KR20130039467A - Method of inducing differentiation of mesenchymal stem cell derived from amnion isolated from human term placenta into neuron and hair cell - Google Patents

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KR20130039467A
KR20130039467A KR1020110104037A KR20110104037A KR20130039467A KR 20130039467 A KR20130039467 A KR 20130039467A KR 1020110104037 A KR1020110104037 A KR 1020110104037A KR 20110104037 A KR20110104037 A KR 20110104037A KR 20130039467 A KR20130039467 A KR 20130039467A
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Abstract

PURPOSE: A nerve cell and a hair cell differentiated from amnion-derived mesenchymal stem cells are provided to treat hearing loss caused by damage of hair cells and to be used in regenerative medicine. CONSTITUTION: A method for differentiating amnion-derived mesenchymal stem cells into nerve cells and hair cells comprises a step of culturing the mesenchymal stem cell in a medium containing nerve growth factor AT 36-38 deg. C under the presence of 4-6% carbon dioxide for 5-15 days. The nerve growth factor is selected among GDNF(Grial-Derived Neurotrophin Factor), BDNF(Brain-Derived Neutrophin Factor), and neurotrophin-3(NT-3). The medium additionally contains 1-3 wt%(v/v) of B-27 supplement, 1-3 mM of L-glutamine, and 0.5-2 wt%(v/v) of penicillin-streptomycin. A composition for cell therapy for preventing or treating hearing loss contains the nerve cells and hair cells as active ingredients.

Description

태반의 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경세포 및 유모세포를 분화시키는 방법{Method of inducing differentiation of mesenchymal stem cell derived from amnion isolated from human term placenta into neuron and hair cell}Method of inducing differentiation of mesenchymal stem cell derived from amnion isolated from human term placenta into neuron and hair cell}

본 발명은 태반의 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경세포 및 유모세포를 분화시키는 방법 및 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경세포 및 유모세포를 유효성분으로 포함하는 난청의 예방 또는 치료를 위한 세포치료용 조성물에 관한 것이다.The present invention is a method for differentiating neurons and hair cells from the amnion derived mesenchymal stem cells of the placenta, and for the treatment of cells for the prevention or treatment of hearing loss comprising neurons and hair cells differentiated from the amnion derived mesenchymal stem cells as an active ingredient. It relates to a composition.

최근 들어 질환에 의해 세포가 파괴되거나 손상 받았을 경우, 세포를 외부로부터 공급해주는 세포 대체 요법(cell replacement therapy)이 효과적인 치료법으로 제시되고 있으며, 특히 재생이 필요한 조직으로 증식 및 분화가 가능한 줄기세포(stem cell)가 각광을 받고 있다.Recently, when cells are destroyed or damaged by disease, cell replacement therapy that supplies cells from the outside has been suggested as an effective treatment, especially stem cells capable of proliferation and differentiation into tissues requiring regeneration. cell) is in the spotlight.

특히 21세기의 생명공학은 인간복지를 최종목표로 식량, 환경, 건강 문제에 새로운 해결책의 가능성을 제시하고 있으며, 최근에 줄기세포의 이용기술은 난치병 치료의 새로운 장으로 떠오르고 있다. 이전까지는 인간의 난치병 치료를 위해 장기이식이나 유전자 치료 등이 제시되었으나, 면역거부와 공급 장기 부족, 벡터개발이나 질환유전자에 대한 지식부족으로 효율적인 실용화가 미진하였다. In particular, biotechnology in the 21st century presents the possibility of new solutions to food, environment, and health problems as the final goal of human welfare. Recently, the use of stem cells has emerged as a new chapter in the treatment of intractable diseases. Previously, organ transplantation and gene therapy have been suggested for the treatment of intractable disease in humans.

이에 줄기세포연구에 대한 관심이 고조되어, 증식과 분화를 통해 모든 기관을 형성할 능력을 가진 만능 줄기세포가 대부분의 질병 치료는 물론 장기 훼손을 근원적으로 해결할 수 있는 것으로 인식되었다. 또한, 많은 과학자들이 인체의 거의 모든 장기 재생은 물론 난치병이었던 파킨슨병, 각종 암, 당뇨병과 척수손상등의 치료에 이르기까지 다양하게 줄기세포의 적용 가능성을 제시해 왔다. As interest in stem cell research increased, pluripotent stem cells with the ability to form all organs through proliferation and differentiation were found to be capable of fundamentally solving long-term damage as well as treating most diseases. In addition, many scientists have suggested the possibility of applying stem cells to the treatment of almost all organ regeneration of the human body as well as treatment of Parkinson's disease, various cancers, diabetes and spinal cord injury.

이렇게 다양한 기능을 갖는 줄기세포란 조직을 구성하는 각 세포로 분화되기 전단계의 세포로서, 미분화 상태에서 무한 증식이 가능하며 특정 분화 자극에 의해 다양한 조직의 세포로 분화될 수 있는 잠재적 가능성을 가진 세포를 말한다. 신경 줄기세포 역시 자기복제능력을 가지고 있으며, 뉴론(neuron) 또는 글리아(glia), 예컨대, 성상세포(astrocyte), 희돌기교세포(oligodendrocyte) 또는 슈반세포(Schwann cell) 등으로 분화할 수 있는 다분화 능력을 가진 미분화 세포이며, 신경 줄기세포는 특정한 신경계 세포를 만들어내는 신경전구세포나 글리아전구세포의 단계를 거쳐서 신경세포(neural cell), 예를 들면 뉴론이나 글리아로 분화하게 된다. Stem cells with such diverse functions are cells before the differentiation of each cell constituting the tissue, capable of infinite proliferation in the undifferentiated state, and have the potential to differentiate into cells of various tissues by specific differentiation stimulation. Say. Neural stem cells also have the ability to self-replicate and can differentiate into neurons or glia, such as astrocytes, oligodendrocytes or Schwann cells. It is an undifferentiated cell with differentiation ability, and neural stem cells are differentiated into neural cells, for example, neurons or glia, through the steps of neural progenitor cells or glia progenitor cells that produce specific nervous system cells.

한편, 간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell)는 골, 연골, 지방조직, 근육, 건, 인대, 신경조직 등으로 분화할 수 있어 세포 치료요법에 적합한 세포로 주목받고 있다. 현재 간엽 줄기세포를 얻을 수 있는 가장 대표적 기원 조직으로 골수 (bone marrow)를 들 수 있다. 그러나 골수에 존재하는 간엽 줄기세포는 제한적인 분화능과 증식능력으로 인해 그 응용범위가 한정적일 수밖에 없으며, 골수로부터 유래하는 한계로 인해 여러 단계의 시술이 필요하고, 시술 과정이 복잡하여 채취 대상자에게 시간적, 정신적 및 육체적 고통을 수반하는 것이 보통이다. 또한, 골수 이식을 위해서는 조직적합항원 비교를 통해 항원 표현형이 일치하여 이식편대 숙주반응을 보이지 않는 공여자를 찾아야 한다는 문제점이 있다.Meanwhile, mesenchymal stem cells can be differentiated into bone, cartilage, adipose tissue, muscle, tendons, ligaments, and nerve tissues, and thus are attracting attention as cells suitable for cell therapy. Currently, bone marrow is the most representative tissue from which mesenchymal stem cells can be obtained. However, mesenchymal stem cells present in bone marrow have limited application range due to their limited differentiation and proliferative capacity. Due to limitations derived from bone marrow, several stages of procedure are required, and the procedure is complicated. It is usually accompanied by mental and physical suffering. In addition, for bone marrow transplantation, there is a problem in that a donor does not show a graft-versus-host response because the antigenic phenotypes are matched through histocompatibility antigen comparison.

따라서 최근에는 많은 양의 줄기세포가 제대혈에 존재한다는 사실이 알려지면서 제대혈을 이용한 세포 치료 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 임상적으로 제대혈 이식을 통해 혈액관련 질환을 치료하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있으며, 자가이식 치료를 위하여 제대혈을 냉동시켜 수년 후 사용가능한 상태로 보존하는 제대혈 은행이 국내에서도 활성화되고 있다.Therefore, in recent years, it is known that a large amount of stem cells are present in cord blood, and research on cell treatment using cord blood is being actively conducted. In particular, many attempts have been made to treat blood-related diseases through umbilical cord blood transplantation, and umbilical cord blood banks that freeze umbilical cord blood and preserve it in a usable state for several years for autograft treatment are being activated in Korea.

또한, 최근에는 태아 조직(fetal tissue)에서 중간엽 줄기세포의 분리를 위한 연구가 활발히 진행되고 있는데 그 결과, 풍부한 중간엽 줄기세포가 있음이 밝혀졌으나, 세포치료제를 목적으로 한 태아 조직(fetal tissue)의 사용은 윤리적으로 제한이 있기 때문에 세포치료제로 사용하기 위한 한계가 있었다. 태아 중간엽 줄기세포(fetal MSC)에 대한 소스로서 제대혈(Umblical cord blood, UCB)에서도 중간엽 줄기세포를 분리하였지만, 그 수가 매우 적으며 증식이 잘 되지 않는 문제점이 있었다. 따라서 세포치료제로서 증식이 용이하고 배량 배양이 가능한 줄기세포의 분리 및 배양 방법에 대한 새로운 개발이 필요한 실정이다. In addition, recently, studies for separating mesenchymal stem cells from fetal tissues have been actively conducted. As a result, it has been found that there are abundant mesenchymal stem cells, but fetal tissues for the purpose of cell therapy ) Has limited use for cell therapy because of its ethical limitation. Although mesenchymal stem cells were also isolated from umbilical cord blood (UCB) as a source for fetal mesenchymal stem cells (fetal MSC), the number was very small and there was a problem that proliferation was not good. Therefore, it is necessary to develop a new method for separating and culturing stem cells that can be easily expanded and cultured as cell therapy.

