KR20200021145A - Methods for providing information on the diagnosis of sporadic Parkinson's disease and drug screening methods - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for providing information capable of effectively diagnosing sporadic Parkinson′s disease, by utilizing a novel 3D marker gene TXNIP as an index factor, and measuring and comparing the expression level of the TXNIP gene in each sample of a patient with suspected sporadic Parkinson′s disease and a control group. In addition, the present invention relates to a method of screening a therapeutic drug for sporadic Parkinson′s disease by suppressing the expression of the TXNIP gene in patients with sporadic Parkinson′s disease.

Description

산발적 파킨슨병 진단의 정보제공방법 및 약물 스크리닝 방법 {Methods for providing information on the diagnosis of sporadic Parkinson's disease and drug screening methods}Method for providing information on the diagnosis of sporadic Parkinson's disease and drug screening methods

본 발명은 산발적 파킨슨병 진단을 진단하는데 있어서 3차원 특이적 질병 인자를 활용하여 효과적 진단정보제공방법 및 본 질병인자의 억제를 통한 치료약물을 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for providing effective diagnostic information by using three-dimensional specific disease factors in diagnosing sporadic Parkinson's disease and a method for screening a therapeutic drug by suppressing the present disease factor.

파킨슨 질환(Parkinson's Disease; PD)은 떨림, 경직, 행동이 느려짐 및 자세 이상증 등을 주된 증상으로 하는 질병으로 뇌에서 도파민이라는 신경전달물질이 부족하게 되어 생기는 만성질환이다. 도파민은 뇌의 흑색질이라는 신경세포에서 생성되며 흑색질의 신경세포는 뇌의 기저핵이라는 부위와 연결되어 있고, 기저핵은 뇌의 운동피질 및 기타 여러 부위와 복잡하게 연결되어 있어 인체의 운동을 부드럽고 조화있게, 또한 정확하게 수행할 수 있도록 해주는 매우 중요한 부위이다. 그런데 파킨슨 질환은 흑색질에서 기저핵의 기능을 조절하기 위하여 분비되는 물질인 도파민이 부족하여 발병하게 된다.Parkinson's Disease (Parkinson's Disease) is a chronic disease caused by the lack of neurotransmitters called dopamine in the brain, which are the main symptoms of tremor, stiffness, slow behavior, and postural dysfunction. Dopamine is produced from nerve cells called the black matter of the brain, and the nerve cells of the black matter are connected to a part called the basal nucleus of the brain, and the basal nucleus is connected to the motor cortex and many other parts of the brain in a complex way to smooth and harmonize the movement of the human body. It is also a very important part to ensure that it is done correctly. However, Parkinson's disease is caused by a lack of dopamine, a substance secreted to control the function of the basal ganglia in the black matter.

파킨슨 질환의 증상은 크게 일차적 증상과 이차적 증상으로 나눌 수 있는데 일차적 증상은 경직, 떨림, 몸의 움직임이 느리거나 줄어들고, 몸의 불균형 및 보행 장애 등의 증상들로서 흑색질의 신경세포 파괴로 인하여 생기는 직접적인 현상들을 말하며, 이차적 증상은 일차적 증상으로부터 파생되어 생기거나 흑색질 외의 다른 신경계의 침범에 의하여 생기는 증상들을 지칭한다.Parkinson's disease can be divided into primary and secondary symptoms. The primary symptoms are stiffness, tremor, slow or reduced movement of the body, imbalance, and impaired gait. Secondary symptoms refer to symptoms derived from primary symptoms or from involvement of the nervous system other than melanoma.

