다.As a result, as can be seen in Figure 2 B, it was confirmed that the mesenchymal stem cells were differentiated into bone cells from the increase of intracellular alkaline phosphatase activity.

마지막으로 지방유래 중간엽줄기세포를 연골세포 분화배지(Gibco, USA)에서 3주일 동안 이틀마다 배지를 교화하며 배양한 후 알시안 블루 염색을 실시하여 연골세포로의 분화를 확인하였다.Finally, the adipose-derived mesenchymal stem cells were cultured and cultured every two days for three weeks in chondrocyte differentiation medium (Gibco, USA) and subjected to alcian blue staining to confirm their differentiation into chondrocytes.

그 결과 도 2의 C에도 확인할 수 있듯이, 알시안 블루 염색액에 연골세포의 세포 밖의 연골기질성분이 파랗게 염색되는 사실로부터 중간엽줄기세포가 연골세포로 분화되었음을 확인할 수 있었다.As a result, as can be seen in Figure 2 C, it was confirmed that the mesenchymal stem cells were differentiated into chondrocytes from the fact that the cartilage matrix components of the chondrocytes were blue stained in the Alcian blue stain.

[[ 실시예Example 3] 지방유래 중배엽줄기세포의 신경세포 분화 3] Neuronal Differentiation of Adipose-derived Mesenchymal Stem Cells

상기 실시예 1에서 수득한 지방세포 유래 중간엽줄기세포는 계대 배양하는 동안 DMEM 배지에 10% FBS와 페니실린-스트렙토마이신이 포함된 일반 배지에서 배양하였다. 신경세포로의 분화를 위해 1% FBS가 포함된 DMEM 배지에 20 ㎍/㎖의 bFGF, 100 ㎍/㎖의 EGF를 첨가하여 이틀 마다 배지를 교환해 주면서 1 주일간 1차 신경세포 분화를 유도한 후, 5% FBS가 포함된 DMEM 배지에 10 의 포스콜린(forskolin)을 첨가하여 4일 동안 2차 신경세포 분화를 유도하였다. 이 후, 신경세포 유도를 위한 화합물이 포함되지 않은 기본 배지로 1 주일 동안 배양하여 분화 조건이 유지되는지 확인하였으며 기본 배지에서 계속 배양한 미처리군을 대조군으로 사용하였다.The adipocyte-derived mesenchymal stem cells obtained in Example 1 were cultured in a general medium containing 10% FBS and penicillin-streptomycin in DMEM medium during subculture. For differentiation into neurons, 20 µg / ml bFGF and 100 µg / ml EGF were added to DMEM medium containing 1% FBS to induce primary neuronal differentiation for 1 week while changing medium every two days. , Secondary neuronal differentiation was induced for 4 days by adding 10 forskolin to DMEM medium containing 5% FBS. Thereafter, the cells were cultured in a basal medium containing no compound for induction of neurons for 1 week to confirm that the differentiation conditions were maintained, and an untreated group kept in the basal medium was used as a control.

[[ 실시예Example 4] 지방세포로부터 분화된 신경세포로의 분화 확인 4] Confirmation of Differentiation from Adipocytes into Differentiated Neurons

(1)(One) 세포면역형광화학법Cell immunofluorescence (( immunofluorescenceimmunofluorescence cytochemistrycytochemistry methodmethod ))

지방세포로부터 분화된 신경세포의 분화 효율을 확인하기 세포면역형광화학염색을 이용하여 세포에서 발현되는 단백질을 확인하였다.To confirm the differentiation efficiency of neurons differentiated from adipocytes, cell-immunofluorescence staining was used to identify proteins expressed in cells.

커버 슬립(Fisher Scientific, USA)을 2% 젤라틴으로 코팅한 후, 글루타르알데하이드와 글리세린으로 코팅하고 증류수고 10번 세척해 주었다. 실시예 1에서 수득한 지방세포 유래 중간엽줄기세포를 EDTA가 포함된 0.05% 트립신으로 용기에서 떼어낸 후 상기 방법으로 제조한 코팅 커버 슬립에 심어서 하루 동안 10% FBS가 포함된 DMEM 배지에서 배양하였다.The cover slip (Fisher Scientific, USA) was coated with 2% gelatin, then coated with glutaraldehyde and glycerin, washed 10 times with distilled water. The adipocyte-derived mesenchymal stem cells obtained in Example 1 were detached from the container with 0.05% trypsin containing EDTA, and then incubated in DMEM medium containing 10% FBS for one day by planting in a coating cover slip prepared by the above method. It was.