한편, 인체 감각의 하나인 청각이 소실될 경우, 개인적으로는 일상생활에 장애를 초래하며 사회 경제적으로는 막대한 손실을 초래한다. 난청은 청각장애만을 유발하는 것이 아니라, 언어습득 전에 심각한 난청이 발생할 경우에는 정상적인 언어발달에 지장을 받아 언어장애가 동반되어 문제가 된다. 또한, 최근에는 노인성 인구가 기하급수적으로 증가하면서 노인성 난청 환자들이 급속히 증가하고 있는데 노인성 난청은 고혈압 및 퇴행성 관절염과 함께 3대 노인성 질환 중 하나로서(Cruickshanks et al, 1998) 65세 이상 인구의 25~40%에서 발견되는 질환으로 알려져 있고(Gates et al, 1990), 노인성 난청의 대부분은 청각유모세포와 신경세포(spiral ganglion)의 퇴행성 변화로 유발되는 감각중추(sensory)형과 신경계(neural)형으로 알려져 있다. On the other hand, the loss of hearing, which is one of the human senses, causes personal disturbances in daily life and enormous losses in socio-economics. Hearing loss does not only cause hearing impairment, but if severe hearing loss occurs before language acquisition, it becomes a problem due to language impairment due to normal language development. In addition, as the senile population has increased exponentially, senile deafness has been increasing rapidly. Senile deafness is one of the three major senile diseases with hypertension and degenerative arthritis (Cruickshanks et al, 1998). 40% is known to be a disease (Gates et al, 1990), and most of the senile hearing loss are sensory and neural types caused by degenerative changes in auditory hair cells and spiral ganglions. Known as

일반적으로 포유동물에서의 내이는 이미 손상되었거나 죽은 내이의 감각 유모세포가 재생되지 않는 것으로 알려져 있다. 따라서 감각 유모 세포의 사멸 또는 약화로 인한 청력 이상은 전형적으로 영구 청력 장애를 일으킨다. 또한, 감각뉴론성 난청은 노화-관련 손실(노인성 난청), 소음 노출, 약물 노출(예를 들어, 항생제 및 항-암 치료),감염, 유전적 돌연변이(증후군성 및 비-증후군성) 및 자가면역 질환을 포함하는 다수의 요인들에 의해 야기될 수 있다.In general, the inner ear in mammals is known to not regenerate sensory hair cells of already damaged or dead inner ear. Thus hearing impairment due to the death or weakening of sensory hair cells typically causes permanent hearing impairment. In addition, sensory neuronal deafness includes age-related loss (senile deafness), noise exposure, drug exposure (eg antibiotics and anti-cancer treatment), infection, genetic mutations (syndrome and non-syndrome), and autologous It can be caused by a number of factors including immune disease.

현재, 감각뉴론성 난청을 위한 치료로 외부 보청기의 사용 및 와우각 이식이 사용되고 있는데, 두 가지 방법 모두는 다소 제한된 치료적 가능성만을 가진다. 또한, 최근에는 감각 내이 유모세포를 재생하는 방법이 개발되었는데, 국제특허출원 PCT/US99/24829에는 감각 유모세포를 포함하는 내이세포의 재생을 자극하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 상기 기술은 내이세포의 재생을 자극할 수 있도록 전사 인자를 암호화하는 내이세포 핵산 분자를 도입하는 단계를 포함하는 등 매우 복잡한 과정 및 오랜 시간이 필요하다. 따라서 신경세포 및 유모세포를 효과적으로 재생하여 난청을 치료할 수 있는 새로운 기술이 요구되고 있다.Currently, the use of external hearing aids and cochlear implants are being used as treatments for sensorineural hearing loss, both of which have somewhat limited therapeutic potential. In addition, recently, a method for regenerating sensory inner hair cells has been developed. International patent application PCT / US99 / 24829 discloses a method for stimulating regeneration of inner ear cells including sensory hair cells. However, the technique requires a very complex process and a long time, including the introduction of an endogenous cell nucleic acid molecule encoding a transcription factor to stimulate regeneration of the inner ear cell. Therefore, there is a need for a new technology that can effectively regenerate neurons and hair cells to treat hearing loss.

그러나 지금까지 난청의 치료를 위해 태반의 양막 유래 줄기세포로부터 신경세포 및 유모세포를 분화 및 증식시켜 세포치료제로 사용한 예가 없다.However, there have been no examples of differentiation and proliferation of neurons and hair cells from amnion derived stem cells of placenta for the treatment of hearing loss.

이에 본 발명자들은 유모세포의 재생을 통해 효과적으로 난청을 치료할 수 있는 방법을 연구하던 중, 난청의 치료에 있어서 중요한 신경세포와 유모세포를 태반의 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화시킬 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors have been studying how to effectively treat hearing loss through regeneration of hair cells, and by confirming that neurons and hair cells, which are important in the treatment of hearing loss, can be differentiated from amnion derived mesenchymal stem cells of placenta. The invention was completed.

따라서 본 발명의 목적은 태반조직의 양막 유래 간엽줄기세포를 신경성장인자가 포함된 배지(medium)에서 배양하는 단계를 포함하는 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포(hair cell)로 분화시키는 방법을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to differentiate the amnion derived mesenchymal stem cells, including the step of culturing the amnion derived mesenchymal stem cells of the placental tissue in the medium (medium) containing nerve growth factors into neurons and hair cells (hair cells) To provide a way.

또한, 본 발명의 다른 목적은 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경세포 및 유모세포를 유효성분으로 포함하는 난청의 예방 또는 치료를 위한 세포치료용 조성물을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a cell therapy composition for the prevention or treatment of deafness comprising neurons and hair cells differentiated from amnion derived mesenchymal stem cells as an active ingredient.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 채취된 인간 태반조직의 양막으로부터 분리한 간엽줄기세포를 신경성장인자가 포함된 배지(medium)에서 배양하는 단계를 포함하는, 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포(hair cell)로 분화시키는 방법을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention comprises the step of culturing mesenchymal stem cells isolated from the amnion of the collected human placental tissue in a medium (medium) containing nerve growth factor, amnion derived mesenchymal It provides a method for differentiating stem cells into neurons and hair cells.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 신경성장인자는 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF), 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF) 및 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the neuronal growth factor is a glia-derived neurotprophin factor (GDNF), a brain-derived neutrophin factor (BDNF) and neurotrophin-3 ( Neurotrophin-3: NT-3) may be one or more selected from the group consisting of.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF), 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF) 또는 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)은 배지(medium) 총 부피에 대하여 5ng/ml~15ng/ml의 농도로 각각 포함될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the glioblastoma-derived neurotprophin factor (GDNF), brain-derived neutrophin factor (BDNF) or neurotrophin-3 (Neurotrophin-3: NT-3) may be included in each concentration of 5ng / ml ~ 15ng / ml relative to the total volume of the medium (medium).

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 배양은 5일 내지 15일 동안 36~38℃의 온도 및 4~6% 이산화탄소 조건에서 수행하는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the culture may be performed at a temperature of 36 ~ 38 ℃ and 4 ~ 6% carbon dioxide conditions for 5 to 15 days.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 배지는 배지 총 부피에 대하여 B-27 첨가물(B-27 supplement) 1~3 중량%(v/v), L-글루타민 1~3mM 및 페니실린-스트렙토마이신 0.5~2 중량%(v/v)를 추가로 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the medium is 1 to 3% by weight (v / v) of B-27 supplement (v / v), 1 to 3 mM L-glutamine and penicillin-streptomycin 0.5 based on the total volume of the medium. It may further comprise ~ 2% by weight (v / v).

또한, 본 발명은 채취된 인간 태반조직의 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경세포 및 유모세포를 유효성분으로 포함하는 난청의 예방 또는 치료를 위한 세포치료용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a cell therapy composition for the prevention or treatment of hearing loss comprising neurons and hair cells differentiated from the amnion derived mesenchymal stem cells of the human placental tissue collected as an active ingredient.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 신경세포 및 유모세포는 태반조직의 양막 유래 간엽줄기세포를 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF), 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF) 및 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 신경성장인자가 포함된 배지에서 배양함으로써 분화된 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the neurons and hair cells are derived from amnion-derived mesenchymal stem cells of placental tissue glioblastoma-derived neurotprophin factor (GDNF), brain-derived neutrophin factor: BDNF) and neurotrophin-3 (Neurotrophin-3: NT-3) may be differentiated by culturing in a medium containing one or more nerve growth factors selected from the group consisting of.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF), 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF) 또는 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)은 배지의 총 부피에 대하여 5ng/ml~15ng/ml의 농도로 각각 포함되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the glioblastoma-derived neurotprophin factor (GDNF), brain-derived neutrophin factor (BDNF) or neurotrophin-3 (Neurotrophin-3: NT-3) may be included in each concentration of 5ng / ml ~ 15ng / ml with respect to the total volume of the medium.

본 발명에 따라 인간 태반조직의 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경세포 및 유모세포는 유모세포의 손상으로 야기되는 난청을 치료하기 위한 세포 대체 요법 및 재생의학 분야에 사용될 수 있는 효과가 있으며, 난청 치료를 위한 신약개발의 소재로도 사용할 수 있을 뿐만 아니라 난청 치료와 관련된 기초 연구 분야에서도 널리 사용될 수 있는 효과가 있다. Neurons and hair cells differentiated from amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells of human placental tissues according to the present invention have an effect that can be used in the field of cell replacement therapy and regenerative medicine for the treatment of hearing loss caused by damage of hair cells. Not only can it be used as a material for the development of new drugs for treatment, it can be widely used in the field of basic research related to the treatment of hearing loss.

도 1은 세포 표면의 특정 표지자들을 이용한 FACS 분석법을 통하여 태반의 양막으로부터 분리된 세포가 간엽줄기세포인지를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 양막으로부터 단핵세포를 분리한 후, 이를 계대 배양하면서 세포의 모양을 현미경으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 양막 유래의 간엽줄기세포를 신경계 세포 전구체 분화를 위한 배양배지에서 배양한 다음, 구형을 형성한 분화된 신경계 세포 전구체를 대상으로 신경줄기세포 표지자인 nestin, NCAM, PSA-NCAM과 유모세포 표지자인 미오신 VIIa, 신경세포 표지자인 NF, 베타III-튜불린, Glial 세포 표지자인 GFAP 및 S100을 사용하여 각 표지자의 발현여부를 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 유모세포로의 분화 여부를 확인하기 위해 미오신 VIIA와 TRPA1의 표지자를 이용하여 이중-표지 면역형광법을 수행한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 신경세포의 분화여부를 확인하기 위해 신경세포 표지자인 MAP2, NF,베타 III-튜불린, GFAP 및 S100의 표지자를 이용하여 이중-표지 면역형광법을 수행한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 방법으로 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경세포 및 유모세포와 신경계 세포 전구체의 분화 및 발현을 RT-PCR 방법을 수행하여 확인한 결과를 나타낸 것이다.
Figure 1 shows the results of confirming whether the cells isolated from the amnion of the placenta is mesenchymal stem cells through FACS analysis using specific markers on the cell surface.
Figure 2 shows the picture of observing the shape of the cells under a microscope while culturing the mononuclear cells from the amniotic membrane in accordance with an embodiment of the present invention, the passages.
Figure 3 is then cultured in a culture medium for differentiation of mesenchymal stem cells derived from the amniotic membrane in accordance with an embodiment of the present invention, the neural stem cell markers nestin, NCAM targeting the differentiated neuronal cell precursors that form a sphere , PSA-NCAM and hair cell marker myosin VIIa, neuronal marker NF, betaIII-tubulin, Glial cell markers using GFAP and S100 shows the expression of each marker.
Figure 4 shows the results of performing the double-label immunofluorescence using the markers of myosin VIIA and TRPA1 to determine whether the differentiation into hair cells.
Figure 5 shows the results of performing the double-label immunofluorescence using the markers of neuronal markers MAP2, NF, beta III-tubulin, GFAP and S100 to determine the differentiation of neurons.
Figure 6 shows the results of confirming the differentiation and expression of neurons, hair cells and neuronal cell precursors from the amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells by the method according to the present invention by RT-PCR method.

