KR20110121492A - Composition for cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes - Google Patents

Composition for cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes Download PDF

Info

Publication number
KR20110121492A
KR20110121492A KR1020100041102A KR20100041102A KR20110121492A KR 20110121492 A KR20110121492 A KR 20110121492A KR 1020100041102 A KR1020100041102 A KR 1020100041102A KR 20100041102 A KR20100041102 A KR 20100041102A KR 20110121492 A KR20110121492 A KR 20110121492A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stem cells
cryopreservation
composition
cardiomyocytes
embryonic stem
Prior art date
Application number
KR1020100041102A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101213279B1 (en
Inventor
김윤영
구승엽
오선경
문신용
최영민
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020100041102A priority Critical patent/KR101213279B1/en
Publication of KR20110121492A publication Critical patent/KR20110121492A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101213279B1 publication Critical patent/KR101213279B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02Preservation of living parts
    • A01N1/0205Chemical aspects
    • A01N1/021Preservation or perfusion media, liquids, solids or gases used in the preservation of cells, tissue, organs or bodily fluids
    • A01N1/0221Freeze-process protecting agents, i.e. substances protecting cells from effects of the physical process, e.g. cryoprotectants, osmolarity regulators like oncotic agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • C12N5/0652Cells of skeletal and connective tissues; Mesenchyme
    • C12N5/0657Cardiomyocytes; Heart cells

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE: A composition containing ROCK(Rho-associated kinase) inhibitors for cryopreservation of cardiac myocytes from human embryonic stem cells is provided to develop a cell therapeutic agent. CONSTITUTION: A composition for cryopreservation of cardiac myocytes differentiated from human embryonic stem cells contains ROCK(Rho-associated kinase) inhibitor. The human stem cells are human embryonic stem cells, human embryonic stem cell-derived embryoid body, or human pluripotent stem cells. The ROCK inhibitor is Y-27632, HA-1077, Y-39983, or Wf-536. A method for cryopreservation of differentiated cardiac myocytes comprise: a step of treating the composition to the differentiated cardiac myocytes for 0.25-5 hours; and a step of freezing.

Description

인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물{Composition for cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes}Composition for cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes}

본 발명은 인간 줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 ROCK(Rho-associated kinase) 억제제를 포함하는 인간 배아줄기세포로부터 분화유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물, 및 인간 배아줄기세포로부터 분화유도된 심근세포에 상기 조성물을 처리하는 단계를 포함하는 심근세포를 동결 보존시키는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a composition for cryopreservation of cardiomyocytes induced by differentiation from human stem cells. Specifically, the composition for cryopreservation of cardiomyocytes induced from differentiation from human embryonic stem cells, including ROCK (Rho-associated kinase) inhibitor, And it relates to a method for cryopreserving cardiomyocytes comprising the step of treating the composition to cardiomyocytes induced differentiation from human embryonic stem cells.

최근 서구식 식습관의 영향, 운동 부족, 고령화 사회로의 진입에 따른 노년층의 증가 등으로 인해 심근 경색증을 포함한 심혈관계 질환에 의한 사망자의 수가 급격히 증가하는 추세이다. 궁극적인 치료 방법으로 약물 요법 및 심장이식이 주로 사용되고 있으나, 비용 및 공여자의 한계로 인해 새로운 대체 치료법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
The number of deaths from cardiovascular diseases, including myocardial infarction, is increasing rapidly due to the influence of western eating habits, lack of exercise, and the increasing number of older people due to the aging society. Drug therapy and cardiac transplantation are mainly used as the ultimate treatment methods, but new alternative treatments are urgently needed due to cost and limitation of donors.

상기와 같은 대체 치료법으로서 각광을 받고 있는 것이 줄기세포의 이용이다. 줄기세포는 재생의학, 약리학 및 기초과학 연구 분야로 광범위하게 적용이 가능하다는 잠재력을 보유하고 있으며, 세포이식 및 조직공학과 같은 임상에의 적용을 위한 세포 공급원으로서의 역할이 기대되고 있다. 특히, 인간 배아줄기세포 유래의 심근세포는 심혈관계 질환 환자들에게 새로운 세포를 제공할 수 있는 적절한 세포 공급원으로서 관심을 받고 있다.
The use of stem cells is in the spotlight as such alternative treatments. Stem cells have the potential to be widely applied in the fields of regenerative medicine, pharmacology and basic science research, and are expected to serve as cell sources for clinical applications such as cell transplantation and tissue engineering. In particular, cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells are of interest as a suitable cell source to provide new cells to patients with cardiovascular disease.

한편 인간 배아줄기세포 유래의 심근세포를 심혈관계 질환에 관한 연구 및 임상, 나아가 치료의 목적으로 이용하려면 상기 심근세포를 효과적이고 안전하게 동결보존할 필요가 있다. 또한 안전한 동결 방법은 줄기세포 또는 줄기세포에서 분화된 심근세포의 저장과 운송이 요구되는 세포 은행 설립에 필수적이다. 그러나 다수의 연구들이 줄기세포 또는 줄기세포에서 분화된 심근세포가 장기 배양될 때 세포의 특성 및 유전학적 정상 핵형에 대한 변화가 있다고 보고하고 있다. 하지만, 현재까지 인간 배아줄기세포-유래의 심근세포는 최적화된 동결 보존 방법의 부재로 인해 연구 및 치료 목적으로서의 적용 가능성이 낮게 평가되고 있는 실정이다.
On the other hand, cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells need to be effectively and safely cryopreserved in order to use for cardiovascular disease research, clinical, and therapeutic purposes. Safe freezing methods are also essential for the establishment of cell banks that require the storage and transportation of stem cells or differentiated cardiomyocytes. However, many studies have reported changes in stem cell characteristics or genetically normal karyotypes when long-term cultured cardiomyocytes differentiated from stem cells. However, to date, human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes have been lowly evaluated for research and treatment purposes due to the lack of optimized cryopreservation methods.

종래의 연구에서는, 주로 DMSO를 처리하는 유리화 동결 또는 대량 동결보존법을 이용하여 인간 배아줄기세포를 동결 보존하였다. 그러나, 이와 같은 방법은 해동된 세포의 생존률이 매우 낮다는 한계가 있었다. 인간 배아줄기세포-유래의 심근세포의 동결보존 후의 낮은 생존률의 극복은 분화유도된 심근세포를 임상학적 적용, 또는 치료의 목적으로 이용하기 위해 최우선적으로 해결해야할 과제이다. 이에, 동결보존 후의 생존율을 높이기 위한 동결보존 방법 많은 연구자들에 의해 연구되고 있으며, 성공적인 인간 배아줄기세포의 냉동보존에 대한 연구결과가 발표되는 실정이나, 인간 배아줄기세포 유래의 심근세포의 장기 보존을 위한 동결보존에 대한 연구는 거의 보고된 바가 없다. 유일하게 보고된 문헌은 단지 세포 클러스터의 심장 박동 활성이 복구되지 않은 해동 후 세포의 기본적인 특성에 대해 나타내고 있을 뿐이다.
In previous studies, human embryonic stem cells were cryopreserved using vitrified freezing or mass cryopreservation, which mainly treated with DMSO. However, this method has a limitation in that the survival rate of thawed cells is very low. Overcoming the low survival rate after cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes is a top priority for the use of differentiated cardiomyocytes for clinical applications or therapeutic purposes. Thus, cryopreservation methods to increase survival rate after cryopreservation have been studied by many researchers, and the results of successful cryopreservation of human embryonic stem cells have been published, but long-term preservation of cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells Very little research has been reported on cryopreservation. The only reported literature only shows the basic properties of the cells after thawing in which the heartbeat activity of the cell cluster is not restored.

이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 인간 배아줄기세포 유래의 심근세포를 성공적으로 동결보존하는 방법 및 해동 후의 생존을 위한 최적 조건을 개발하기 위해 예의 노력한 결과, ROCK 억제제를 포함하는 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물을 개발하였고, 상기 조성물을 처리하여 분화 유도된 심근세포를 동결 보존 후 해동한 결과, 해동된 심근세포가 심근세포 고유의 특성인 수축능력을 회복하고 특성을 유지함을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Under these circumstances, the present inventors have made diligent efforts to develop a method for successfully cryopreserving cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells and optimal conditions for survival after thawing, and thus induce differentiation from human embryonic stem cells including a ROCK inhibitor. A cryopreserved composition of the cardiomyocytes was developed and thawed after the cryopreservation of the differentiation-induced cardiomyocytes by treatment of the composition. It confirmed and completed this invention.