현재 파킨슨 질환의 치료를 위해 사용되고 있는 치료법으로는 약물치료법, 수술치료법 및 물리치료법 등이 있는데, 약물치료의 경우, 일반적으로 뇌에서 부족해진 도파민을 보충해주고, 도파민의 부족으로 인한 신경전달물질의 불균형을 맞춰주며, 신경세포의 파괴를 예방 또는 지연시키고자 하는 목적과 기타 우울증 등의 증상을 조절하기 위한 약물들이 사용되고 있으며, 그 예로 아만타딘, 항콜린성 약제, 엘-도파, 씨네메트, 마도파, 도파민 효능제, 엘데프릴 및 항우울제 등이 있다. 그러나 이러한 약물은 죽어버린 신경세포를 다시 살릴 수 없기 때문에 완치를 목적으로 하는 것이 아니라 증상의 조절을 목적으로 한다는 한계가 있다.Therapies currently used for the treatment of Parkinson's disease include drug therapy, surgical therapy, and physical therapy. In the case of drug therapy, dopamine, which is generally lacking in the brain, is supplemented, and neurotransmitters are imbalanced due to the lack of dopamine. Drugs to control or delay the destruction of nerve cells and to control other symptoms such as depression, such as amantadine, anticholinergic drugs, el-dopa, cinemet, madopa, dopamine Agonists, eldepril and antidepressants. However, since these drugs cannot revive dead neurons, they are not intended to cure, but to control symptoms.

또한, 수술적 치료법의 경우에는 주로 정위적 뇌수술 및 이식수술이 사용되고 있는데, 정위적 뇌수술은 시상부에 병변을 인위적으로 만들어줌으로서 시상부와 반대측에서 나타나는 파킨슨 질환의 증상을 없애기 위하여 시행되는 방법이나 증상 완화를 목적으로 하며 치료효과가 미약하다는 문제점이 있다. 이식수술은 최근 세포배양술 및 수술 기법의 발달로 인해 개발된 수술법으로서 도파민을 생성할 수 있는 세포를 직접 뇌에 이식하는 방법이며, 특히 태아의 신경세포나 환자 자신의 부신수질 세포를 이식하는 방법이 개발되어 있다. 그러나 이 방법은 파킨슨 질환의 원인을 근본적으로 교정시키고자 한다는 점에서 이상적이라고 할 수 있지만 아직 그 효과에 대해서는 연구 결과가 적기 때문에 단정적으로 평가하기는 이르다.In the case of surgical treatment, stereotactic brain surgery and transplantation are mainly used. Stereotactic brain surgery is performed to remove the symptoms of Parkinson's disease on the opposite side of the thalamus by artificially creating lesions on the sagittal. The purpose of the method or symptom relief is that the therapeutic effect is weak. Transplantation is a surgical technique developed due to the recent development of cell culture and surgical techniques, in which dopamine-producing cells are directly implanted into the brain. Especially, fetal nerve cells or the patient's own adrenal medulla cells are transplanted. Is developed. However, this method is ideal in that it fundamentally corrects the cause of Parkinson's disease.

또한, 물리치료법의 경우 대부분 환자의 증상이 미약하거나 심하지 않을 경우 수행하는 방법으로서 환자의 운동 능력을 최대한 발휘할 수 있도록 도움을 주고, 관절이 굳어지지 않게 하려는 예방적인 목적이 있다.In addition, in the case of physiotherapy, most of the patient's symptoms are weak or not severe as a method of performing the exercise ability of the patient to help maximize, and prevents the joints to prevent.

한편, 이러한 파킨슨 질환의 원인에 대하여 지금도 활발한 연구가 계속되고 있으나 아직까지 정확한 원인은 밝혀지지 않고 있으며, 단지, 바이러스성 뇌염등에 의한 감염설, 면역기전이 관계된다는 면역설, 선천적으로 그 기질을 타고난다는 유전설, 유리기가 생성되어 신경세포를 파괴한다는 설 및 도파민의 생성과 대사과정에 문제가 있다는 설 등이 있으나 파킨슨 질환 전체를 명확히 설명하기에는 부족한 부분이 많고, 특별히 위와 같은 분명한 원인을 확인할수 없이 단지 환경적 요인에 의해서 발달되는 산발적 및 노인성 파킨슨병이 현재 발생하는 파킨슨병의 대부분을 차지하고 있다. 이러한 이유에서 산발적 및 노인성 파킨슨병을 진단하고, 산발적 파킨슨병 치료에 활용될수 있는 기술의 대한 연구가 더 활발히 진행되어야 할 필요가 있다.On the other hand, the cause of this Parkinson's disease is still active research, but the exact cause is not yet known, only the infection theory of viral encephalitis, immune theory of immune system, innate innate substrate There are genetic theories, theories that free radicals destroy nerve cells, and that there is a problem with the production and metabolism of dopamine. However, there is not enough to clearly explain the entire Parkinson's disease. Sporadic and senile Parkinson's disease, developed by environmental factors, accounts for the majority of Parkinson's disease. For this reason, there is a need for more active research on the techniques for diagnosing sporadic and senile Parkinson's disease and for the treatment of sporadic Parkinson's disease.