본 발명은 태반의 양막으로부터 유래된 간엽줄기세포를 신경성장인자가 포함된 배지(medium)에서 배양하는 단계를 포함하는, 태반의 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포(hair cell)로 분화시키는 방법을 제공함에 그 특징이 있다.The present invention differentiates the placental amnion derived mesenchymal stem cells into neurons and hair cells, comprising culturing the mesenchymal stem cells derived from the amnion of the placenta in a medium containing nerve growth factors. It is characterized by providing a method to make it.

태반(placenta)은 임신 중에 태아를 위해 만들어지는 것으로 무게 500g, 지름 15~20cm, 두께 2~3cm 정도의 원반 형태로 되어있다. 태반의 한쪽은 모체와 닿아 있고 다른 한쪽은 태아와 맞닿아 있으며 그 사이 공간에 모체의 혈액이 담겨 있어 태아에게 영양분을 공급하게 된다. 태반은 양막, 융모막, 탈락막의 3층으로 구성되어 있으며, 양막은 태아를 둘러싸고 있는 얇고 투명한 막으로, 양수가 들어 있다. The placenta is made for the fetus during pregnancy, and has a disc shape of 500g in weight, 15-20cm in diameter, and 2-3cm in thickness. One side of the placenta is in contact with the mother and the other is in contact with the fetus, and the space between the mother's blood contains the nourishment to the fetus. The placenta consists of three layers of amnion, chorion and decidual membrane. The amniotic membrane is a thin, transparent membrane that surrounds the fetus and contains amniotic fluid.

한편, 본 발명에서는 태반을 이루고 있는 구성 중, 특히 양막으로부터 줄기세포를 분리하였고, 이를 특정 성장인자가 함유된 배지에서의 배양을 통해 신경세포 및 유모세포의 분화 조건을 확립하였다.Meanwhile, in the present invention, stem cells were separated from the amnion of the placenta, and the conditions for differentiation of neurons and hair cells were established through culturing in a medium containing a specific growth factor.

또한, 본 발명자들은 난청과 같은 청각 장애 질환을 치료하기 위한 목적으로, 지금까지 시도된 바 없는 태반의 양막 유래 간엽줄기세포를 이용하여 이로부터 신경세포 및 내이 감각세포인 유모세포(hair cell)로의 분화를 시도하였고, 분화 조건을 확립하여 태반조직의 양막으로부터 간엽줄기세포를 분리하였고, 상기 간엽줄기세포를 신경성장인자가 포함된 배지에 배양하였을 경우, 신경세포 및 유모세포로 분화 유도됨을 확인할 수 있었다. In addition, the present inventors use the amnion-derived mesenchymal stem cells of the placenta for the purpose of treating a hearing impairment disease such as deafness to hair cells, which are nerve cells and inner ear sensory cells. Differentiation was attempted, and differentiation conditions were established to separate mesenchymal stem cells from the amnion of placental tissue, and when the mesenchymal stem cells were cultured in a medium containing nerve growth factor, it was confirmed that differentiation was induced into neurons and hair cells. there was.

그러므로 본 발명은 태반조직의 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포( hair cell)로 분화시키는 방법을 제공할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 인간 태반조직의 양막 유래 간엽줄기세포를 신경성장인자가 포함된 배지(medium)에서 배양하는 단계를 포함하는 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포(hair cell)로 분화시키는 방법을 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide a method for differentiating amnion-derived mesenchymal stem cells of placental tissue into neurons and hair cells, and more specifically, amnion-derived mesenchymal stem cells of human placental tissue. It can provide a method of differentiating amnion derived mesenchymal stem cells, including the step of culturing in a medium (medium) containing neurons and hair cells (hair cells).

또한, 본 발명에 따른 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포( hair cell)로 분화시키는 방법은, 먼저, 태반으로부터 양막을 분리하고 분리된 양막으로부터 간엽줄기세포를 분리시킨 다음, 분리된 간엽줄기세포를 세포가 자라는 배양배지에 신경성장인자를 처리함으로써 신경세포 또는 유모세포로 각각 분화시킬 수 있다.In addition, the method of differentiating amnion derived mesenchymal stem cells according to the present invention into neurons and hair cells (hair cells), first, to separate the amnion from the placenta and to separate the mesenchymal stem cells from the separated amnion, and then the isolated mesenchyme Stem cells can be differentiated into neurons or hair cells by treating nerve growth factors in the culture medium in which the cells grow.

상기 양막으로부터 간엽줄기세포를 수득하는 방법은 먼저 태반 조직으로부터 양막을 분리한 다음, 양막으로부터 간엽줄기세포를 수득할 수 있는데, 이러한 방법은 당업계에 공지된 방법이라면 모두 사용가능하며 본 발명의 일실시예에서는, 인간 태반 조직샘플로부터 양막을 분리하고 Hanks' balanced salt 용액으로 세척하여 혈액을 제거한 다음, 0.05% 트립신 용액에서 화학적 분해 작업을 수행한 후, 트립신 처리한 용액을 모은 뒤, EGF(epidermal growth factor)가 함유된 배지에서 배양하여 인간 태반에서 분리한 양막 유래 간엽줄기세포액을 수득하였다. 또한, 수득한 간엽줄기세포는 상기 간엽줄기세포가 충분히 증폭될 때까지 계대배양을 반복할 수 있다.The method for obtaining mesenchymal stem cells from the amniotic membrane may be performed by first separating the amnion from the placental tissue and then obtaining the mesenchymal stem cells from the amniotic membrane. In an embodiment, the amniotic membrane is separated from a human placental tissue sample, washed with Hanks' balanced salt solution to remove blood, subjected to chemical degradation in 0.05% trypsin solution, and then collected with trypsinized solution, followed by EGF (epidermal). Cultured in a medium containing growth factor) to obtain amnion derived mesenchymal stem cell fluid isolated from human placenta. In addition, the obtained mesenchymal stem cells can be passaged repeatedly until the mesenchymal stem cells are sufficiently amplified.

상기와 같은 방법으로 수득한 양막 유래 간엽줄기세포는 이후 세포가 자라는 배양배지에 신경성장인자를 처리하고 배양함으로써 신경세포 또는 유모세포로 각각 분화시킬 수 있다.Amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells obtained by the above method can be differentiated into neurons or hair cells, respectively, by treating and culturing a nerve growth factor in a culture medium in which cells grow.

상기에서 배양배지는 통상적으로 사용하는 동물세포 배양용 배지라면 모두 사용가능하며, 이에 제한되지는 않으나, DMEM, 알파-DMEM, 이글스 기본 배지(Eagle's basal mediu,), RPMI 1640 배지, NPBM(Neural progenitor cell basal medium: SClonetics)등을 사용할 수 있다. The culture medium may be used as long as the medium for animal cell culture used in general, but is not limited thereto, DMEM, alpha-DMEM, Eagle's basal mediu, RPMI 1640 medium, NPBM (Neural progenitor) cell basal medium (SClonetics).

또한, 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경세포 또는 유모세포로 분화시키기 위해 본 발명에서 사용한 신경성장인자로는, 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF), 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF) 및 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 배양배지의 총 부피에 대하여 상기 각 신경성장인자는 5ng/ml~15ng/ml의 농도로 포함될 수 있다. In addition, nerve growth factors used in the present invention to differentiate from amnion-derived mesenchymal stem cells into neurons or hair cells, such as glia cell-derived neurot growth factor (GDNF), brain-derived neurotrophic factor (Brain- One or more selected from the group consisting of derived neutrophin factor (BDNF) and neurotrophin-3 (NT-3) may be used, and each neuronal growth factor is 5ng / ml ~ for the total volume of the culture medium. It may be included at a concentration of 15ng / ml.

또한, 상기 배양은 5일 내지 15일 동안 37℃의 온도 및 5% 이산화탄소 조건에서 수행할 수 있다. In addition, the incubation may be carried out at a temperature of 37 ℃ and 5% carbon dioxide conditions for 5 to 15 days.

또한, 상기 배지는 배지 총 부피에 대하여, B-27 첨가물(B-27 supplement) 1~3 중량%(v/v), L-글루타민 1~3mM, 및 페니실린-스트렙토마이신 0.5~2 중량%(v/v)을 추가로 첨가하여 포함할 수 있다. In addition, the medium is 1 to 3% by weight (v / v) of B-27 supplement (v / v), 1 to 3mM of L-glutamine, and 0.5 to 2% by weight of penicillin-streptomycin (B-27 supplement). v / v) may be further added.

한편, 상기 신경성장인자들 중에서, 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF)는 뇌에 가장 풍부하게 분포되어 있는 뉴로트로핀(neurotrophin)으로 신경원의 성장을 촉진하는 작용을 하고, 신경전달 물질의 합성, 대사, 유리 및 신경원의 활성을 조절하는 작용을 하는 것으로 알려져 있다.On the other hand, among the nerve growth factors, brain-derived neutrophin factor (BDNF) is the most abundant distribution of neurotrophin (neurotrophin) in the brain to promote the growth of neurons, neurotransmission It is known to act to modulate the synthesis, metabolism, free and neuronal activity of substances.

또한, 상기 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF) 및 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)는 아교세포와 별아교세포 및 신경세포의 성장을 촉진시키는 작용을 한다고 알려져 있다.In addition, the glia-derived neurotprophin factor (GDNF) and neurotrophin-3 (NT-3) act to promote the growth of glial cells, glial cells and neurons. Known.

한편, 본 발명자들은 상기 기술된 본 발명의 방법에 따라 인간 태반조직의 양막으로부터 분리된 간엽줄기세포를 특정 성장인자가 함유된 배지에서 배양함으로써 신경세포 및 유모세포로 분화되었는지 조사한 결과, 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경계 세포 전구체와 신경세포 및 유모세포가 잘 분화되는 것을 확인할 수 있었고, 배양 시간이 길어질수록 분화되는 신경세포 및 유모세포의 수도 증가되는 것을 확인할 수 있었다(도 1 참조).Meanwhile, the inventors examined whether the mesenchymal stem cells isolated from the amnion of human placental tissues were differentiated into neurons and hair cells by culturing in a medium containing a specific growth factor according to the method of the present invention described above. It was confirmed that neural cell precursors, neurons and hair cells differentiate well from stem cells, and that the number of differentiated neurons and hair cells increased as the incubation time increased (see FIG. 1).