본 발명의 하나의 목적은 ROCK 억제제를 포함하는, 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물을 제공하는 것이다. One object of the present invention to provide a composition for cryopreservation of cardiomyocytes induced differentiation from human embryonic stem cells, including a ROCK inhibitor.

본 발명의 다른 하나의 목적은 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포에 상기의 조성물을 처리하는 단계를 포함하는, 분화 유도된 심근세포를 동결 보존시키는 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method for cryopreserving differentiation-induced cardiomyocytes, comprising treating the composition with cardiomyocytes differentiated from human embryonic stem cells.

상기의 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 ROCK 억제제를 포함하는, 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물에 관한 것이다. As one embodiment for achieving the above object, the present invention relates to a composition for cryopreservation of cardiomyocytes induced differentiation from human embryonic stem cells, including a ROCK inhibitor.

본 발명에서 용어, "인간 배아줄기세포"란 내배엽, 중배엽, 및 외배엽 유래의 세포로 분화할 수 있는 전분화능(Pluripotency)을 가지는 세포, 또는 인간의 몸을 구성하는 근육, 뼈, 뇌, 피부, 심장 등의 서로 다른 조직 또는 기능에 있어 밀접하게 관련된 세포로 분화할 수 있는 다분화능(Multipotency)을 가지는 세포를 의미한다. 인간 줄기세포의 예로 수정란이 처음으로 분열할 때 형성되는 만능 줄기세포, 인간의 배아를 이용해 만들 수 있는 배아줄기세포, 및 성숙한 조직과 기관 속에 존재하는 성체줄기세포가 있으나, 상기 예에 의해 인간 줄기세포의 종류가 제한되는 것은 아니다. 바람직하게 본 발명에서의 인간 줄기세포는 인간 배아줄기세포, 인간 배아줄기세포 유래 배아체, 또는 인간 유도만능줄기세포이며, 더욱 바람직하게는 인간 배아줄기세포이다.As used herein, the term "human embryonic stem cells" refers to cells having a pluripotency capable of differentiating into cells derived from endoderm, mesoderm, and ectoderm, or muscle, bone, brain, skin, It refers to a cell having a multipotency capable of differentiating into closely related cells in different tissues or functions such as the heart. Examples of human stem cells include pluripotent stem cells formed when the fertilized egg first divides, embryonic stem cells that can be made using human embryos, and adult stem cells that exist in mature tissues and organs. The type of cell is not limited. Preferably, the human stem cells in the present invention are human embryonic stem cells, human embryonic stem cell-derived embryoid bodies, or human induced pluripotent stem cells, more preferably human embryonic stem cells.

본 발명에서 용어, "인간 배아줄기세포"란 수정란이 모체의 자궁에 착상하기 직전인 포배기 배아에서 내세포괴를 추출하여 체외에서 배양한 것으로 인체의 모든 세포로 분화할 수 있는 전분화능을 가지는 세포를 의미하며, 이에 제한되는 것은 아니나, 넓은 의미로는 배아줄기세포로부터 유래한 배아체(Embryoid body)와 같은 유사 줄기세포들을 포함한다. In the present invention, the term "human embryonic stem cells" refers to cells having a pluripotency capable of differentiating into all cells of the human body by extracting internal cell masses from blastocyst embryos in which the fertilized eggs are implanted in the mother's womb. In a broad sense, it includes similar stem cells such as embryonic bodies derived from embryonic stem cells.

본 발명에서 용어, "인간 유도만능줄기세포"란 인간의 체세포에 역분화 유전자를 삽입하여 배아줄기세포와 유사한 분화능을 가진 미분화 상태의 줄기세포를 확립하는 방식으로 만들어진 것으로, 분화능력이 배아줄기세포와 비슷한 수준인 줄기세포를 의미한다. 또한 상기의 인간 배아줄기세포 또는 인간 유도만능줄기세포는 공지의 방법에 의해 당업자에 의하여 용이하게 구축될 수 있다.In the present invention, the term "human induced pluripotent stem cells" is made by inserting a reverse differentiation gene into human somatic cells to establish an undifferentiated stem cell having a differentiation capacity similar to that of embryonic stem cells. It means a level of stem cells similar to the. In addition, the human embryonic stem cells or human induced pluripotent stem cells can be easily constructed by those skilled in the art by a known method.

본 발명에서 용어, "분화"란 세포가 분열 증식하여 성장하는 동안에 각각의 구조나 기능이 특수화되는 현상, 즉 생물의 세포, 조직 등이 각각에게 주어진 일을 수행하기 위하여 형태나 기능이 변하는 것을 의미한다. 구체적으로 본 발명에서는, 인간 배아줄기세포로부터 심근세포로의 분화를 의미한다. As used herein, the term "differentiation" refers to a phenomenon in which each structure or function is specialized during cell division and proliferation, that is, a change in form or function of a cell or tissue of an organism to perform a task given to each. do. Specifically, in the present invention, it means differentiation from human embryonic stem cells to cardiomyocytes.

본 발명에서 용어, "심근세포"는 장래에 기능적인 심근세포가 될 수 있는 능력을 가진 심근 전구 세포, 또는 태아형 심근세포, 성체 심근세포, 박동 전의 심근세포, 박동 후의 심근세포와 같은 모든 분화 단계의 세포를 제한 없이 포함하며, 이하에 기재된 적어도 하나, 바람직하게는 복수의 방법에 의하여 적어도 하나, 바람직하게는 복수의 마커나 기준으로 확인할 수 있는 세포를 의미한다. 바람직하게 본 발명에서는 박동 전의 심근세포를 의미한다. 심근세포 특이적인 각종 마커의 발현은, 공지의 생화학적 또는 면역화학적 방법으로 검출할 수 있으며, 이러한 방법은 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 방법에서, 심근 전구 세포 또는 심근세포에 결합하는 마커 특이적인 다클론성 항체 또는 단일 클론 항체를 사용할 수 있다. 개개의 특이적 마커를 표적으로 하는 항체는 시판용이나 공지의 방법에 의해 제조된 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 심근 전구 세포 또는 심근세포에 특이적인 마커의 예로는 미오신 중쇄/경쇄(MHC/MLC), α-엑티닌(α-actinin), 트로포닌 I(cTn I), ANP, GATA4, Nkx2.5 및 MEF-2c 등을 들 수 있다. 또는, 심근 전구 세포 또는 심근세포 특이적 마커의 발현은, 특정한 방법에 한정되지 않으나, 역전사 효소 매개 중합효소 연쇄 반응(RT-PCR)이나 혼성화 분석인, 임의의 마커 단백질을 코딩하는 mRNA를 증폭, 검출, 해석하기 위한 종래에 흔히 사용되는 분자생물학적 방법으로 확인할 수 있다. 심근 전구 세포 또는 심근세포에 특이적인 마커(예, 미오신 중쇄/경쇄, α-엑티닌, 트로포닌 I, ANP, GATA4, Nkx2.5 및 MEF-2c) 단백질을 코딩하는 핵산 서열은 이미 공지되어 있어 유전자은행 (GenBank)과 같은 공공 데이터베이스로부터 얻을 수 있으며, 프라이머 또는 프로브로 사용하기 위하여 필요한 마커 특이적 서열을 용이하게 결정할 수 있다. 또한, 다능성 세포의 심근세포로의 분화를 확인하기 위해, 생리학적 기준을 추가적으로 사용할 수 있다. 즉, 다능성 세포 유래의 세포가 자립적 박동성을 가지거나, 각종 이온 채널을 발현하고 있고 전기 생리적 자극에 반응할 수 있는 것 등도 유용한 지표로 활용할 수 있다.In the present invention, the term "cardiomyocytes" refers to all differentiation such as myocardial progenitor cells or fetal cardiomyocytes, adult cardiomyocytes, cardiomyocytes before beats, and cardiomyocytes after beats, which have the ability to become functional cardiomyocytes in the future. It means a cell which includes the cells of the step without limitation and can be identified by at least one, preferably a plurality of markers or criteria by at least one, preferably a plurality of methods described below. Preferably in the present invention means cardiomyocytes before the beat. Expression of various cardiomyocyte specific markers can be detected by known biochemical or immunochemical methods, and such methods can be used without limitation. In this method, marker specific polyclonal antibodies or monoclonal antibodies that bind to myocardial progenitor cells or cardiomyocytes can be used. Antibodies that target individual specific markers can be used commercially or without limitation, those prepared by known methods. Examples of markers specific for myocardial progenitor cells or cardiomyocytes are myosin heavy chain / light chain (MHC / MLC), α-actinin, troponin I (cTn I), ANP, GATA4, Nkx2.5 and MEF -2c, and the like. Alternatively, the expression of myocardial progenitor or cardiomyocyte specific markers is not limited to specific methods, but amplifies mRNA encoding any marker protein, which is reverse transcriptase mediated polymerase chain reaction (RT-PCR) or hybridization assay, It can be confirmed by molecular biological methods commonly used for detection and interpretation. Nucleic acid sequences encoding proteins specific for myocardial progenitor cells or cardiomyocytes (eg myosin heavy / light chain, α-actinine, troponin I, ANP, GATA4, Nkx2.5 and MEF-2c) proteins are already known. Obtained from public databases such as GenBank, the marker specific sequences required for use as primers or probes can be readily determined. In addition, physiological criteria can be additionally used to confirm the differentiation of pluripotent cells into cardiomyocytes. In other words, cells derived from pluripotent cells may be used as useful indicators, such as having independent pulsatile rhythms, expressing various ion channels, and responding to electrophysiological stimuli.