상기 실시예 3의 방법으로 분화된 신경세포를 미리 냉장고에 넣어둔 메탄올을 이용하여 실온에서 30분간 처리하고 고정시킨 후 PBS로 3번 세척하였다. 이어서, 0.5% 트리톤 X-100을 실온에서 15분간 처리하여 투과하였고 PBS로 3번 세척하 였다. 이후, 비특이적 결합을 막기 위해 5% 염소 혈장이 포함된 차단 완충용액을 40분간 처리하였다. 차단 완충용액으로 희석한 일차 항체 Tuj1(Chemicon, USA), NF-L(Chemicon, USA) 및 MAP2(Chemicon, USA)를 상기 방법으로 전처리된 실험군의 세포에 결합하도록 4℃의 조건에서 밤새 반응하였고, PBS로 3번 세척한 후, 차단 완충용액에 1:500으로 희석한 Alexa546(Molecular probe, USA) 이차 항체와 어두운 상온에서 추가로 1시간 동안 반응하였다. Neuronal cells differentiated by the method of Example 3 were treated with methanol previously placed in the refrigerator for 30 minutes at room temperature, fixed, and washed three times with PBS. 0.5% Triton X-100 was then permeated for 15 minutes at room temperature and washed three times with PBS. Thereafter, blocking buffer containing 5% goat plasma was treated for 40 minutes to prevent nonspecific binding. Primary antibodies Tuj1 (Chemicon, USA), NF-L (Chemicon, USA) and MAP2 (Chemicon, USA) diluted with blocking buffer were reacted overnight at 4 ° C. to bind cells of experimental groups pretreated with the above method. After washing three times with PBS, and reacted with Alexa546 (Molecular probe, USA) secondary antibody diluted 1: 500 in blocking buffer for 1 hour at dark room temperature.

상기 반응 결과를 LSM710 공초점현미경(Confocal, Carl Zeiss, Germany)으로 조직학적 분석하였다.The reaction results were analyzed histologically by LSM710 confocal microscope (Confocal, Carl Zeiss, Germany).

그 결과 도 3의 형광사진으로도 확인할 수 있듯이, 미처리 대조군에서는 신경세포 표지 인자가 발현되지 않았으나, 신경세포 유도 화합물이 처리된 군에서는 신경세포 표지 인자가 다량 발현함을 확인할 수 있어 신경세포로의 분화 효율이 높음을 확인하였고, 세포의 형태가 뉴런-유사 세포 (neuron-like cell)로 분화되는 것을 더욱 확실하게 관찰할 수 있었다.As a result, as shown by the fluorescence picture of FIG. 3, the neuronal marker was not expressed in the untreated control group, but the neuronal marker was treated in the group treated with the neuronal inducer compound. It was confirmed that the differentiation efficiency was high, and the morphology of the cells could be more surely observed to differentiate into neuron-like cells.

(2) 전기생리학적 분석((2) electrophysiological analysis electrophysiologicalelectrophysiological recordingrecording ))

상기 실시예 3의 방법으로 분화된 신경세포의 기능적 성숙을 평가하기 위해 신경세포에 대한 전기생리학적 분석을 수행하였다. 상기 실시예 1에서 수득한 지방세포 유래 중간엽줄기세포를 상기 면역학적 분석에서 제시된 방법으로 젤라틴 코팅된 커버 슬립에 심고 whole-cell 패치 클램프 방법을 이용하여 나트륨 전류를 기록하였다. 기록용 전극은 미세 유리 전극 제조기(Narishige, Japan)와 microforge (Narishige, Japan)를 이용하여 저항이 3 내지 5 MΩ이 되도록 제작하였다. 막전압 고정과 전류의 측정은 Axopatch 200B 패치 클램프 증폭기(Axon, USA)를 이용하여 Digidata 1200B(Axon, USA) 인터페이스를 통하여 컴퓨터와 연결하였다. 막전압 조절과 실험결과 얻어진 나트륨 전류의 기록 및 자료 분석은 pClamp 7 소프트웨어(Axon, USA)를 사용하였으며, 오실로스코프를 사용하여 전류의 변화를 동시에 관찰하였다. 전류는 10 kHz로 여과하며, 직렬저항(series resistance)은 Axopatch 200B 패치 클램프 증폭기의 직렬저항 보상회로(series resistance compensation circuit)를 이용하여 보상하였으며, 누출전류(leak current) 감산은 시행하지 않고 pClamp 7 소프트웨어를 이용하여 교정하였다.In order to evaluate the functional maturation of neurons differentiated by the method of Example 3, electrophysiological analysis of the neurons was performed. The adipocyte-derived mesenchymal stem cells obtained in Example 1 were planted in a gelatin coated cover slip by the method presented in the immunological analysis and the sodium current was recorded using the whole-cell patch clamp method. The recording electrode was manufactured using a fine glass electrode maker (Narishige, Japan) and microforge (Narishige, Japan) to have a resistance of 3 to 5 MPa. Membrane voltage fixation and current measurements were made with a computer using an Axopatch 200B patch clamp amplifier (Axon, USA) via the Digidata 1200B (Axon, USA) interface. The recording and data analysis of the sodium current obtained from the membrane voltage control and the experimental results were carried out using pClamp 7 software (Axon, USA), and the oscilloscope was used to observe the current change simultaneously. The current is filtered at 10 kHz, and the series resistance is compensated using the series resistance compensation circuit of the Axopatch 200B patch clamp amplifier, and the pClamp 7 is not applied to the leakage current. Calibration was done using the software.