보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, GDNF, BDNF 및 NT-3의 신경성장인자가 포함된 배지에서 양막 유래 간엽줄기세포를 배양함으로써 신경세포 및 유모세포의 분화를 유도하였고, 상기 신경세포 및 유모세포의 분화를 확인하기 위해 특정 분열증식을 확인할 수 있는 Brud5로 세포들을 1차 염색한 다음, 이후 각 특징적으로 분화된 세포 확인을 위해, 아교세포(Glial cells) 표지자로 GFAP(Glial Fibrillary Acidic Protein), S-100 및 MBP(Myelin basic protein)를, 신경세포 표지자로서 베타 Ⅲ-튜불린, NF(Neurofilamen) 및 MAP2(Microtubul-Associated Protein2)를, 신경계원종 표지자로 네스틴(nestin)을, 유모세포의 표지자로 미오신(myosin) ⅦA 및 TRPA1을 사용하여 이중 염색을 통한 형광면역분석법을 수행하였다. 그런 뒤, 염색된 각 세포들을 현미경을 통해 확인한 결과, 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경계 세포 전구체의 경우, 신경전구세포로의 분화를 유도함에 따라 점차 구형의 형상을 띠는 것으로 나타났고, 구형의 세포들은 신경줄기세포의 특정 표지자인 네스틴(nestin), NCAM(neural cell adhesion molecule), PSA-NCAM(polysialilated neural cell adhesion molecul)은 발현됨을 확인할 수 있었고(도 3 참조), 유모세포의 표지자인 myosin Ⅶ 및 TRPA도 발현되고 있는 것으로 나타났으며(도 4 참조), 신경세포 표지자인 NF 및 ßⅢ-tubulin과 Glial 세포 표지자인 GFAP 및 S100도 발현되고 있음을 확인할 수 있었다(도 5 참조).More specifically, according to an embodiment of the present invention, by inducing the differentiation of neurons and hair cells by culturing amnion-derived mesenchymal stem cells in a medium containing nerve growth factors of GDNF, BDNF and NT-3, the nerve Cells were first stained with Brud5 to identify specific proliferation in order to confirm the differentiation of cells and hair cells, and then GFAP (Glial Fibrillary) as a glial cell marker to identify each distinctly differentiated cell. Acidic protein), S-100 and Myelin basic protein (MBP), beta III-tubulin, neuronal filament (NF) and microtubul-associated protein2 (MAP2) as neural cell markers, and nestin as a neuronal marker Fluorescence immunoassay using double staining was performed using myosin ⅦA and TRPA1 as markers of hair cells. Then, microscopic examination of each of the stained cells revealed that the neural cell precursors differentiated from the amnion-derived mesenchymal stem cells were gradually spherical in shape as they induced differentiation into neural progenitor cells. Cells were found to express the specific markers of neural stem cells, such as nestin (nestin), neural cell adhesion molecule (NCAM), polysalilated neural cell adhesion molecul (PSA-NCAM) (see Figure 3), markers of hair cells Myosin Ⅶ and TRPA were also expressed (see FIG. 4), and neuronal markers NF and ßIII-tubulin and Glial cell markers GFAP and S100 were also expressed (see FIG. 5).

또한 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, GDNF, BDNF 및 NT-3의 신경성장인자가 포함된 배지에서 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경세포 및 유모세포의 분화를 유도한 후, 각 특정 세포를 인식하는 표지자에 해당하는 유전자를 증폭할 수 있는 프라이머를 사용하여 RT-PCR을 수행함으로써 신경세포 및 유모세포의 분화 및 발현 정도를 조사하였다. In addition, according to another embodiment of the present invention, after inducing differentiation of neurons and hair cells from the amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells in a medium containing nerve growth factors of GDNF, BDNF and NT-3, recognizes each specific cell RT-PCR was performed using primers capable of amplifying genes corresponding to markers to investigate the differentiation and expression levels of neurons and hair cells.

그 결과, 줄기세포의 표지자인 네스틴(nestin)의 유전자가 발현되는 것으로 나타났고, 내이(inner ear) 발달 표지자인 BMP4 및 BMP7도 유전자의 발현이 확인되었으며, 유모세포의 표지자인 Myosin ⅦA 및 TRPA1과 신경세포 표지자인 ßⅢ-tubulin, MAP2,S-100 및 GFAP 유전자 또한 발현되고 있음을 확인할 수 있었다(도 6 참조). As a result, the genes of nestin (nestin), which is a marker of stem cells, were expressed, and gene expression was also confirmed in the inner ear development markers BMP4 and BMP7, and markers of hair cells, Myosin ⅦA and TRPA1. And neuronal markers ßIII-tubulin, MAP2, S-100 and GFAP genes were also expressed (see Figure 6).

따라서 본 발명자들은 상기 결과를 통해 양막 유래 간엽줄기세포를 신경성장인자가 포함된 배지(medium), 즉, GDNF, BDNF 또는 NT-3가 포함된 배지에서 배양할 경우, 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경세포 및 유모세포를 분화시킬 수 있음을 알 수 있었다. Therefore, the present inventors, through the above results, when the amnion-derived mesenchymal stem cells are cultured in a medium containing a nerve growth factor, that is, a medium containing GDNF, BDNF or NT-3, the nerve from the amnion-derived mesenchymal stem cells It was found that cells and hair cells can be differentiated.

나아가 본 발명자들은 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경계 세포 전구체의 분화를 유도하였다. 구체적으로, 상기 신경계 세포 전구체로의 분화는 양막 유래 간엽줄기세포를 상기 세포를 배양하는 배지에 상피세포 성장인자인 EGF 및 기질섬유세포 성장인자인 bFGF를 첨가하고 배양시킴으로써 분화를 유도하였다. Furthermore, the present inventors induced the differentiation of neuronal cell precursors from amnion derived mesenchymal stem cells. Specifically, differentiation into the neuronal cell precursor was induced by differentiation of amnion-derived mesenchymal stem cells by adding EGF, which is an epithelial growth factor, and bFGF, which is a stromal fibroblast growth factor, to the culture medium.

상기 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경계 세포 전구체의 분화를 유도하기 위하여 사용한 성장인자인 상피세포 성장인자(EGF : epidermal growth factor)는 턱밑샘(submaxillary glands)과 브루너선(brunner‘s gland)에서 유래된 것으로서, 간엽줄기세포와 아교세포 등의 분화를 증진시키는 것으로 알려져 있다. 또한, 인체 내의 대부분에서 얻을 수 있는 기질섬유세포 성장인자인 bFGF는 상처 치유와 세포의 분화를 증진시키는 것으로 알려져 있다.Epidermal growth factor (EGF), a growth factor used to induce differentiation of neuronal cell precursors from amnion-derived mesenchymal stem cells, is derived from submaxillary glands and brunner's gland. It is known to enhance the differentiation of mesenchymal stem cells and glial cells. In addition, bFGF, a stromal fibroblast growth factor that can be obtained in most of the human body, is known to promote wound healing and cell differentiation.

본 발명의 일실시예에 따르면, 통상의 동물세포 배지로 사용되는 DMEM 배지에 10ng/ml의 EGF 및 20ng/ml bFGF를 첨가하여 배양한 다음, 분화된 신경계 세포 전구체를 신경계 원종표지자인 네스틴(nestin)을 사용하여 면역형광 분석을 수행한 결과, 대부분이 네스틴이 발현되어 염색된 것으로 나타났고, 또한, 신경줄기세포 표지자인 네스틴(nestin), BMP4 및 BMP7의 유전자를 증폭시킬 수 있는 프라이머를 사용한 RT-PCT 실험을 통해서도 상기 표지자의 유전자들이 분화된 신경계 세포 전구체에서 모두 발현되는 것을 확인할 수 있었다. According to one embodiment of the present invention, 10ng / ml EGF and 20ng / ml bFGF are added to DMEM medium used as a conventional animal cell medium, followed by culturing, and then differentiated neural cell precursors are nested neural markers. Immunofluorescence analysis using nestin) revealed that most of the nestin was expressed and stained. Also, primers capable of amplifying the genes of the neural stem cell markers nestin, BMP4 and BMP7 were obtained. Through RT-PCT experiments used, it was confirmed that all of the marker genes were expressed in differentiated neuronal cell precursors.

따라서 상기와 같은 결과를 통해, 본 발명자들은 양막 유래 간엽줄기세포를 EGF 또는 bFGF이 첨가된 배지에서 배양할 경우, 신경계 세포 전구체로 분화되는 것을 알 수 있었고, 반면, GDNF, BDNF 또는 NT-3가 첨가된 배지에서 배양할 경우에는 신경세포 및 유모세포로 분화되는 것을 알 수 있었다.Therefore, through the above results, the present inventors were found that when the amnion-derived mesenchymal stem cells are cultured in the medium to which EGF or bFGF is added, they are differentiated into neural cell precursors, whereas GDNF, BDNF or NT-3 are When cultured in the added medium was found to differentiate into neurons and hair cells.

한편, 난청은 전 세계적으로 가장 흔한 질환으로서 65세 이후의 노인의 경우, 약 30% 정도는 이러한 난청으로 일상생활에서 많은 어려움을 겪고 있다. 이러한 난청이 발생하게 되면 구심로의 차단에 따른 말초감각신경세포인 유모세포가 소실되고 이와 더불어 청각신경세포와 와우신경절의 세포들도 시간 경과에 따라 소실되는 현상이 나타난다. 이에 난청을 개선 및 치료하기 위해 현재 사용되고 있는 방법으로는 난청환자에 대해 보청기를 착용하게 하거나 또는 인공와우이식 수술을 통해 환자들로 하여금 도움을 주고 있으나 인공와우이식 대상자 중에서도 와우신경절의 신경원세포의 발달이 저하되어 있거나 장기간의 난청으로 퇴화되어 있는 경우 인공와우이식술을 시행하여도 청력이 완전히 회복되기에는 한계가 있다. On the other hand, deafness is the most common disease in the world, and in the elderly after 65 years, about 30% suffer from such difficulties in everyday life. When such deafness occurs, peripheral sensory nerve cells, hair cells, are lost due to the blockage of the afferent path, and the auditory nerve cells and cochlear ganglion cells are also lost over time. In order to improve or treat hearing loss, the current method is to wear hearing aids to patients with hearing loss or to help patients through cochlear implant surgery.However, the development of neuronal cells of cochlear ganglion among cochlear implant patients In the case of deterioration or deterioration due to prolonged hearing loss, even if cochlear implantation is performed, there is a limit to the full recovery of hearing.

따라서 이러한 한계를 극복하기 위해서 청력 회복을 위한 신경세포 치료 개념이 대두되고 있는데, 특히 난청의 원인이 되는 말초감각신경세포인 유모세포를 재생할 수 있다면 난청을 보다 근원적으로 치료할 수 있다.Therefore, in order to overcome this limitation, the concept of nerve cell therapy for hearing recovery is emerging. Especially, if hair cells, which are peripheral sensory nerve cells that cause hearing loss, can be reproduced, the hearing loss can be treated more fundamentally.

본 발명에 따른 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포로 분화시키는 방법은 난청의 원인이 되는 청각 감각세포인 유모세포를 분화 및 재생시키는 효과가 있으므로 난청을 예방 또는 치료할 수 있는 특징이 있다.The method of differentiating amnion-derived mesenchymal stem cells according to the present invention into neurons and hair cells has an effect of differentiating and regenerating hair cells, which are auditory sensory cells that cause hearing loss, and thus can prevent or treat hearing loss.