본 발명의 동결 보존용 조성물을 이용하여 동결한 심근세포는 심장 관련 질환을 치료하기 위한 심근 재생제 또는 세포 대체요법용 세포 조성물로 이용할 수 있다. 심장 관련 질환은 선척적 또는 후천적으로 심장에 이상이 생기거나 변성이 생겨 발생한 질환이면 제한 없이 포함될 수 있으나, 그 예로 심근경색, 허혈성 심질환, 울혈성 심부전, 비대성 심근증, 확장형 심근증, 심근염, 만성 심부전 등이 있다. 심근 재생제 또는 세포 대체요법용 세포 조성물은 본 발명에 의해 제조된 심근세포를 높은 순도로 포함하는 것이면, 세포를 배지 등의 수성 담체에 부유시킨 것, 세포를 생체 분해성 기질 등의 지지체에 내포시킨 것, 또는 단층 또는 다층의 심근세포 시트 (Shimizu 등, Circ. Res. 90: e40, 2002)로 가공한 것 등, 다양한 형태로 사용할 수 있다. 상기 치료제는 개흉한 뒤 주사기를 이용하여 직접 심장에 주입하는 방법, 심장의 일부를 외과적으로 절개하여 이식하는 방법, 또는 카테터를 이용한 경혈관적 방법에 의해 이식하는 방법 등으로 장해 부위에 수송할 수 있지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 심근세포의 쇠퇴 및 소실로 인한 상기의 심장 관련 질환에 있어서, 본 발명의 동결 보존 방법으로 처리한 심근세포를 질환성 심장 조직에 보충적으로 이식함으로써, 심장 기능 개선의 촉진을 기대할 수 있다.Cardiomyocytes frozen using the cryopreservation composition of the present invention can be used as a cell composition for myocardial regeneration or cell replacement therapy to treat heart-related diseases. Heart-related diseases can be included without limitation as long as the disease is caused by abnormal or degenerative heart failure, for example, myocardial infarction, ischemic heart disease, congestive heart failure, hypertrophic cardiomyopathy, enlarged cardiomyopathy, myocarditis, chronic heart failure, etc. There is this. If the cell composition for cardiomyocyte regeneration or cell replacement therapy contains the cardiomyocytes prepared according to the present invention in high purity, the cells are suspended in an aqueous carrier such as a medium, and the cells are contained in a support such as a biodegradable substrate. It can be used in a variety of forms, such as one, or a single or multilayer cardiomyocyte sheet (Shimizu et al., Circ. Res. 90: e40, 2002). The therapeutic agent may be transported to the injured site by injecting into the heart directly by using a syringe, surgically dissecting a part of the heart, and implanting by a catheterized or transvascular method. However, it is not limited to this. Therefore, in the above-mentioned cardiac-related diseases due to the decline and loss of cardiomyocytes, cardiomyocytes treated by the cryopreservation method of the present invention can be supplemented with diseased heart tissue, thereby promoting improvement of heart function.

본 발명의 동결보존용 조성물을 사용하기 위한 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포를 제조하는 방법으로는, 크게 직접 분화 유도법과 배아체 경유법을 사용할 수 있고, 일반적으로 사용되는 공지의 부유 응집 배양법, 현적 (hanging drop) 배양법 및 영양세포(feeder)를 이용한 공배양법 (co-culture method)과 혼용하여 사용할 수 있으나, 인간 배아줄기세포로부터 심근세포로의 분화유도 방법이 상기 방법들에 의해 제한되지는 않는다. 바람직하게는 BMP2를 이용한 직접 분화법을 사용하여 분화유도된 심근세포의 생존율을 높게 동결보존하는 데 사용할 수 있다.As a method for producing differentiation-induced cardiomyocytes from human embryonic stem cells for use of the cryopreservation composition of the present invention, direct differentiation induction and via embryonic body method can be used, and known floating flocculation culture methods are generally used. In addition, the method of inducing differentiation from human embryonic stem cells to cardiomyocytes may be used in combination with a hanging drop culture method and a co-culture method using a feeder. Does not. Preferably, a direct differentiation method using BMP2 may be used for cryopreservation of the survival rate of differentiated induction cardiomyocytes.

본 발명에서 용어, "동결 보존"이란 냉동을 통해 장기간에 걸쳐 세포주를 안정하게 유지시키는 행위를 의미한다. 세포는 보통 배양에서 일만 개에 한 개의 비율로 돌연변이적으로 변이가 일어나고 있다. 다시 말해서 장기간에 걸쳐 세포의 계대를 계속하면, 본래의 세포집단과는 전혀 다른 세포집단으로 변하고, 최악의 경우에는 세포가 가지고 있던 어떤 종류의 기능이 장기간의 계대에 의해 소실되는 경우도 있다. 따라서 이와 같이 동결을 통해 세포주를 보관하여 세포의 소실을 막는 것을 가능하게 하는 행위를 동결 보존이라 한다. 본 발명에서의 동결보존 방법은 유리화 동결 또는 대량 동결보존이 포함될 수 있으나, 동결보존의 방법이 상기 예에 의해 제한되지는 않는다. 바람직하게 본 발명에서의 동결 보존은, 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 대량 동결 보존을 의미한다. 본 발명의 동결보존용 조성물을 이용하여 인간 배아줄기세포로부터 분화유도된 심근세포를 동결보존시키면 장기간 동안 심근세포의 특성을 유지하며 유전자형 또는 핵형의 변화 없이 보존이 가능하여 해동 후 증식이 가능하다.As used herein, the term "freezing preservation" refers to the act of keeping the cell line stable over a long period of time through freezing. Cells are usually mutated mutagenesis at a rate of 10,000 to 10,000 in culture. In other words, if the cell passage is continued for a long time, the cell group is completely different from the original cell group, and in the worst case, some kind of function possessed by the cell may be lost by the long-term passage. Therefore, the act of keeping the cell line through freezing and preventing the loss of cells is called cryopreservation. Cryopreservation methods in the present invention may include vitrified freezing or bulk cryopreservation, but the cryopreservation method is not limited by the above examples. Preferably cryopreservation in the present invention means the mass cryopreservation of cardiomyocytes induced differentiation from human embryonic stem cells. Cryopreservation of differentiation-induced cardiomyocytes from human embryonic stem cells using the cryopreservation composition of the present invention maintains the characteristics of cardiomyocytes for a long time and enables preservation without alteration of genotype or karyotype, thereby enabling proliferation after thawing.