그 결과 도 4에서도 확인할 수 있듯이, 신경세포로 분화된 세포에서는 내부전류(inward current)가 측정되었고, 이러한 내부전류는 선택적으로 전압의존성(voltage-dependent) 나트륨 채널의 저해제인 테트로도톡신(tetrodotoxin; TTX) 100 nM에 의해 저해되었고, 테트로도톡신을 제거했을 때 내부전류가 일부 회복되었으며 전류-전압 관련 함수는 종(bell) 형태로서 전형적인 전압의존성 나트륨 채널이었다. 이는 신경세포로 분화된 지방유래 중간엽줄기세포는 신경세포의 전기생리학적 특성을 갖고 있음으로써 기능적 성숙이 유도되었음을 확인한 결과이다.As a result, as shown in FIG. 4, inward currents were measured in cells differentiated into neurons, and these internal currents were selectively inhibited by voltage-dependent sodium channels, tetrodotoxin (TTX). Inhibited by 100 nM, the internal current was partially recovered when tetrodotoxin was removed and the current-voltage related function was bell-shaped, typical voltage-dependent sodium channel. This is a result of confirming that the fat-derived mesenchymal stem cells differentiated into neurons has induced the functional maturation by having the electrophysiological characteristics of neurons.

[[ 실시예Example 5] 지방세포로부터 분화된 신경세포로의 난청 모델 내 이식 5] Transplantation in deafness model from adipocytes to differentiated neurons

(1) 이식용 신경세포 제조(1) Preparation of transplanted neuron

생체내에 이식할 세포는 상기 실시예 1에서 수득한 지방세포 유래 중간엽줄기세포를 이용하였다. 1 및 2차의 신경세포 분화 유도 배지에서 신경세포로의 분화가 유도된 신경세포를 PBS로 2번 세척한 후, EDTA가 포함된 0.05% 트립신을 처리하 여 배양 용기에서 떼어내어 생리식염수에 현탁하였다. 상기 현탁된 신경세포 수는 5×105 cells/kg 가 되도록 준비한 후 얼음에 넣어 이식을 준비하였다.As cells to be transplanted in vivo, the adipocyte-derived mesenchymal stem cells obtained in Example 1 were used. In the primary and secondary neuronal differentiation induction medium, the neurons induced differentiation into neurons were washed twice with PBS, treated with 0.05% trypsin containing EDTA, detached from the culture vessel, and suspended in saline. It was. The suspended neuron number was prepared to be 5 × 10 5 cells / kg and put in ice to prepare a transplant.

(2) 난청 동물 모델의 내이로 이식(2) transplantation into the inner ear of deafness animal model

5%의 네오마이신(neomycin)을 기니픽의 내이로 주입하여 1주일이 지난 후 청성뇌간유발반응(auditory brainstem response; ABR)을 통하여 80 내지 90 데시벨 정도의 역치반응을 보이는 동물을 난청 모델로 삼았다. 난청 모델 제작 1주일 후 상기 현탁되어 준비된 신경세포 현탁액을 마이크로주사기를 이용하여 2 ㎕/분의 속도로 기니픽의 내이에 세포를 주입시켰다. 이식 후 8주 동안 2주 간격으로 청성뇌간유발반응을 측정하였다.One week after 5% neomycin (neomycin) was injected into the guinea pig's inner ear, an animal with a threshold response of about 80 to 90 decibels was audited using an auditory brainstem response (ABR). One week after the deafness model was prepared, the suspension of the prepared neural cell suspension was injected into the inner ear of the guinea pig at a rate of 2 μl / min using a microinjector. Auditory brainstem induced reactions were measured at 2 weeks interval for 8 weeks after transplantation.