그러므로 본 발명은 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경세포 및 유모세포를 유효성분으로 포함하는 난청의 예방 또는 치료용 조성물을 제공할 수 있다. Therefore, the present invention can provide a composition for the prevention or treatment of hearing loss comprising neurons and hair cells differentiated from amnion derived mesenchymal stem cells as an active ingredient.

또한, 상기 본 발명의 조성물은 난청의 예방 또는 치료를 위한 약학적 조성물로 사용될 수 있다. In addition, the composition of the present invention can be used as a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of hearing loss.

본 발명에서 상기 “난청”은 청각기관의 장애로 인해 청력이 저하 또는 소실된 상태를 말하는 것으로서, 크게 증후군(syndromic) 및 비증후군(nonsyndromic) 형태를 모두 포함할 수 있다. 상기 증후군 형태는 다시 3 가지로 더 세분화 할 수 있는데, 즉, 1) 청각장애와 관련된 감각신경 성분을 갖거나 갖지 않는 중이 및 외이 결함으로 인한 전음성 난청, 2) 청각장애와 관련된 감각신경 성분을 갖거나 갖지 않는 중이 결함으로 인한 전음성 난청, 및 3) 와우(cochlear) 또는 후미로(retrocochlear) 결함으로 인한 감각신경성 난청으로 나눌 수 있다. 또한, 상기 비증후군은 유전성 난청을 의미하는 것으로서 그들의 유전 양식에 따라 DFN, DFNA 및 DFNB로 분류될 수 있으며, 이들은 각각 X 염색체-연관, 상염색체 우성 및 상염색체 열성 전달 양식을 의미한다. In the present invention, the "deafness" refers to a state in which hearing is degraded or lost due to impairment of the hearing organ, and may include both a syndrome and a nonsyndromic form. The syndrome can be further subdivided into three types, namely 1) prenegative hearing loss due to middle and outer ear defects with or without sensory nerve components associated with hearing impairment, and 2) sensory nerve components associated with hearing impairment. Middle-to-near hearing loss with or without middle ear defects, and 3) sensorineural hearing loss due to cochlear or retrocochlear defects. In addition, the non-syndrome refers to hereditary deafness and can be classified into DFN, DFNA and DFNB according to their genetic pattern, which means X chromosome-associated, autosomal dominant and autosomal recessive delivery modalities, respectively.

본 발명에 따른 난청의 예방 또는 치료용 조성물은 약학적으로 유효한 양의 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경세포 및 유모세포를 단독으로 포함하거나 하나 이상의 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 포함할 수 있다. 상기에서 약학적으로 유효한 양이란 난청을 예방, 개선 및 치료하기에 충분한 양을 말한다.The composition for the prevention or treatment of hearing loss according to the present invention includes neurons and hair cells differentiated from a pharmaceutically effective amount of amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells alone or includes one or more pharmaceutically acceptable carriers, excipients or diluents. can do. The pharmaceutically effective amount in the above means an amount sufficient to prevent, ameliorate and treat hearing loss.

본 발명에 따른 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경세포 및 유모세포의 약학적으로 유효한 양은 0.5 ~ 100 mg/day/체중kg, 바람직하게는 0.5 ~ 5 mg/day/체중kg이다. 그러나 상기 약학적으로 유효한 양은 난청의 증상 정도, 환자의 연령, 체중, 건강상태, 성별, 투여 경로 및 치료기간 등에 따라 적절히 변화될 수 있다.The pharmaceutically effective amount of neurons and hair cells differentiated from amnion derived mesenchymal stem cells according to the present invention is 0.5 to 100 mg / day / kg body weight, preferably 0.5 ~ 5 mg / day / kg body weight. However, the pharmaceutically effective amount may be appropriately changed depending on the degree of symptoms of hearing loss, the age, weight, health condition, sex, route of administration and duration of treatment of the patient.

상기 본 발명에 따른 약학적 조성물은 약학적으로 허용되는 담체를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서 "약학적으로 허용되는"이란 생리학적으로 허용되고 인간에게 투여될 때, 통상적으로 위장 장애, 현기증 등과 같은 알레르기 반응 또는 이와 유사한 반응을 일으키지 않는 조성물을 말한다. 약학적으로 허용되는 담체로는 예를 들면, 락토스, 전분, 셀룰로스 유도체, 마그네슘 스테아레이트, 스테아르산 등과 같은 경구 투여용 담체 및 물, 적합한 오일, 식염수, 수성 글루코스 및 글리콜 등과 같은 비경구 투여용 담체 등이 있으며 안정화제 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 안정화제로는 아황산수소나트륨, 아황산나트륨 또는 아스코르 브산과 같은 항산화제가있다. 적합한 보존제로는 벤즈알코늄 클로라이드, 메틸- 또는 프로필-파라벤 및 클로로부탄올이 있다. 그 밖의 약학적으로 허용되는 담체로는 다음의 문헌에 기재되어 있는 것을 참고로 할 수 있다(Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA, 1995). 본 발명에 따른 약학적 조성물은 상술한 바와 같은 약학적으로 허용되는 담체와 함께 당업계에 공지된 방법에 따라 적합한 형태로 제형화 될 수 있다. 즉, 본 발명의 약학적 조성물은 공지의 방법에 따라 다양한 비경구 또는 경구 투여용 형태로 제조될 수 있으며, 비경구 투여용 제형의 대표적인 것으로는 주사용 제형으로 등장성 수용액 또는 현탁액이 바람직하다. 주사용 제형은 적합한 분산제 또는 습윤제 및 현탁화제를 사용하여 당업계에 공지된 기술에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면, 각 성분을 식염수 또는 완충액에 용해시켜 주사용으로 제형화될 수 있다. 또한, 경구 투여용 제형으로는, 이에 한정되지는 않으나, 분말, 과립, 정제, 환약 및 캡슐 등이 있다.The pharmaceutical composition according to the present invention may further comprise a pharmaceutically acceptable carrier. The term "pharmaceutically acceptable" as used herein refers to a composition that is physiologically acceptable and does not normally cause an allergic reaction such as gastrointestinal disorder, dizziness, or the like when administered to humans. Pharmaceutically acceptable carriers include, for example, carriers for oral administration such as lactose, starch, cellulose derivatives, magnesium stearate, stearic acid and the like, water for parenteral administration such as water, suitable oils, saline, aqueous glucose and glycols And may further contain stabilizers and preservatives. Suitable stabilizers include antioxidants such as sodium hydrogen sulfite, sodium sulfite or ascorbic acid. Suitable preservatives include benzalkonium chloride, methyl- or propyl-paraben and chlorobutanol. Other pharmaceutically acceptable carriers can be found in Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, Pa., 1995). The pharmaceutical composition according to the present invention, together with a pharmaceutically acceptable carrier as described above, may be formulated into a suitable form according to a method known in the art. That is, the pharmaceutical composition of the present invention can be prepared in various parenteral or oral administration forms according to known methods, and isotonic aqueous solutions or suspensions are preferred for injection formulations typical of parenteral administration formulations. Injectable formulations may be prepared according to techniques known in the art using suitable dispersing or wetting agents and suspending agents. For example, each component may be formulated for injection by dissolving in saline or buffer. In addition, formulations for oral administration include, but are not limited to, powders, granules, tablets, pills, and capsules.

상기와 같은 방법으로 제형화된 약학적 조성물은 유효량으로 경구, 경피, 피하, 정맥 또는 근육을 포함한 여러 경로를 통해 투여될 수 있다. 상기에서 '유효량' 이란 환자에게 투여하였을 때, 예방 또는 치료 효과를 나타내는 양을 말한다. 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여량은 투여 경로, 투여 대상, 연령, 성별 체중, 개인차 및 질병 상태에 따라 적절히 선택할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 약학적 조성물은 질환의 정도에 따라 유효성분의 함량을 달리할 수 있으나, 바람직하게는 1~10000㎍/체중kg/day, 더욱 바람직하게는 10~1000㎎/체중kg /day의 유효용량으로 하루에 수회 반복 투여될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 난청의 예방 또는 치료용 조성물은 난청을 예방, 개선 또는 치료하는 효과를 가지는 공지의 화합물과 병행하여 투여할 수도 있다.Pharmaceutical compositions formulated in such a manner can be administered in a effective amount via several routes, including oral, transdermal, subcutaneous, intravenous or intramuscular. As used herein, the term 'effective amount' refers to an amount exhibiting a prophylactic or therapeutic effect when administered to a patient. The dosage of the pharmaceutical composition according to the present invention may be appropriately selected depending on the route of administration, subject to administration, age, gender weight, individual difference and disease state. Preferably, the pharmaceutical composition of the present invention may vary the content of the active ingredient depending on the degree of disease, preferably 1 to 10,000 g / weight kg / day, more preferably 10 to 1000 mg / weight kg The effective dose of / day may be repeated several times a day. In addition, the composition for the prevention or treatment of hearing loss according to the present invention may be administered in parallel with a known compound having the effect of preventing, improving or treating hearing loss.

따라서 본 발명은 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경세포 및 유모세포를 유효성분으로 함유하는 조성물을 포함하는 난청의 예방 및 치료용 약제를 제공할 수 있다.
Therefore, the present invention can provide a medicament for the prevention and treatment of hearing loss, comprising a composition containing neurons and hair cells differentiated from amnion derived mesenchymal stem cells as an active ingredient.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

<< 실시예Example 1> 1>

사람의 태반 양막 줄기세포의 분리 및 배양Isolation and Culture of Human Placental Amnion Stem Cells

본 발명에서 수행한 하기의 실험들은 IRB의 승인(임상 연구 관리의 규정 KC08CIMI0344)을 준수하여 수행하였으며, 태반으로부터 양막의 분리를 위해 먼저 산모의 동의하에 채취된 태반으로부터 양막과 태반을 분리하고 혈액을 제거하기 위해 Hanks' balanced salt soultion 으로 세척하였다. 이후 양막으로부터 줄기세포를 분리하기 위해 양막을 PBS로 두 번 세척 후 잘게 잘랐다. 이후 0.25% 트립신 EDTA 를 10ml 첨가한 다음 37℃에서 100rpm으로 water bath에서 교반하였다. 교반한 지 4시간 이후 효소 활성을 저해하기 위해 10% FBS가 포함된 alpa-MEM을 10ml 더 첨가하였다. 그런 뒤, 원심분리기로 1200rpm에서 4℃를 유지시키면서 원심 분리 하고 상층액은 제거한 다음 펠렛에 10% FBS가 포함된 alpa-MEM 10ml을 넣어주고 20회 파이펫팅하였다. 이후 50ml 튜브에 100㎛ strainer를 끼운 후 상기 펠렛 용액을 투과시켜 밑부분으로 투과된 용액을 1000rpm에 4℃를 유지하면서 원심분리 한 후, 수득한 세포(즉, 단핵세포)들은 100mm dish에 분주하여 배양하였다. The following experiments performed in the present invention were performed in accordance with the approval of IRB (Regulation KC08CIMI0344 of Clinical Research Management). Washed with Hanks' balanced salt soultion to remove. Then, to separate stem cells from the amniotic membrane, the amniotic membrane was washed twice with PBS and then chopped. Then 10 ml of 0.25% trypsin EDTA was added and then stirred in a water bath at 37 ° C. and 100 rpm. After 4 hours of stirring, 10 ml of alpa-MEM containing 10% FBS was added to inhibit the enzyme activity. Thereafter, centrifugation was performed while maintaining 4 ° C. at 1200 rpm using a centrifuge. The supernatant was removed, and 10 ml of alpa-MEM containing 10% FBS was added to the pellet and pipetted 20 times. After inserting a 100 μm strainer into a 50 ml tube, the pellet solution was permeated, and the solution permeated to the bottom was centrifuged while maintaining 4 ° C. at 1000 rpm. The obtained cells (ie, mononuclear cells) were dispensed in a 100 mm dish. Incubated.