본 발명에서 용어 "ROCK(Rho-associated kinase)"란, 저분자 GTP-결합단백질인 Rho의 하류에서 작용하는 세린/트레오닌 키나아제인 ROCK를 억제할 수 있는 물질을 의미하여, ROCK 억제제의 예로는, 이에 제한되지는 않으나, Y-27632, HA-1077, Y-39983, 및 Wf-536가 포함될 수 있다. 바람직하게는 Y-27632를 사용할 수 있다.In the present invention, the term "ROCK (Rho-associated kinase)" means a substance capable of inhibiting ROCK, a serine / threonine kinase acting downstream of Rho, which is a low molecular GTP-binding protein. Although not limited to, Y-27632, HA-1077, Y-39983, and Wf-536 may be included. Preferably Y-27632 can be used.

바람직하게 본 발명의 조성물 내의 ROCK 억제제는 1μM 내지 20μM의 농도일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10μM 농도일 수 있다.Preferably the ROCK inhibitor in the composition of the present invention may be at a concentration of 1 μM to 20 μM, more preferably at a concentration of 10 μM.

구체적인 일 구현예에 따르면, 분화된 세포에 ROCK 억제제를 처리하고, 세포를 분리하여, 대량 동결보존법을 이용하여 냉동보존한 결과, 해동된 심근세포의 생존율이 높음을 확인하였다. 대량 동결보존된 세포들의 경우, 박동은 해동 후 5일째부터 ROCK 억제제를 처리한 세포들에서 확인할 수 있었으며, 그 비율은 10% 였다. According to one specific embodiment, the treated cells were treated with a ROCK inhibitor, the cells were separated, and cryopreserved by mass cryopreservation, and the survival rate of thawed cardiomyocytes was confirmed to be high. In the case of mass cryopreserved cells, pulsation was observed in cells treated with ROCK inhibitor from day 5 after thawing, with a rate of 10%.

또한, 생존한 세포의 수는 분화 12일째와 분화 16일째의 세포에서 모두 ROCK 억제제를 처리한 세포군에서 가장 높음을 확인하였다. 생존율은 ROCK 억제제를 처리한 세포군에서 대조군과 비교하여 약 4배가 높았으며, NT 4(Neurotrophin 4)를 처리한 세포군에서는 2배가 높았다. 이는 ROCK 억제제를 사용하는 것이 NT 4(Neurotrophin 4)를 사용하는 것보다 생존 및 기능의 회복 능력이 더 우수함을 시사하는 것으로 본 발명의 동결용 조성물인 ROCK 억제제의 효과가 좋음을 시사하는 것이다.
In addition, it was confirmed that the number of surviving cells was the highest in the cell group treated with the ROCK inhibitor in both the 12th day of differentiation and 16th day of differentiation. Survival was about four times higher in the ROCK inhibitor-treated cell group than in the control group, and two-fold higher in the NT 4 (Neurotrophin 4) -treated cell group. This suggests that the use of a ROCK inhibitor is better than the use of NT 4 (Neurotrophin 4) survival and recovery of function, suggesting that the effect of the ROCK inhibitor of the freezing composition of the present invention is good.

또 하나의 양태로서, 본 발명은 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포에 ROCK 억제제를 포함하는 동결 보존용 조성물을 처리하는 단계를 포함하는, 분화 유도된 심근세포를 동결 보존시키는 방법에 관한 것이다. In another aspect, the present invention relates to a method for cryopreserving differentiation-induced cardiomyocytes comprising treating a cryopreservation composition comprising a ROCK inhibitor to cardiomyocytes differentiated from human embryonic stem cells. .

심근세포 및 배아줄기세포는 상기에서 설명한 바와 같다. Cardiomyocytes and embryonic stem cells are as described above.

바람직하게 본 발명의 ROCK 억제제를 포함하는, 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물은 0.25 시간 내지 5 시간 동안 처리할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1시간 동안 처리할 수 있다.Preferably, the composition for cryopreservation of cardiomyocytes differentiated from human embryonic stem cells, including the ROCK inhibitor of the present invention, may be treated for 0.25 hours to 5 hours , and more preferably for 1 hour.

구체적인 일 구현예에 따르면, ROCK 억제제를 처리하고, 해동 후 재부착된 세포들을 현미경으로 관찰한 결과, 그 수가 생장하는 것을 확인하였다. 또한, 해동된 세포들의 증식을 확인하기 위하여, 해동 후 5일째에 BrdU와 α-엑티닌의 면역세포염색을 수행한 결과, BrdU와 α-엑티닌을 발현하는 세포들을 확인하였다. 이러한 결과들은 해동 후의 심근세포가 심근세포의 특성을 유지하면서 증식할 수 있는 능력이 있음을 시사한다. According to one specific embodiment, after treatment with the ROCK inhibitor, and the cells reattached after thawing, it was confirmed that the number grows. In addition, in order to confirm the proliferation of the thawed cells, immunocytostaining of BrdU and α-actinine was performed 5 days after thawing, and cells expressing BrdU and α-actinin were identified. These results suggest that the cardiomyocytes after thawing have the ability to proliferate while maintaining the cardiomyocyte characteristics.

바람직한 일 실시태양으로 상기 동결보존시키는 방법은 DMSO 및 FBS를 추가로 포함하는 조성물에서 동결시키는 대량 동결보존 단계를 추가로 포함할 수 있다. 대량 동결보존 단계는 분화된 세포에 ROCK 억제제인 Y-27632를 처리한 다음, Y-27632가 포함된 동결보존 용기에 DMSO 및 FBS를 처리한 후, -70℃에서 12시간 이상 보관 후, 액체 질소에서 장기간 보존하는 단계로 이루어진다. 그 후 37℃ 항온수조에서 서서히 해동한 다음, 원심분리를 통해 동결보존액을 제거한 후, Y-27632가 포함된 배양액에 부유하여 배양 접시에 부착시킨다. 해동 이틀 후부터는 Y-27632를 포함하지 않는 배양액에서 배양하여 활성을 회복시킬 수 있다.In a preferred embodiment the cryopreservation method may further comprise a mass cryopreservation step of freezing in a composition further comprising DMSO and FBS. In the mass cryopreservation step, the treated cells were treated with ROCK inhibitor Y-27632, then treated with DMSO and FBS in the cryopreservation vessel containing Y-27632, and then stored at -70 ° C for at least 12 hours, and then liquid nitrogen. Long-term preservation at. After thawing slowly in a 37 ° C. constant temperature water bath, the cryopreservation solution was removed by centrifugation, and then suspended in a culture solution containing Y-27632 and attached to a culture dish. Two days after thawing, activity can be restored by culturing in a culture medium that does not contain Y-27632.

바람직한 일 실시태양으로 상기 동결보존시키는 방법에 있어서, 분화유도된 심근세포에 ROCK 억제제를 처리하는 시기는 심근 박동 전의 세포일 수 있으며, 본 발명의 조성물을 사용하여 안정하게 동결보존을 할 수 있으며 해동 후 심근세포의 특성을 회복할 수 있는 단계의 세포에 제한없이 사용할 수 있으나 바람직하게는 심근 박동 전의 세포일 수 있으며, 가장 바람직하게는 인간 배아줄기세포로부터 분화유도 시작 후 12일째인 심근세포 일 수 있다.In the cryopreservation method according to one preferred embodiment, the timing of treatment of the ROCK inhibitor to differentiated cardiomyocytes may be cells prior to myocardial pulsation, stably cryopreservation and thawing using the composition of the present invention. The cardiomyocytes can be used without limitation to the cells at the stage of restoring the characteristics of the cardiomyocytes, but preferably the cells before the myocardial pulsation. have.

바람직한 일 실시태양으로 상기 동결보존시키는 방법은, 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물을 처리하는 단계; ROCK 억제제, DMSO 및 FBS를 포함하는 조성물에서 동결시키는 대량 동결보존 단계; 및 해동 후 해동된 세포에 ROCK 억제제를 포함하는 조성물을 처리하는 단계에 의해서 수행될 수 있다.In a preferred embodiment, the cryopreservation method comprises the steps of: treating the cryopreservation composition of cardiomyocytes differentiated from human embryonic stem cells; Bulk cryopreservation step of freezing in a composition comprising a ROCK inhibitor, DMSO and FBS; And treating the thawed cells with a composition comprising a ROCK inhibitor after thawing.