그 결과 도 5의 결과에서도 확인할 수 있듯이, 기니픽의 청력이 약 45 데시벨까지 회복됨을 확인하였고, 이후 코르티기관 내 유모세포의 생존을 확인하기 위해 조직절편을 제작하여 헤마톡실린과 에오신을 이용한 면역염색 결과, 살아있는 세포가 염색됨을 확인하였다. 그 결과 생리식염수만 주입한 대조군의 경우 살아있는 세포가 30% 미만임에 반하여 신경세포로 분화된 줄기세포를 이식한 군에서 90% 이상의 세포 생존율을 보이는 것을 확인하였다.As a result, as shown in the results of FIG. 5, it was confirmed that the hearing of the guinea pig was restored to about 45 decibels, and then, tissue fragments were prepared to confirm the survival of hair cells in corti organs, and immunostaining using hematoxylin and eosin. As a result, it was confirmed that the living cells were stained. As a result, the control group injected with physiological saline only showed less than 30% of living cells, whereas the group of transplanted stem cells differentiated with neurons showed a cell survival rate of 90% or more.

이는 상기 본 발명에 따른 신경세포를 난청질환 또는 뇌신경계 질환 환자에게 투여하여 난청 또는 뇌신경 질환을 치료할 수 있음을 확인한 결과 일뿐만 아니라 그 치료방법을 제시한 결과이기도 하다.This is not only the result of confirming that the neuron cell according to the present invention can be treated by a patient with deafness or cerebral nervous system disease to treat deafness or neurological disease, but also presenting a method of treatment.

도 1은 본 발명에 따른 지방세포 유래 중간엽줄기세포 배양 7일 후의 형태를 광학현미경으로 확인한 것이고,Figure 1 shows the morphology of the adipocyte-derived mesenchymal stem cell culture 7 days after the optical microscope,

도 2는 본 발명의 지방세포 유래 중간엽줄기세포에 대한 지방세포, 뼈세포 및 연골세포로의 분화능을 확인한 것이며,Figure 2 confirms the differentiation ability of the adipocyte-derived mesenchymal stem cells of the present invention into adipocytes, bone cells and chondrocytes,

(A: 오일 레드 O 염색, B: 알카라인 포스파타제 염색, C: 알시안 블루 염색)(A: oil red O staining, B: alkaline phosphatase staining, C: alkian blue staining)

도 3은 본 발명에 따른 사람의 지방세포로부터 분화된 신경세포를 세포면역화학염색 방법으로 면역화학적 분석 결과를 나타낸 것이고,Figure 3 shows the results of immunochemical analysis of neurons differentiated from human adipocytes by cell immunohistochemical staining method according to the present invention,

(A: Tuj1 항체, B: NF-L 항체, C: MAP2 항체)(A: Tuj1 antibody, B: NF-L antibody, C: MAP2 antibody)

도 4는 본 발명에 따른 사람의 지방세포로부터 분화된 신경세포를 패치 클램프 방법으로 전기생리화학적 분석 결과를 나타낸 것이고,Figure 4 shows the results of electrophysiological analysis of the neuronal cells differentiated from adipocytes of the present invention by the patch clamp method,

도 5는 본 발명의 지방세포로부터 분화된 신경세포를 난청의 모델의 내이에 이식한 후 코르티 기관의 내유모세포, 외유모세포 및 신경다발세포의 생존률을 헤마톡실린과 에오신 염색으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the results of confirming the survival rate of hemotoxin and eosin staining of the inner hair cells, external hair cells and neuroblastoma cells of Corti organs after transplanting neurons differentiated from adipocytes of the present invention into the inner ear of a model of hearing loss. .