그런 뒤, 수득한 줄기세포의 배양을 위해 EGF(epidermal growth factor)가 포함된 배양배지에서 분리된 세포를 배양하였고, 2일 간 배양 후 배양액 내의 세포들은 계대배양과 분화 유도를 위해 트립신을 이용하여 다시 세포 분리 과정을 시행하여 3회 계대 배양한 양막 유래의 성체줄기세포를 수득하였다Then, the cultured cells were cultured in a culture medium containing epidermal growth factor (EGF) for culturing the obtained stem cells, and cells in the culture medium were cultured using trypsin for subculture and differentiation after 2 days of culture. Cell separation was performed again to obtain adult stem cells derived from the amniotic membrane passaged three times.

<< 실시예Example 2> 2>

분리한 양막 유래의 Derived from amnion 성체줄기세포Adult stem cells 확인 Confirm

상기 실시예 1에서 수득한 태반 양막 유래의 세포가 성체줄기세포임을 확인하기 위하여 줄기세포의 표면 표지자(cell surface maker)를 사용하였다. 이를 위해 CD34, CD73, CD90, CD14, CD105, CD19 및 조직적합성 항원 HLA 표지자를 사용하여 유세포 분석 및 현미경을 통한 관찰로 확인하였다. 먼저 실시예 1에서 3회 계대배양 된 세포를 계수하여 1× 10 세포수/㎖로 시험관에 분주하고, 세척완충액(0.2% BSA, 0.1% NAN₃, 0.5mM EDTA)으로 3회 세척한 다음, Fluorescein Isothicyanate(FITC)와 Phycoerythrin (PE)가 접합되어 있는 CD34, CD73, CD90, CD14, CD105, CD19 항체를 1시간 동안 처리하였고, 세척 완충액으로 3회 세척한 후, 유세포 분석기(FACS Caliber, Becton Dickson, San Diego, CA) 장비를 이용하여 분석하였다.
In order to confirm that the cells derived from placental amnion obtained in Example 1 were adult stem cells, a cell surface maker of stem cells was used. For this purpose, CD34, CD73, CD90, CD14, CD105, CD19 and histocompatibility antigen HLA markers were confirmed by flow cytometry and microscopic observation. First, the cells passaged three times in Example 1 were counted and dispensed into the test tube at 1 × 10 cells / ml, washed three times with washing buffer (0.2% BSA, 0.1% NAN₃, 0.5 mM EDTA), and then fluorescein CD34, CD73, CD90, CD14, CD105, CD19 antibodies conjugated with Isothicyanate (FITC) and Phycoerythrin (PE) were treated for 1 hour, washed three times with wash buffer, and then flow cytometer (FACS Caliber, Becton Dickson, San Diego, Calif.) Equipment.

그 결과, 태반 유래의 양막으로부터 분리한 세포가 간엽줄기세포임을 확인하기 위해 세포 표면에 특정 표지자를 붙여 확인한 결과, 조혈모세포의 표지자인 CD34, CD14, CD19 및 HLA에 대해서는 표면항원을 가지고 있지 않은 것으로 나타난 반면, 간엽줄기세포의 항원인 CD73, CD91, CD105에서는 양성반을 보이는 것으로 나타났다(도 1 참조). 또한 조직 적합성 항원인 HLA 표면 표지자에 대하여 거의 100% 음성을 나타냄으로써 태반의 양막으로부터 유래된 간엽줄기세포가 인체 적합성에 있어서 면역학적인 부분에 문제점이 없다는 것을 알 수 있었다.As a result, in order to confirm that the cells isolated from placental amnion were mesenchymal stem cells, they were identified by attaching specific markers on the cell surface. In contrast, CD73, CD91, and CD105, which are antigens of mesenchymal stem cells, were found to be positive (see FIG. 1). In addition, the HLA surface marker, which is a histocompatibility antigen, was almost 100% negative, indicating that the mesenchymal stem cells derived from the amnion of the placenta have no problem in immunological aspects.

뿐만 아니라, 양막으로부터 분리한 단핵세포의 계배 배양 시 계대 배양 횟수의 증가에 따른 세포 모양을 현미경으로 관찰한 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 계대 배양의 횟수가 증가할수록 세포의 모양은 길어져 섬유 모양의 세포(fibroblast like cell) 형태로 변화되는 것을 확인할 수 있었다. In addition, as a result of observing the cell shape according to the increase in the number of passages in the passage culture of mononuclear cells isolated from the amniotic membrane, as shown in Figure 2, as the number of passages is increased, the shape of the cells becomes longer and fibrous It was confirmed that the cells change in the form (fibroblast like cell).

<< 실시예Example 3> 3>

사람의 양막 유래의 줄기세포로부터 신경계 세포 전구체와 유모세포 및 신경세포로의 분화Differentiation of stem cells derived from human amnion into neural cell precursors, hair cells, and neurons

상기 실시예 1에서 분리 및 배양한 양막 유래의 간엽줄기세포는 하기와 같은 방법으로 신경계 세포 전구체와 유모세포 및 신경세포로 분화시켰다.
The mesenchymal stem cells derived from the amnion isolated and cultured in Example 1 were differentiated into neural cell precursors, hair cells, and neurons in the following manner.

<3-1> 신경계 세포 전구체로의 분화<3-1> Differentiation into Nervous System Cell Precursors

양막 유래 간엽줄기세포를 신경계 세포 전구체로 분화시키기 위해 상기 간엽줄기세포의 배양 배지에 신경성장인자를 처리함으로써 신경계 세포전구체로 분화를 유도하였으며, 이때 신경계 세포전구체로의 분화를 위해 상기 배양배지에 20ng/㎖의 EGF(Invitrogen) 및 10ng/㎖의 bFGF(basic fibroblast growth factor; Invitrogen사)를 처리하였고, 상기 인자들이 포함된 배지에서 14일 동안 배양하였으며, 3일 간격으로 10ng/㎖의 bFGF를 배양액에 3회 첨가하여 배앙하였다. 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경계 세포 전구체로의 분화를 위한 배지의 조성은 하기 표 1에 기재된 바와 같다.
In order to differentiate the amnion-derived mesenchymal stem cells into neural cell precursors, differentiation of the mesenchymal stem cells into the culture medium of the mesenchymal stem cells was induced by differentiation into neural cell precursors. / Ml of EGF (Invitrogen) and 10ng / ㎖ bFGF (basic fibroblast growth factor (Invitrogen)) were treated, incubated for 14 days in a medium containing the above factors, 10ng / ㎖ bFGF at 3 days intervals culture It was added three times to bake. The composition of the medium for differentiation from amnion derived mesenchymal stem cells to neural cell precursors is shown in Table 1 below.

<3-2> 유모세포와 신경세포로의 분화<3-2> Differentiation into Hair Cells and Neurons

양막 유래 간엽줄기세포를 유모세포와 신경세포의 분화로 분화시키기 위해 상기 실시예 <3-1>에서 사용한 신경계 세포전구체 배양배지와는 다르게 조성을 바꾸어 유도하였다. 기본 배지는 당업계에서 사용되는 신경세포 배양배지(neurobasal medium)를 사용하였고, 신경성장인자로는 교아세포유래 신경성장인자(GDNF; glial cell derived neurotrophic factor, Invitrogen사), 뇌유래 신경영양인자(BDNF; brain derived neurotrophic factor, Invitrogen사) 및 뉴로트로핀-3(NT-3; neurotrophin 3, Invitrogen사)의 신경계통 성장인자들을 사용하였으며, 유모세포와 신경세포의 분화를 위해 사용된 배지의 조성은 하기 표 1에 기재된 바와 같다.In order to differentiate the amnion-derived mesenchymal stem cells into the differentiation of hair cells and neurons, the composition was induced differently from the neuronal cell precursor culture medium used in Example <3-1>. The basal medium was used in the neuronal culture medium (neurobasal medium) used in the art, the neuronal growth factors such as GDNF (glial cell derived neurotrophic factor, Invitrogen), brain-derived neurotrophic factor (BDNF) brain derived neurotrophic factor (Invitrogen) and neurotrophin-3 (NT-3; neurotrophin 3, Invitrogen) were used for the growth of neuronal cells. As shown in Table 1 below.

신경계 세포 전구체와 유모세포 및 신경세포로의 분화용 배양배지Neuronal cell precursors and culture medium for differentiation into hair cells and neurons 신경계 세포 전구체 배양배지
(총 부피: 50)
Neural System Precursor Culture Medium
(Total volume: 50)
유모세포 및 신경세포 배양배지
(총 부피: 50)
Hair and neuronal cell culture medium
(Total volume: 50)
DMEM:F12 (1: 1) DMEM: F12 (1: 1) Neurobasal Medium Neurobasal medium B-27 supplement 1B-27 supplement 1 B-27 supplement 1B-27 supplement 1 L-Glutamine 2mM L-Glutamine 2mM L-Glutamine 2mML-Glutamine 2mM EGF 10ng/EGF 10ng / GDNF 10ng/GDNF 10 ng / bFGF 20ng/bFGF 20ng / BDNF 10ng/BDNF 10ng / Penicilin-Streptomycin 1%Penicilin-Streptomycin 1% NT3 10ng/NT3 10ng /   Penicilin-Streptomycin 1%Penicilin-Streptomycin 1%

<< 실시예Example 4> 4>

면역형광염색법을Immunofluorescence staining 이용한 신경계 세포전구체와 유모세포 및 신경세포로의 발현 분석 Expression Analysis of Neuronal Cell Precursors, Hair Cells, and Neurons