바람직한 구체적인 일 구현예에 따르면, 본 발명의 ROCK 억제제를 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도 후 12일째(심근박동 전) 및 16일째(심근박동 후)의 세포에 1시간 반응시킨 후 대량 동결보존 방법 또는 유리화 동결방법으로 동결시킨 후 해동한 결과, ROCK 억제제를 포함하는 동결보존용 조성물을 심근박동 전의 심근세포에 처리한 군에서 생존율이 높으며 세포의 파괴가 적고, 아넥신 V(Annexin V) 염색 결과 뚜렷한 세포사멸 억제효과를 나타내며 증식효과도 나타내는 것을 확인하였다.
According to one preferred specific embodiment, a mass cryopreservation method after reacting the ROCK inhibitor of the present invention with cells of 12 days (before myocardial heartbeat) and 16 days (after myocardial heartbeat) after induction of differentiation from human embryonic stem cells or After thawing after freezing by vitrification freezing method, the cryopreservation composition containing the ROCK inhibitor was treated to the cardiomyocytes prior to myocardial pulsation. It was confirmed that the cell death inhibitory effect and also proliferative effect.

본 발명에 따른 ROCK 억제제를 포함하는, 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물, 및 상기 조성물을 처리하는 단계를 포함하는, 동결보존 방법을 이용하면 심근세포의 생존 능력을 유지하여 장기간 보존하는 것이 가능하므로, 심장 관련 질환의 치료를 위한 세포 치료제 등의 개발에 기여할 수 있다. 아울러 본 발명에 의해 동결 보존된 심근세포는 적절한 시기에 해동하여, 신약 개발 과정에서 요구되는 줄기세포를 이용한 생물학적 약효 검증 시스템, 특히 심근세포 분화 유도 물질 및 심장 기능 강화 물질을 개발하기 위한 약효 검증 시스템과 신약제품화에 활용될 수 있다.A cryopreservation composition of differentiation-induced cardiomyocytes from human embryonic stem cells, comprising the ROCK inhibitor according to the present invention, and the step of treating the composition, using the cryopreservation method to maintain the viability of cardiomyocytes Therefore, since it is possible to preserve for a long time, it can contribute to the development of cell therapeutics for the treatment of heart-related diseases. In addition, the cardiomyocytes cryopreserved by the present invention is thawed at an appropriate time, and the biological efficacy verification system using stem cells required in the new drug development process, in particular, the drug validation system for developing cardiomyocyte differentiation inducing substance and cardiac function enhancing substance. It can be used for the commercialization of new drugs.

도 1은 인간 배아줄기세포로부터 분화된 심근세포를 동결보존하는 연구 흐름도이다.
도 2는 인간 배아줄기세포로부터 심근세포로의 분화 유도 연구 흐름도이다.
도 3은 주사전자현미경을 이용한 인간 배아줄기세포 유래 심근세포의 동결보존 전과 후의 미세구조 분석 결과이다.
1 is a study flow diagram for cryopreservation of cardiomyocytes differentiated from human embryonic stem cells.
2 is a flow chart of induction of differentiation from human embryonic stem cells into cardiomyocytes.
Figure 3 is a microstructure analysis results before and after cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes using a scanning electron microscope.

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

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

세 개의 인간 배아줄기세포주, SNUhES3, SNUhES16 및 SNUhES12를 미토마이신 (Mitomycin C, Sigma)이 처리된 STO 지지세포 (ATCC) 위에서 Oh 등(Methods for expansion of human embryonic stem cells, Stem Cells, 2005 May; 23(5): 605-9)의 방법에 따라 배양하였다. DMEM/F12 (Invitrogen)를 기본 배양액으로 하여 20% 넉아웃 시럼 리플레이스먼트 (knockout serum replacement, KO-SR, Invitrogen), 1% 비필수 아미노산 (nonessential amino acids, Invitrogen), 0.1 mM 베타-머캡토에탄올 (β-mercaptoethanol, Sigma), 4 ng/㎖ 염기성 FGF (fibroblast growth factor, bFGF, Invitrogen), 50 U/㎖ 페니실린 (Invitrogen) 및 50 ㎍/㎖ 스트렙토마이신 (Invitrogen) 등을 첨가하여 인간 배아줄기세포 배양액으로 사용하였다.
Three human embryonic stem cell lines, SNUhES3, SNUhES16 and SNUhES12, were placed on Oh, et al. (Methods for expansion of human embryonic stem cells, Stem , on STO support cells (ATCC) treated with mitomycin (Mitomycin C, Sigma). Cells , 2005 May; The culture was carried out according to the method of 23 (5): 605-9). 20% knockout serum replacement (KO-SR, Invitrogen), 1% non-essential amino acids (Invitrogen), 0.1 mM beta-mercapto with DMEM / F12 (Invitrogen) as a base culture Human embryonic stem by adding ethanol (β-mercaptoethanol, Sigma), 4 ng / ml basic fibroblast growth factor (bFGF, Invitrogen), 50 U / ml penicillin (Invitrogen) and 50 μg / ml streptomycin (Invitrogen) Used as cell culture.

실시예Example 2: 직접 분화법을 이용한  2: using direct differentiation 심근세포의Cardiomyocyte 형성 formation

상기 실시예 1에서 얻은 미분화 상태의 인간 배아줄기세포에 0.025% 트립신-EDTA (Invitrogen)를 37℃에서 3분간 처리하였다. 이후, 지지세포를 제거하고 PBS (Invitrogen)로 세정하였다. 세정 후 RPMI 1640 (Invitrogen) 배양액에 B27 (Invitrogen)을 첨가한 배양액을 첨가하고 100 ng/㎖의 악티빈 A (Activin A, R&D Systems)를 24시간 동안 처리한 후에 악티빈 A를 제거한 다음, 10 ng/㎖의 BMP2 (R&D Systems)를 4일간 처리하였다. 분화 기간 동안, 5일째부터는 성장인자들을 첨가하지 않고, 이틀 간격으로 배양액을 교체하였다.Undifferentiated human embryonic stem cells obtained in Example 1 were treated with 0.025% trypsin-EDTA (Invitrogen) at 37 ° C. for 3 minutes. Then, the support cells were removed and washed with PBS (Invitrogen). After washing, the culture medium containing B27 (Invitrogen) was added to the RPMI 1640 (Invitrogen) medium, and 100 ng / ml of Actinin A (Activin A, R & D Systems) was treated for 24 hours, and then Actinbin A was removed. ng / ml BMP2 (R & D Systems) was treated for 4 days. During the differentiation period, starting from day 5, growth factors were not added and cultures were changed every two days.

상기와 같은 분화 과정의 전체적인 개요는 도 2에 나타낸 바와 같다.
The overall overview of the differentiation process as described above is shown in FIG.

실시예Example 3: 인간 배아줄기세포 유래  3: derived from human embryonic stem cells 심근세포의Cardiomyocyte 동결보존 및 해동 Cryopreservation and Thawing

상기 실시예 2에서 분화된 심근세포를 분화 후 12일째와 16일째에 각각 10 μM Y-27632 (Calbiochem), 50 μg/ml 뉴로트로핀 3(Neurotrophin 3) (PeproTech), 또는 50 μg/ml 뉴로트로핀 4 (PeproTech)를 첨가하여 37℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응 후 아큐타제 (Chemicon)를 37℃에서 10분간 처리하여 작은 세포 덩어리로 분리시켰다.The cardiomyocytes differentiated in Example 2 were 10 μM Y-27632 (Calbiochem), 50 μg / ml Neurotrophin 3 (PeproTech), or 50 μg / ml neurons, respectively, on days 12 and 16 after differentiation. Tropin 4 (PeproTech) was added and reacted at 37 ° C for 1 hour. After the reaction, accutase (Chemicon) was treated at 37 ° C. for 10 minutes to separate into small cell masses.