(A: 대조군, B: 실험군)(A: control group, B: experimental group)

Claims (11)

a) 사람의 지방세포로부터 지방유래 중간엽줄기세포를 수득하는 단계; a) obtaining adipose derived mesenchymal stem cells from human fat cells; b) 상기 수득된 중간엽줄기세포를 성장인자인 bFGF(basic fibroblast growth factor) 및 EGF(epidermal growth factor)가 함유된 1차 신경세포 분화 유도배지에서 1차 분화를 유도하는 단계; 및b) inducing primary differentiation of the obtained mesenchymal stem cells in primary neuronal differentiation induction medium containing basic growth factors (bFGF) and epidermal growth factor (EGF) as growth factors; And c) 상기 1차 분화가 유도된 중간엽줄기세포를 포스콜린(forskolin)이 함유된 2차 신경세포 분화 유도배지에서 2차 분화를 유도한 후, 신경세포로 분화시키는 단계;c) inducing secondary differentiation of the primary differentiation-induced mesenchymal stem cells in a secondary neuronal differentiation induction medium containing forskolin, and then differentiating into neurons; 를 포함하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법.Differentiation method of neurons for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 a) 단계의 지방유래 중간엽줄기세포는 사람의 지방세포를 EDTA가 포함된 0.02 내지 0.07% 농도의 트립신을 처리하여 수득하는 것을 특징으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법.The adipose-derived mesenchymal stem cells of step a) is differentiation method of neuronal cells for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease, characterized in that the human fat cells obtained by treating trypsin at a concentration of 0.02 to 0.07% containing EDTA. . 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 b) 단계의 1차 분화 유도는 상기 a) 단계에서 수득된 중간엽줄기세포를 성장인자인 bFGF(basic fibroblast growth factor) 및 EGF(epidermal growth factor)를 함유한 1차 신경세포 분화 유도배지에서 5 내지 10일 동안 배양하여 유 도하는 것을 특징으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법.The primary differentiation induction of step b) is in the primary neuron differentiation induction medium containing the mesenchymal stem cells obtained in step a), the growth factors bFGF (basic fibroblast growth factor) and EGF (epidermal growth factor) Differentiation method of neurons for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease, which is induced by culturing for 5 to 10 days. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 1차 신경세포 분화 유도 배지는 10 내지 30 ㎍/㎖의 bFGF 및 80 내지 120 ㎍/㎖의 EGF를 함유하는 것을 특징으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법.The primary neuronal differentiation induction medium comprises 10 to 30 μg / ml bFGF and 80 to 120 μg / ml EGF. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 1차 신경세포 분화 유도 배지는 0.5 내지 2% 농도의 혈청을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법.The primary neuronal differentiation inducing medium further comprises 0.5 to 2% of serum concentration of the method for differentiating neurons for the treatment of hearing loss disease or cerebral nervous system disease. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 c) 단계의 2차 분화 유도는 상기 b) 단계에서 1차 분화 유도된 중간엽줄기세포를 포스콜린(forskolin)을 함유한 2차 신경세포 분화 유도배지에서 3 내지 5일 동안 배양하여 유도하는 것을 특징으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법.Induction of the secondary differentiation of step c) is induced by incubating the primary differentiation-induced mesenchymal stem cells in step b) for 2 to 5 days in a secondary neuronal differentiation induction medium containing forskolin Differentiation method of nerve cells for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease, characterized in that. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 2차 신경세포 분화 유도 배지는 5 내지 15 농도의 포스콜린(forskolin) 을 함유하는 것을 특징으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법.The secondary neuronal differentiation inducing medium is 5 to 15 concentrations of forskolin (forskolin) characterized in that the differentiation of neurons for the treatment of hearing loss disease or cerebral nervous system disease, characterized in that. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 2차 신경세포 분화 유도 배지는 3 내지 10% 농도의 혈청을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 신경세포의 분화방법.The secondary neuronal differentiation induction medium further comprises a serum of 3 to 10% concentration of differentiation of neurons for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease. 제 1항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 분화방법으로 사람의 지방세포로부터 분화된 신경세포.Neural cells differentiated from human fat cells by the differentiation method according to any one of claims 1 to 8. 제 9항에 따른 신경세포를 유효성분으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 세포조성물.A cell composition for the treatment of deafness or cerebral nervous system disease comprising the nerve cell according to claim 9 as an active ingredient. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 난청질환 또는 뇌신경계 질환은 난청, 파킨슨씨병, 알츠하이머병, 헌팅톤병, 근위축성 측면경화증, 뇌졸증, 국소빈혈 및 척수손상에 의한 신경질환으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 난청질환 또는 뇌신경계 질환 치료용 세포조성물.The deafness or cerebral nervous system disease is deafness, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, Huntington's disease, Amyotrophic lateral sclerosis, stroke, ischemia and spinal cord injury, characterized in that selected from the group consisting of deafness or neurological disease Therapeutic cell composition.
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