상기 실시예 3의 방법으로 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화시켜 수득한 신경계 세포전구체와 유모세포 및 신경세포를 대상으로 분화된 지 7일 및 14일에 각각 면역형광염색법을 수행하여 분화된 세포가 신경계 세포전구체와 유모세포 및 신경세포인지를 확인하였다. 먼저 특정 분열증식을 확인하기 위하여 증식하는 세포의 표지자로 알려진 BrdU(5-Bromo-2'-deoxy-uridine Labeling and Detection Kit, Roche, Indianapolis, IN)를 사용하여 24시간 동안 BrdU를 세포에 표지(labeling) 하였다. 이때 세척용 버퍼로 3%의 BSA(Bovine Serum Albumin, Ogilvie ST Essendon, Australia)가 포함된 PBS 용액을 사용하였으며, 표지된 세포를 3회 세척하였다. 이후 4% 파라포름알데히드로 20분간 고정시켰고, 0.5% 트리톤 X-100 (Promega Corporation, Medison, WI)으로 상온에서 20분간 처리하였다. 그런 뒤, 1차 항체인 항-BrdU 워킹 용액(1:10)을 12시간 이상 처리하였고, 3% BSA가 포함된 PBS로 다시 3회 세척하였다. 이후, 2차 항체인 항-마우스-Ig-Fluorescein 워킹 용액(1:10)으로 상온에서 1시간 동안 처리하였다. 다음으로 5% 정상의 염소 혈청으로 블록킹(blocking)을 하고 각각 특징적으로 분화된 세포의 특정 표지자, 즉, 아교세포(Glial cells) 표지자로는 GFAP(Glial Fibrillary Acidic Protein, Abcam, Cambridge, UK), S-100 (Abcam) 및 MBP(myelin basic protein), 신경세포의 표지자로는 ßⅢ-tubulin(Abcam), NF (Neurofilamen, Abcam) 및 MAP2(Microtubul-Associated Protein2, Abcam), 신경계원종 표지자로는 nestin(Abcam) 및 유모세포의 표지자로는 myosin ⅦA (Abcam)과 TRPA1 (Tahoe Regional Planning Agency, Abcam)를 사용하여 이중 염색하였다. 이때 이중 염색하는 1차 항체들은 모두 밤새도록 반응시켰고, 3% BSA가 포함된 PBS로 3회 세척하였다. 2차 항체인 Alexa 555는 1:100의 비율로 상온에서 1시간동안 처리한 후 발현유무를 확인하였다. 또한, 핵의 염색을 위해서는 DAPI가 접합된 마운팅 배지 (Vectashild, Burlingame, CA)로 마운팅(mounting) 하였다. 발현은 형광 부착된 마이크로스코프(Olympus, Japan)을 이용하여 각 세포를 확인하였고, 전체 세포수 당 발현된 세포수로 계수하였으며, 결과는 도 3 내지 도 5에 나타내었다.
Neuronal cell precursors obtained by differentiating mesenchymal stem cells from amnion-derived mesenchymal stem cells according to the method of Example 3 were subjected to immunofluorescence staining on days 7 and 14, respectively, of differentiated cells. Cell precursors, hair cells, and neurons were identified. First, BrdU is labeled on cells for 24 hours using BrdU (5-Bromo-2'-deoxy-uridine Labeling and Detection Kit, Roche, Indianapolis, IN), which is known as a marker for proliferating cells to identify specific proliferation. labeling). At this time, PBS solution containing 3% BSA (Bovine Serum Albumin, Ogilvie ST Essendon, Australia) was used as the washing buffer, and the labeled cells were washed three times. After 4 minutes paraformaldehyde was fixed for 20 minutes, 0.5% Triton X-100 (Promega Corporation, Medison, WI) was treated for 20 minutes at room temperature. Then, the primary antibody anti-BrdU working solution (1:10) was treated for 12 hours or more and washed again three times with PBS containing 3% BSA. Thereafter, the mixture was treated with an anti-mouse-Ig-Fluorescein working solution (1:10) for 1 hour at room temperature. Next, blocking with 5% normal goat serum and GFAP (Glial Fibrillary Acidic Protein, Abcam, Cambridge, UK), S-100 (Abcam) and myelin basic protein (MBP), ßIII-tubulin (Abcam), NF (Neurofilamen, Abcam) and MAP2 (Microtubul-Associated Protein2, Abcam) as markers of neurons, nestin as markers of neuronal species As markers of (Abcam) and hair cells, double staining was performed using myosin) A (Abcam) and TRPA1 (Tahoe Regional Planning Agency, Abcam). At this time, the primary antibodies to double staining were all reacted overnight, washed three times with PBS containing 3% BSA. Alexa 555, a secondary antibody, was treated at room temperature for 1 hour at a ratio of 1: 100, and then expression was confirmed. In addition, the staining of the nucleus was mounted (mounting) with DAPI conjugated mounting medium (Vectashild, Burlingame, CA). Expression was confirmed by each cell using a fluorescent microscope (Olympus, Japan), it was counted by the number of cells expressed per total number of cells, the results are shown in Figs.

그 결과, 신경계 세포 전구체의 경우, 신경전구세포로의 분화를 유도함에 따라 점차 구형의 형상을 띠는 것으로 나타났고, 구형의 세포들은 신경줄기세포의 특정 표지자인 네스틴(nestin), NCAM(neural cell adhesion molecule), PSA-NCAM(polysialilated neural cell adhesion molecul)은 발현됨을 확인할 수 있었고(도 3 참조), 유모세포의 표지자인 myosin Ⅶ 및 TRPA도 발현되고 있는 것으로 나타났으며(도 4 참조), 신경세포 표지자인 NF 및 ßⅢ-tubulin과 Glial 세포 표지자인 GFAP 및 S100도 발현되고 있음을 확인할 수 있었다(도 5 참조).
As a result, in the case of neural cell precursors, they gradually became spherical in shape as they induced differentiation into neural progenitor cells, and the spherical cells were specific markers of neural stem cells, nestin and neural cell. Adhesion molecule), PSA-NCAM (polysialilated neural cell adhesion molecul) was confirmed that the expression (see Fig. 3), hair cells markers myosin Ⅶ and TRPA was also expressed (see Fig. 4), neurons The cell markers NF and ßIII-tubulin and the Glial cell markers GFAP and S100 were also expressed (see FIG. 5).

따라서 상기와 같은 결과를 통해 본 발명에 따른 양막 유래 간엽줄기세포는 신경계 세포전구체와 유모세포 및 신경세포로 모두 잘 분화된 것을 알 수 있었다.
Therefore, it can be seen from the above results that the amnion-derived mesenchymal stem cells according to the present invention are well differentiated into neural cell precursors, hair cells, and neurons.

<< 실시예Example 5> 5>

RTRT -- PCRPCR 을 이용한 신경계 세포전구체와 유모세포 및 신경세포로의 발현 확인Expression of Neural System Precursors, Hair Cells and Neurons

상기 실시예 3에서 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화시킨 신경계 세포전구체와 유모세포 및 신경세포를 대상으로 RT-PCR을 통해 신경계 세포전구체와 유모세포 및 신경세포로 분화된 세포들이 시간이 경과함에 따라 분화정도가 증가하는지를 확인하였다. 즉, 이를 위해 분화 후 10일째의 세포들 각각으로부터 RNA를 추출하고 역전사(Reverse Transcription) 과정을 거쳐 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하였다. 이를 위해 먼저, 분화되어 배양된 세포들은 AXYGEN RNA 미니추출 키트(Axygen Scientific, Inc, Union City, CA)를 사용하여 RNA를 분리하였고, 분리한 RNA는 RT 프리믹스 키트(Intron Biotechnology, Sungnam, Korea)를 사용하여 42℃에서 60분간, 95℃에서 5분간 역전사 반응을 거쳐 각각의 RNA로부터 cDNA를 합성하였다. 합성된 cDNA는 100ng으로 정량한 뒤, RT-PCR 프리믹스(Bioneer, Deajeon, Korea)를 사용하여 GFAP, S100, MAP2, NF, ßⅢ-tubulin, nestin, BMP4(Bone Morphology Protein 4), BMP7, myosin ⅦA, TRPA1의 유전자를 증폭할 수 있는 프라이머를 이용하여 94℃에서 5분간 DNA를 변성(denature)시키고 각각의 유전자의 결합온도 (annealing temperature)에서 30초간 반응시킨 다음, 72℃에서 5분간 DNA의 합성 (polymerization)과 신장반응(extension)을 수행하였다. 이때 사용한 상기 프라이머들의 서열은 하기 표 2에 기재하였고, 각 반응에서 대조군으로 house keeping 유전자인 GAPDH(GlycerAldehyde-3-Phosphate DeHydrogenase)를 사용하였다. 이후 2%의 아가로즈 겔을 이용한 전기영동으로 각 유전자의 발현을 확인하였다. 이후 발현된 유전자는 이미지 분석 시스템(Bio-Rad, Herculesus, CA)를 이용하여 증폭된 DNA를 확인하였다. In Example 3, cells differentiated into neural cell precursors, hair cells, and neurons through RT-PCR were differentiated over time with respect to neural cell precursors and hair cells and neurons differentiated from amnion-derived mesenchymal stem cells. It was confirmed whether the degree increased. In other words, RNA was extracted from each of cells 10 days after differentiation and subjected to polymerase chain reaction (PCR) through reverse transcription. To this end, first, differentiated and cultured cells were isolated RNA using AXYGEN RNA mini-extraction kit (Axygen Scientific, Inc, Union City, CA), the isolated RNA was prepared using RT premix kit (Intron Biotechnology, Sungnam, Korea) CDNA was synthesized from each RNA by reverse transcription for 60 minutes at 42 ° C and 5 minutes at 95 ° C. The synthesized cDNA was quantified at 100ng, and then GFAP, S100, MAP2, NF, ßIII-tubulin, nestin, BMP4 (Bone Morphology Protein 4), BMP7, myosin ⅦA using RT-PCR premix (Bioneer, Deajeon, Korea) Denature the DNA at 94 ° C for 5 minutes using primers that can amplify the gene of TRPA1, react for 30 seconds at the annealing temperature of each gene, and then synthesize the DNA at 72 ° C for 5 minutes. (polymerization) and extension were performed. The primers used at this time are listed in Table 2 below, and the house keeping gene GAPDH (GlycerAldehyde-3-Phosphate DeHydrogenase) was used as a control in each reaction. Then, the expression of each gene was confirmed by electrophoresis using 2% agarose gel. Since the expressed gene was confirmed amplified DNA using an image analysis system (Bio-Rad, Herculesus, CA).