대량 동결보존 (Mass cryopreservation)을 위해서, 분리된 심근세포들을 500 μl의 배양액에 부유시켜, 20%의 DMSO (Sigma)와 60%의 FBS (HyClone)로 구성된 용액이 500 μl 들어있는 동결보존 용기로 옮겨주었으며, 위에서 언급한 Y-27632, 뉴로트로핀 3 또는 4들을 첨가하였다. 동결보존 용기들을 동결 저장장치(freezing container)로 옮긴 후, -70℃에서 12시간 이상 보관하였다. 보관 후, 동결보존용기들을 액체질소에 담가서 장기보존하였다. 수일 후, 동결보존된 인간 배아줄기세포 유래 심근세포는 37℃ 항온수조에서 해동하였다. 동결보존액에 2 ml의 배양액을 천천히 첨가한 후, 심근세포 덩어리를 부드럽게 세정하였다. 원심분리를 이용하여, 동결보존액을 제거하고, 각각의 Y-27632, 뉴로트로핀 3, 또는 4를 포함하는 배양액에 부유하여 배양접시에 부착시켰다. 해동 이틀 후부터는 상기 Y-27632, 뉴로트로핀 3, 또는 4를 포함하지 않은 배양액을 첨가하여 주었다. For mass cryopreservation, the isolated cardiomyocytes were suspended in 500 μl of culture medium, into a cryopreservation container containing 500 μl of a solution consisting of 20% DMSO (Sigma) and 60% FBS (HyClone). It was transferred and Y-27632, neurotrophin 3 or 4 mentioned above was added. Cryopreservation containers were transferred to a freezing container and stored at -70 ° C for at least 12 hours. After storage, cryopreservation vessels were immersed in liquid nitrogen for long term preservation. After several days, cryopreserved human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes were thawed in a 37 ° C. water bath. After slowly adding 2 ml of the culture solution to the cryopreservation solution, the cardiomyocyte mass was gently washed. Using centrifugation, the cryopreservation solution was removed and suspended in a culture solution containing each of Y-27632, Neurotropin 3, or 4 and attached to the culture dish. Two days after thawing, a culture medium containing no Y-27632, neurotrophin 3, or 4 was added thereto.

유리화 동결 (Vitrification)을 위해서 두 종류의 용액을 사용하였다. 유리화동결 용액 I과 유리화동결 용액 II로서, 용액 I은 배양액에 10% 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) (EG; Sigma)과 10% DMSO가 첨가된 용액이고, 용액 II는 배양액에 20% 에틸렌 글리콜, 20% DMSO 및 0.5 M 수크로스(sucrose) (Sigma)가 첨가된 용액이다. 해동을 위해서도, 두 종류의 용액을 사용하였다. 해동 용액 I과 해동 용액 II로서, 용액 I은 배양액에 0.2 M 수크로스 (Sigma)가 첨가된 용액이고, 용액 II은 배양액에 0.1 M 수크로스가 첨가된 용액이다. 분리된 심근세포들을 세포 거름망 (cell strainer; BD Biosciences)에 올린 후 유리화 동결 용액 I에 37℃에서 1분간 담궜고, 다시 용액 II에 37℃에서 30초간 담갔다. 그 후, 세포 거름망을 액체 질소에 보관하였다. 수일 후에, 세포 거름망을 회수하여, 해동 용액 I에 1분간 담근 후, 해동 용액 II로 옮겨, 5분간 담갔다. 해동된 세포들을 배양액에 각각 Y-27632, 뉴로트로핀 3, 또는 4를 첨가한 배양접시로 옮겼다. 해동 이틀 후부터는 Y-27632, 뉴로트로핀 3, 또는 4를 포함하지 않은 배양액을 첨가하여 주었다.
Two kinds of solutions were used for vitrification. Vitrification solution I and Vitrification solution II, solution I is a solution in which 10% ethylene glycol (EG; Sigma) and 10% DMSO are added to the culture, and solution II is 20% ethylene glycol, 20 in the culture % DMSO and 0.5 M sucrose (Sigma) are added solutions. For thawing, two kinds of solutions were used. As thawing solution I and thawing solution II, solution I is a solution in which 0.2 M sucrose (Sigma) is added to the culture, and solution II is a solution in which 0.1 M sucrose is added to the culture. The isolated cardiomyocytes were placed in a cell strainer (BD Biosciences) and then immersed in vitrified freezing solution I for 1 minute at 37 ° C, and then immersed in solution II for 30 seconds at 37 ° C. The cell strainer was then stored in liquid nitrogen. After several days, the cell strainer was collected, soaked in thawing solution I for 1 minute, then transferred to thawing solution II, and soaked for 5 minutes. Thawed cells were transferred to a culture dish in which Y-27632, neurotropin 3, or 4 was added to the culture, respectively. Two days after thawing, a culture medium containing no Y-27632, neurotrophin 3, or 4 was added.

생존 및 기능의 회복을 이틀 간격으로 현미경을 이용하여 확인한 결과, 해동된 심근세포의 생존율은 대량 동결보존법을 이용하여 냉동된 세포에서 유리화 동결 방법으로 해동된 세포보다 뚜렷하게 높았다. 유리화 동결되었던 세포들의 경우, 대부분의 해동된 세포들은 배양접시에 부착되지 않았고, 형태학적 모양이나 박동 등을 회복하지 못하였다. 대량 동결보존된 세포들의 경우, 박동은 해동 후 5일째부터 ROCK 억제제를 처리한 세포들에서 확인할 수 있었으며, 그 비율은 10% 였다. Survival and recovery of function were confirmed by microscopy at two-day intervals. The survival rate of thawed cardiomyocytes was significantly higher in the frozen cells using mass cryopreservation than in thawed cells by vitrification freezing. In the case of vitrified frozen cells, most thawed cells did not adhere to the culture dish and did not recover morphological shape or beats. In the case of mass cryopreserved cells, pulsation was observed in cells treated with ROCK inhibitor from day 5 after thawing, with a rate of 10%.

생존한 세포의 수는 분화 12일째와 분화 16일째의 세포에서 모두 ROCK 억제제를 처리한 세포군에서 가장 높았다. 생존율은 ROCK 억제제를 처리한 세포군에서 대조군과 비교하여 약 4배가 높았으며, NT 4(Neurotrophin 4)를 처리한 세포군에서는 2배가 높았다. 또한, ROCK 억제제를 처리한 해동된 세포군의 박동수는 분당 58에서 108 사이였으며, 이것은 동결보존 하지 않은 심근세포보다 빠른 것이었다.The number of surviving cells was highest in cells treated with ROCK inhibitor in both 12th day of differentiation and 16th day of differentiation. Survival was about four times higher in the ROCK inhibitor-treated cell group than in the control group, and two-fold higher in the NT 4 (Neurotrophin 4) -treated cell group. In addition, the beat rate of thawed cell groups treated with ROCK inhibitor was between 58 and 108 per minute, which was faster than non-freezing cardiomyocytes.

이러한 결과는 본 발명의 ROCK 억제제를 포함하는 조성물로 동결시키는 방법의 해동 후 생존율이 높다는 결과를 시사하는 결과이다.
These results suggest that the survival rate after thawing of the method of freezing with the composition containing the ROCK inhibitor of the present invention is high.

실시예Example 4: 동결 및 해동 후  4: after freezing and thawing 심근세포의Cardiomyocyte 특성 유지 확인 Property retention confirmation

<4-1> 주사전자현미경 분석을 통한 해동 후 <4-1> After thawing by scanning electron microscope analysis 심근세포의Cardiomyocyte 미세구조 변화 분석 Microstructure Change Analysis

분화된 세포를 PBS로 세정한 후 2.5% 글루타르알데히드(glutaraldehyde, Sigma) 용액으로 상온에서 20분간 반응시켰다. 그 후, 세포를 0.14M 수크로스 (sucrose)가 첨가된 1% 오스뮴 테트록사이드 (osmium tetroxide, Sigma)를 첨가하여 4℃에서 10분간 반응시켰다. 에폭시 레진을 첨가한 후 중합을 위하여 빔 캡슐 (beam capsule)로 옮겨주었다. 중합된 세포들은 면도칼을 이용하여 레진으로부터 분리하였다. 울트라마이크로톰(Ultramicrotome, MT-6000, DuPont Instruments-Sorvall Biomedical Div.)을 이용하여 샘플을 잘라준 후, 주사전자현미경(JEM-1400; JEOL Ltd.)으로 관찰하였다.
Differentiated cells were washed with PBS and reacted with 2.5% glutaraldehyde (Sigma) solution at room temperature for 20 minutes. Thereafter, the cells were reacted at 4 ° C. for 10 minutes by adding 1% osmium tetroxide (Sigma) to which 0.14 M sucrose was added. Epoxy resin was added and then transferred to a beam capsule for polymerization. Polymerized cells were separated from the resin using a razor. Samples were cut using an ultramicrotome (Ultramicrotome, MT-6000, DuPont Instruments-Sorvall Biomedical Div.) And observed with a scanning electron microscope (JEM-1400; JEOL Ltd.).

아울러, 동결보존 후 인간 배아줄기세포 유래 심근세포의 미세구조적 변화를 분석하기 위해 주사전자현미경 분석을 수행한 결과, 세포 구조의 파괴가 분화 12일째와 분화 16일째의 세포군에서 모두 확인되었다. 세포 구조의 파괴는 분화 16일째의 세포군에서 많이 관찰되었다. 핵과 세포막과 같은 세포 소기관도 부분적으로 파괴되어 있었으며, 지질 방울과 확장된 소포체 등이 관찰되었다. 미토콘드리아는 모든 세포에서 많은 수가 존재하였으며, 대부분은 핵막 간 미토콘드리아(perinuclear mitochondria)였다. In addition, scanning electron microscopic analysis was performed to analyze microstructural changes in human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes after cryopreservation. As a result, cell structure destruction was confirmed in both the 12th and 16th day of differentiation. The destruction of cell structure was observed in the cell population at 16 days of differentiation. Cellular organelles, such as the nucleus and cell membrane, were also partially destroyed, and lipid droplets and expanded vesicles were observed. Mitochondria were present in large numbers in all cells, most of which were perinuclear mitochondria.

이는 분화 12일째에 ROCK 억제제를 처리한 군의 세포군에서의 세포 구조의 파괴가 적음을 시사하는 것이다.
This suggests that there is little destruction of the cell structure in the cell population of the group treated with the ROCK inhibitor at day 12 of differentiation.

도 3은 주사전자현미경을 이용한 인간 배아줄기세포 유래 심근세포의 미세구조 분석 결과에 관한 것으로, 심근세포 미세구조적 특징인 많은 수의 미토콘드리아 및 Z band의 전구체인 Z body의 존재를 확인시켜주었다.
Figure 3 relates to the results of microstructural analysis of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes using a scanning electron microscope, confirming the presence of a large number of mitochondria and Z band precursors of the cardiomyocyte microstructural characteristics.

<4-2> <4-2> AnnexinAnnexin V 염색을 통한  Through V staining ROCKROCK 억제제의 항 세포사멸 효과 조사 Investigation of anti-apoptotic effect of inhibitor

ROCK 억제제의 항 세포사멸 효과를 확인하기 위하여 Annexin V 염색을 수행하였다.Annexin V staining was performed to confirm the anti-apoptotic effect of the ROCK inhibitor.

세포를 0.25% 트립신-EDTA에서 10분간 37℃에서 반응시킨 후, 단일 세포로 분리하였다. Annexin V 염색은 FITC Annexin V apoptosis detection kit I (BD Biosciences)을 이용하여 수행하였다. 간단히 과정을 설명하면, 세포들을 차가운 PBS를 이용하여 두 번 세정한 후, 1X 결합 완충액(binding buffer)을 첨가하여 부유시켰다. 이후, 5 μl의 FITC가 결합되어 있는 Annexin V와 PI (Sigma)를 첨가하여 암조건의 상온에서 15분간 반응시켰다. 세포들을 BD FACS CaliburTM (BD Biosciences)를 이용하여 분석하였다.
The cells were reacted for 10 minutes at 37 ° C. in 0.25% trypsin-EDTA, and then separated into single cells. Annexin V staining was performed using FITC Annexin V apoptosis detection kit I (BD Biosciences). Briefly describing the procedure, cells were washed twice with cold PBS and then suspended by addition of 1 × binding buffer. Thereafter, 5 μl of FITC-bound Annexin V and PI (Sigma) were added and reacted for 15 minutes at room temperature under dark conditions. Cells BD FACS Calibur TM (BD Biosciences).

그 결과, Annexin V 염색 결과 동결보존 전과 후에 ROCK 억제제를 처리한 경우 분화 12일째의 심근세포에서 뚜렷하게 세포사멸을 억제하는 결과를 보여주었다. 이와는 반대로 분화 16일째의 심근세포의 동결보존에는 ROCK 억제제의 처리가 뚜렷한 효과를 나타내지 않았다. 이와 같은 결과는 동결 보존 전후의 ROCK 억제제 처리가 인간 배아줄기세포 유래 심근세포의 생존 및 기능의 회복을 증가시켰음을 나타내며, 박동 전의 심근세포를 동결보존 하는 것이 심근세포의 보존과 해동 후 기능회복에 더 적절함을 나타낸다.
As a result, Annexin V staining showed that the treatment of ROCK inhibitors before and after cryopreservation significantly inhibited apoptosis in cardiomyocytes at 12 days of differentiation. In contrast, treatment with ROCK inhibitors did not have a significant effect on cryopreservation of cardiomyocytes at 16 days of differentiation. These results indicate that treatment with ROCK inhibitors before and after cryopreservation increased the survival and recovery of function of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes. More appropriate.

<4-3> <4-3> BrdUBrdU 표지를 이용한 해동된 세포들의 증식 확인 Confirmation of proliferation of thawed cells using label

해동된 세포들의 증식을 확인하기 위하여, 해동 후 5일째에 BrdU와 α-엑티닌의 면역세포염색을 수행하였다.In order to confirm the proliferation of thawed cells, immunocytostaining of BrdU and α-actinine was performed 5 days after thawing.

해동된 세포들을 10 μM 5-브로모-2-디옥시유리딘 (BrdU; Roche Diagnostics, Basel, Switzerland)를 첨가하여 24시간 동안 반응시킨 후, PBS로 세정하였다. 그 후, 4% PFA를 이용하여 고정한 후, 3% BSA를 첨가하여 반응시켰다. 일차항체, 마우스 항-BrdU (Chemicon) 및 염소 항 α-엑티닌, 를 첨가하여 면역세포염색법에 의한 표지인자 발현 조사 부분에 기술한 것과 동일하게 그 이후의 과정을 수행하였다.Thawed cells were reacted for 24 hours with the addition of 10 μM 5-bromo-2-dioxyuridine (BrdU; Roche Diagnostics, Basel, Switzerland) and washed with PBS. Thereafter, the mixture was fixed with 4% PFA and then reacted with 3% BSA. Subsequent procedures were performed as described in the section on investigation of marker expression by immunocytostaining with the addition of primary antibody, mouse anti-BrdU (Chemicon) and goat anti α-actinin.

4℃에서 밤새 반응시킨 후, PBST(0.05% Tween 20을 포함하는 PBS)로 세번 세정하고, 이차 항체를 첨가하여, 상온에서 1시간 동안 반응시켰다. 그 다음, PBST를 사용하여 세 번 세정한 후, DAPI가 포함되어 있는 용액으로 염색하여, 공초점 형광 현미경(BioRad)을 사용하여 관찰하였다.
After reacting at 4 ° C. overnight, the mixture was washed three times with PBST (PBS containing 0.05% Tween 20), and a secondary antibody was added thereto to react at room temperature for 1 hour. After washing three times using PBST, stained with a solution containing DAPI, and observed using a confocal fluorescence microscope (BioRad).

그 결과, BrdU와 α-엑티닌을 발현하는 세포들이 확인되었다. 이러한 결과는 해동 후의 심근세포가 심근세포의 특성을 유지하면 동결보존 및 해동 후도 증식할 수 있는 능력이 있음을 보여주는 것으로 본 발명의 ROCK 억제제를 포함하는 동결보존용 조성물을 사용하여 인간 배아줄기세포로부터 분화유도된 심근세포를 동결보존시킬 경우 심근세포의 특성 및 증식 능력이 회복될 수 있다는 것을 시사하는 것이다.
As a result, cells expressing BrdU and α-actinin were identified. These results show that the cardiomyocytes after thawing have the ability to proliferate even after cryopreservation and thawing if the cardiomyocytes retain their properties. Human embryonic stem cells using the cryopreservation composition comprising the ROCK inhibitor of the present invention. This suggests that cryopreservation of differentiation-induced cardiomyocytes may restore the cardiomyocyte characteristics and proliferative capacity.