프라이머의 서열 및 PCR 조건Primer Sequence and PCR Conditions 유전자gene 서열 (5'-3')The sequence (5'-3 ') 어닐링Annealing
온도(℃)Temperature (℃)
크기size
(( bpbp ))
서열번호SEQ ID NO:
GAPDHGAPDH FF ctactggcgctgcaaaggctgtctactggcgctgcaaaggctgt 5454 357357 1One RR gccatgaggtccaccaccctgtgccatgaggtccaccaccctgt 22 NestinNestin FF aacaggaccaagagacattgaacaggaccaagagacattg 5656 211211 33 RR tttactgcctctacgctctctttactgcctctacgctctc 44 S-100S-100 FF ctttaaatgcgttcctcatcctttaaatgcgttcctcatc 5151 156156 55 RR ttctgatggagttgctttttttctgatggagttgcttttt 66 GFAPGFAP FF tttctaaaggcctcttcctttttctaaaggcctcttcctt 5656 192192 77 RR ctgggtacattttgtgtgtgctgggtacattttgtgtgtg 88 BMP4BMP4 FF agtgaaaactctgcttttcgagtgaaaactctgcttttcg 5353 217217 99 RR ccagtctcgtgtccagtagtccagtctcgtgtccagtagt 1010 BMP7BMP7 FF caacgtcatcctgaagaaatcaacgtcatcctgaagaaat 50.950.9 217217 1111 RR atatgctgctcatgttttctatatgctgctcatgttttct 1212 ßⅢ-TubulinßⅢ-Tubulin FF aagttttggagagggaaatcaagttttggagagggaaatc 54.554.5 188188 1313 RR agggaggtagagttggaaagagggaggtagagttggaaag 1414 Myosin AMyosin a FF tacatcgacatccacttcaatacatcgacatccacttcaa 54.554.5 154154 1515 RR tctgatcctcactcataccctctgatcctcactcataccc 1616 MAP2MAP2 FF atttatcaggggagagtggtatttatcaggggagagtggt 5353 177177 1717 RR cctgatttgtcaccagagatcctgatttgtcaccagagat 1818 TRPA1TRPA1 FF ctccatctggcagcaaagaactccatctggcagcaaagaa 56.556.5 210210 1919 RR tgcagtgttcccgtcttcattgcagtgttcccgtcttcat 2020 NFNF FF caaagaagaggggaagccaccaaagaagaggggaagccac 5555 258258 2121 RR tttcatctgctgggctcaagtttcatctgctgggctcaag 2222

그 결과, 줄기세포의 표지자인 네스틴(nestin)의 유전자가 발현되는 것으로 나타났고, 내이(inner ear) 발달 표지자인 BMP4 및 BMP7도 유전자의 발현이 확인되었으며, 유모세포의 표지자인 Myosin ⅦA 및 TRPA1과 신경세포 표지자인 ßⅢ-tubulin, MAP2,S-100 및 GFAP 유전자 또한 발현되고 있음을 확인할 수 있었다(도 6 참조). As a result, the genes of nestin (nestin), which is a marker of stem cells, were expressed, and gene expression was also confirmed in the inner ear development markers BMP4 and BMP7, and markers of hair cells, Myosin ⅦA and TRPA1. And neuronal markers ßIII-tubulin, MAP2, S-100 and GFAP genes were also expressed (see Figure 6).

따라서 상기 결과를 통해 본 발명자들은 양막 유래 간엽줄기세포로부터 신경계 세포전구체와 유모세포 및 신경세포가 모두 잘 분화된 것을 알 수 있었으며, 또한 시간이 경과할수록 분화 정도가 더 증가한다는 것을 알 수 있었다.
Therefore, the present inventors have found that neural cell precursors, hair cells, and neurons are well differentiated from the amnion-derived mesenchymal stem cells, and that the degree of differentiation increases with time.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

<110> Industry Academic Cooperation Foundation of Catholic University <120> Method of inducing differentiation of mesenchymal stem cell derived from amnion isolated from human term placenta into neuron and hair cell <130> np11-1180 <160> 22 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH-F <400> 1 ctactggcgc tgcaaaggct gt 22 <210> 2 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH-R <400> 2 gccatgaggt ccaccaccct gt 22 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NESTIN-F <400> 3 aacaggacca agagacattg 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NESTIN-R <400> 4 tttactgcct ctacgctctc 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S100-F <400> 5 ctttaaatgc gttcctcatc 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S100-R <400> 6 ttctgatgga gttgcttttt 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFAP-F <400> 7 tttctaaagg cctcttcctt 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFAP-R <400> 8 ctgggtacat tttgtgtgtg 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BMP4-F <400> 9 agtgaaaact ctgcttttcg 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BMP4-R <400> 10 ccagtctcgt gtccagtagt 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BMP7-F <400> 11 caacgtcatc ctgaagaaat 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BMP7-R <400> 12 atatgctgct catgttttct 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> betaIII tubulin-F <400> 13 aagttttgga gagggaaatc 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> betaIII-tubulin-R <400> 14 agggaggtag agttggaaag 20 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> myosin VIIA-F <400> 15 tacatcgaca tccacttcaa 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> myosinVIIA-R <400> 16 tctgatcctc actcataccc 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MAP2-F <400> 17 atttatcagg ggagagtggt 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MAP2-R <400> 18 cctgatttgt caccagagat 20 <210> 19 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TRPA1-F <400> 19 ctccatctgg cagcaaagaa 20 <210> 20 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TRPA1-R <400> 20 tgcagtgttc ccgtcttcat 20 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NF-F <400> 21 caaagaagag gggaagccac 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NF-R <400> 22 tttcatctgc tgggctcaag 20 <110> Industry Academic Cooperation Foundation of Catholic University <120> Method of inducing differentiation of mesenchymal stem cell          derived from amnion isolated from human term placenta into neuron          and hair cell <130> np11-1180 <160> 22 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH-F <400> 1 ctactggcgc tgcaaaggct gt 22 <210> 2 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH-R <400> 2 gccatgaggt ccaccaccct gt 22 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NESTIN-F <400> 3 aacaggacca agagacattg 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NESTIN-R <400> 4 tttactgcct ctacgctctc 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S100-F <400> 5 ctttaaatgc gttcctcatc 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S100-R <400> 6 ttctgatgga gttgcttttt 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFAP-F <400> 7 tttctaaagg cctcttcctt 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GFAP-R <400> 8 ctgggtacat tttgtgtgtg 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BMP4-F <400> 9 agtgaaaact ctgcttttcg 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BMP4-R <400> 10 ccagtctcgt gtccagtagt 20 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<210> 20 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TRPA1-R <400> 20 tgcagtgttc ccgtcttcat 20 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NF-F <400> 21 caaagaagag gggaagccac 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NF-R <400> 22 tttcatctgc tgggctcaag 20

Claims (8)

인간 태반조직의 양막으로부터 분리한 간엽줄기세포를 신경성장인자가 포함된 배지(medium)에서 배양하는 단계를 포함하는, 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포(hair cell)로 분화시키는 방법.A method of differentiating amnion derived mesenchymal stem cells into neurons and hair cells, comprising culturing the mesenchymal stem cells isolated from the amniotic membrane of human placental tissue in a medium containing nerve growth factors. 제1항에 있어서,
상기 신경성장인자는 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF), 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF) 및 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포(hair cell)로 분화시키는 방법.
The method of claim 1,
The neuronal growth factors include GDNF, brain-derived neutrophin factor (BDNF), and neurotrophin-3 (NT-3) as a neuron-derived neurotprophin factor (GDNF). A method for differentiating amnion derived mesenchymal stem cells into neurons and hair cells, characterized in that at least one selected from the group consisting of.
제2항에 있어서,
상기 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF), 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF) 또는 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)은 배지(medium) 총 부피에 대하여 5ng/ml~15ng/ml의 농도로 각각 포함되는 것을 특징으로 하는 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포(hair cell)로 분화시키는 방법.
The method of claim 2,
The glia cell-derived neurotprophin factor (GDNF), brain-derived neutrophin factor (BDNF) or neurotrophin-3 (Neurotrophin-3: NT-3) is a medium (medium) A method for differentiating amnion-derived mesenchymal stem cells into neurons and hair cells, wherein the amnion derived mesenchymal stem cells are each contained at a concentration of 5 ng / ml to 15 ng / ml relative to the total volume.
제1항에 있어서,
상기 배양은 5일 내지 15일 동안 36~38℃의 온도 및 4~6% 이산화탄소 조건에서 수행하는 것을 특징으로 하는 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포(hair cell)로 분화시키는 방법.
The method of claim 1,
The culture is a method of differentiating amnion derived mesenchymal stem cells into neurons and hair cells (hair cells), characterized in that carried out at a temperature of 36 ~ 38 ℃ and 4 ~ 6% carbon dioxide conditions for 5 to 15 days.
제1항에 있어서,
상기 배지는 배지 총 부피에 대하여 B-27 첨가물(B-27 supplement) 1~3 중량%(v/v), L-글루타민 1~3mM 및 페니실린-스트렙토마이신 0.5~2 중량%(v/v)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 양막 유래 간엽줄기세포를 신경세포 및 유모세포(hair cell)로 분화시키는 방법.
The method of claim 1,
The medium contains 1-3 wt% (v / v) of B-27 supplement, 1-3 mM of L-glutamine and 0.5-2 wt% (v / v) of penicillin-streptomycin based on the total volume of the medium. A method of differentiating amnion derived mesenchymal stem cells into neurons and hair cells, characterized in that it further comprises hair cells.
인간 태반조직의 양막 유래 간엽줄기세포로부터 분화된 신경세포 및 유모세포를 유효성분으로 포함하는 난청의 예방 또는 치료를 위한 세포치료용 조성물.Cell therapy composition for the prevention or treatment of hearing loss comprising neurons and hair cells differentiated from amnion derived mesenchymal stem cells of human placental tissue as an active ingredient. 제6항에 있어서,
상기 신경세포 및 유모세포는 태반의 양막 유래 간엽줄기세포를 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF), 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF) 및 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 신경성장인자가 포함된 배지에서 배양함으로써 분화된 것을 특징으로 하는 난청의 예방 또는 치료를 위한 세포치료용 조성물.
The method according to claim 6,
The neurons and hair cells are derived from the amnion-derived mesenchymal stem cells of the placenta, and are derived from glioblastoma-derived neurotprophin factor (GDNF), brain-derived neutrophin factor (BDNF), and neurotropin-3. (Neurotrophin-3: NT-3) Cell therapy composition for the prevention or treatment of hearing loss, characterized in that differentiated by culturing in a medium containing one or more nerve growth factors selected from the group consisting of.
제7항에 있어서,
상기 교아세포유래 신경성장인자(Grial-derived neurotprophin factor: GDNF), 뇌유래 신경영양인자(Brain-derived neutrophin factor: BDNF) 또는 뉴로트로핀-3(Neurotrophin-3: NT-3)은 배지의 총 부피에 대하여 5ng/ml~15ng/ml의 농도로 각각 포함되는 것을 특징으로 하는 난청의 예방 또는 치료를 위한 세포치료용 조성물.
The method of claim 7, wherein
The glia cell-derived neurotprophin factor (GDNF), brain-derived neutrophin factor (BDNF) or neurotrophin-3 (Neurotrophin-3: NT-3) is the total volume of the medium. Cell therapy composition for the prevention or treatment of hearing loss, characterized in that it comprises a concentration of 5ng / ml ~ 15ng / ml for each.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015080376A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 가톨릭대학교 산학협력단 Method for differentiating nerve cells and hair cells from placental chorion or warthon's jelly-derived mesenchymal stem cells

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WO2015080376A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 가톨릭대학교 산학협력단 Method for differentiating nerve cells and hair cells from placental chorion or warthon's jelly-derived mesenchymal stem cells

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