Claims (11)

ROCK (Rho-associated kinase)억제제를 포함하는, 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 동결 보존용 조성물.
A composition for cryopreservation of differentiation-induced cardiomyocytes from human embryonic stem cells, comprising a ROCK (Rho-associated kinase) inhibitor.
제1항에 있어서, 상기 인간 줄기세포는 인간 배아줄기세포, 인간 배아줄기세포 유래 배아체, 또는 인간 유도만능줄기세포인 조성물.
The composition of claim 1, wherein the human stem cells are human embryonic stem cells, human embryonic stem cell derived embryoid bodies, or human induced pluripotent stem cells.
제1항에 있어서, 상기 ROCK 억제제는 Y-27632, HA-1077, Y-39983 및 Wf-536으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질인 조성물.
The composition of claim 1, wherein the ROCK inhibitor is at least one substance selected from the group consisting of Y-27632, HA-1077, Y-39983, and Wf-536.
제3항에 있어서, 상기 ROCK 억제제는 Y-27632인 조성물.
The composition of claim 3, wherein the ROCK inhibitor is Y-27632.
제4항에 있어서, Y-27632의 농도가 1μM 내 20μM로 포함된 조성물.

The composition of claim 4 wherein the concentration of Y-27632 is comprised between 20 μM in 1 μM.

인간 줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 조성물을 처리하는 단계를 포함하는, 분화 유도된 심근세포를 동결 보존시키는 방법.
A method for cryopreserving differentiation-induced cardiomyocytes comprising the step of treating the composition of any one of claims 1 to 5 to differentiation-induced cardiomyocytes from human stem cells.
제6항에 있어서, 상기 줄기세포는 인간 배아줄기세포, 인간 배아줄기세포 유래 배아체, 또는 인간 유도만능줄기세포인 분화 유도된 심근세포를 동결 보존시키는 방법.
The method of claim 6, wherein the stem cells are human embryonic stem cells, human embryonic stem cell-derived embryoid bodies, or human induced pluripotent stem cells.
제6항에 있어서, 상기 조성물을 처리하는 단계는 0.25 시간 내지 5 시간 동안 이루어지는 것인 분화 유도된 심근세포를 동결 보존시키는 방법.
The method of claim 6, wherein the step of treating the composition is for 0.25 hours to 5 hours.
제6항에 있어서, ROCK 억제제, DMSO 및 FBS를 포함하는 조성물에서 동결시키는 대량 동결보존 단계를 추가로 포함하는 것인 분화 유도된 심근세포를 동결 보존시키는 방법.

7. The method of claim 6, further comprising a mass cryopreservation step of freezing in a composition comprising a ROCK inhibitor, DMSO, and FBS.

제6항에 있어서, 상기 분화 유도된 심근세포는 심근 박동 전의 세포인 분화 유도된 심근세포를 동결 보존시키는 방법.
The method of claim 6, wherein the differentiation-induced cardiomyocytes are cells prior to myocardial pulsation.
제6항에 있어서, i) 인간 줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 조성물을 처리하는 단계; ii) ROCK 억제제, DMSO 및 FBS를 포함하는 조성물에서 동결시키는 대량 동결보존 단계; 및 iii) 해동 후 해동된 세포에 ROCK 억제제를 포함하는 조성물을 처리하는 단계를 포함하는, 분화 유도된 심근세포를 동결 보존시키는 방법.The method of claim 6, further comprising: i) treating the cardiomyocytes induced by differentiation from human stem cells with the composition of any one of claims 1 to 5; ii) a mass cryopreservation step of freezing in a composition comprising a ROCK inhibitor, DMSO and FBS; And iii) treating the thawed cells with a composition comprising a ROCK inhibitor after thawing.
KR1020100041102A 2010-04-30 2010-04-30 Composition for cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes KR101213279B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100041102A KR101213279B1 (en) 2010-04-30 2010-04-30 Composition for cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100041102A KR101213279B1 (en) 2010-04-30 2010-04-30 Composition for cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110121492A true KR20110121492A (en) 2011-11-07
KR101213279B1 KR101213279B1 (en) 2012-12-18

Family

ID=45392379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100041102A KR101213279B1 (en) 2010-04-30 2010-04-30 Composition for cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101213279B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101407355B1 (en) * 2012-09-27 2014-06-17 (주)세포바이오 A composition for cryopreservation of stem cells or primary cells comprising plant-derived human serum albumin, plant protein hydrolysate and lipid
WO2020189948A1 (en) * 2019-03-15 2020-09-24 가톨릭대학교 산학협력단 Mesenchymal stem cell-based patch application technology for improving therapeutic efficiency and performance of induced pluripotent stem cell-derived cell therapeutic agent

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104195108B (en) * 2014-07-29 2018-02-06 深圳市三启生物技术有限公司 Purposes of the kinases inhibitor in nerve cell is prepared from non-neuronal cells

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101407355B1 (en) * 2012-09-27 2014-06-17 (주)세포바이오 A composition for cryopreservation of stem cells or primary cells comprising plant-derived human serum albumin, plant protein hydrolysate and lipid
WO2020189948A1 (en) * 2019-03-15 2020-09-24 가톨릭대학교 산학협력단 Mesenchymal stem cell-based patch application technology for improving therapeutic efficiency and performance of induced pluripotent stem cell-derived cell therapeutic agent

Also Published As

Publication number Publication date
KR101213279B1 (en) 2012-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4684108B2 (en) Method for inducing differentiation of cardiomyocytes from stem cells
JP4336821B2 (en) Induction of cardiomyocytes using mammalian bone marrow cells or cord blood-derived cells and adipose tissue
Joshi et al. Three‐dimensional collagenous niche and azacytidine selectively promote time‐dependent cardiomyogenesis from human bone marrow‐derived MSC spheroids
US20200268803A1 (en) Use of lifr or fgfr3 as a cell surface marker for isolating human cardiac ventricular progenitor cells
US20230174929A1 (en) Method for generating mesoderm and/or endothelial colony forming cell-like cells having in vivo blood vessel forming capacity
EA022736B1 (en) Method for producing endothelial cells (variants)
Pimton et al. Hypoxia enhances differentiation of mouse embryonic stem cells into definitive endoderm and distal lung cells
KR101562366B1 (en) Scaffold for inducing myocardiocyte differentiation compring methacrylated gelatin
US9969978B2 (en) Method for producing cardiomyocytes from human or mouse embryonic stem cells in a medium consisting of a serum-free medium and N2 supplement
Graves et al. Vascular Smooth Muscle Cells Spontaneously Adopt a Skeletal Muscle Phenotype: A Unique Myf5–/MyoD+ Myogenic Program
KR101213279B1 (en) Composition for cryopreservation of human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes
Di Felice et al. OPLA scaffold, collagen I, and horse serum induce a higher degree of myogenic differentiation of adult rat cardiac stem cells
JP5268009B2 (en) Methods for establishing and differentiating adult pancreatic stem cells
Wu et al. Neuronal-like cell differentiation of non-adherent bone marrow cell-derived mesenchymal stem cells
Santos-Zas et al. Obestatin increases the regenerative capacity of human myoblasts transplanted intramuscularly in an immunodeficient mouse model
Chimenti et al. Evidence for the existence of resident cardiac stem cells
KR20190130394A (en) A composition for stimulating differentiation of stem cell comprising multi-layer graphene film and culture broth of progenitor cell
JP5294041B2 (en) Pancreatic cell regenerative transplant kit for pancreatic disease or diabetes
KR20100116812A (en) Method for derivation of cardiac stem cells using aggregation and stem cells produced by the method
Borchert Modeling Takotsubo syndrome with patient-specific induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes
KR20240056604A (en) Method for producing committed cardiac progenitor cells
Jahan Multi-stage endothelial differentiation and expansion of human pluripotent stem cells
Justo Role of Ccbe1 during cardiac differentiation of mouse ESCs
De Lazaro Del Rey In vivo cell reprogramming to pluripotency: generating induced pluripotent stem cells in situ for tissue regeneration
Dawson Cardiac Tissue Engineering

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151126

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160222

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171124

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181203

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191203

Year of fee payment: 8