또한, 최근 통계자료에 의하면 노년층의 인구가 급속히 증가하고 있고, 파킨슨 질환의 발병율도 평균 수명이 연장됨에 따라 증가하고 있어 이러한 점을 고려할 때, 파킨슨 질환의 정확한 원인 규명 및 치료제의 개발은 현 시점에서 매우 중요한 문제가 할 수 있다.In addition, according to the recent statistics, the elderly population is rapidly increasing, and the incidence of Parkinson's disease is increasing as the life expectancy is extended. This can be a very important problem.

따라서 많은 연구자들은 파킨슨 질환의 원인 규명 및 치료제의 개발을 위해 파킨슨 질환 동물모델을 사용하고 있으나, 많은 경우 파킨슨 질환이 제대로 유발되지 않았거나 또는 각 동물의 생리적 변화로 인해 원하는 동물모델이 제작되지 않아 정확한 결과를 얻는데 많은 문제점이 발생하고 있다. 또한, 파킨슨 질환 동물모델이 파킨슨 질환에 걸렸다는 점을 직접적으로 입증할 수 있는 방법도 없으며, 단지 파킨슨 질환에 걸린 동물과 정상 동물과의 행동의 차이를 관찰하여 이러한 차이를 가지고 파킨슨 질환에 걸렸다고 간접적으로 확인하고 있어 측정 결과가 정확하지 못한 단점이 있고 시간도 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 기존의 인간의 세포를 이용하여 파킨슨 질환 모델을 개발하였을때는 세포의 배양 자체가 2차원적 배양이므로 3차원의 뇌에서 발생하는 파킨슨 병을 확인하다는 점에서 큰 어려움이 있어 왔다. Therefore, many researchers are using the animal model of Parkinson's disease to identify the cause of the Parkinson's disease and to develop a therapeutic agent. However, in many cases, the Parkinson's disease is not properly induced or the desired animal model is not produced due to the physiological changes of each animal. There are many problems with getting results. In addition, there is no direct way to prove that an animal model of Parkinson's disease has Parkinson's disease, and only by observing the difference in behavior between animals with Parkinson's disease and normal animals. Indirectly confirmed, there is a disadvantage that the measurement results are inaccurate and time-consuming problem. In addition, when developing a Parkinson's disease model using existing human cells, there have been great difficulties in identifying Parkinson's disease occurring in the three-dimensional brain because the cell culture itself is a two-dimensional culture.

지금까지 보고된 많은 파킨슨 질환의 동물모델을 대상으로 산발적 파킨슨 질환의 원인 및 치료제의 개발을 위해 보다 정확한 실험 결과를 수득하게 위해서는 상기 인간의 세포를 활용한 3차원 구조체가 필요하며, 또한 이러한 요구에 따라서 현재까지 다양한 기술이 개발되어지고 있으나. 이러한 기술들은 2차원적인 세포 및 조직의 관찰 등을 통해서 얻어진 결과이며, 3차원적 구조를 갖는 인간의 뇌에 발생하는 3차원적 구조를 갖고 발병하는 파킨슨 질병을 확인 및 치료하는 방법에 있어서 적절한 모델링을 수행하는데 큰 어려움이 있다. In order to obtain more accurate experimental results for the development of the cause and treatment of sporadic Parkinson's disease in animal models of many Parkinson's diseases reported so far, a three-dimensional structure utilizing human cells is required. Therefore, various technologies have been developed so far. These techniques are the results obtained through observation of two-dimensional cells and tissues, and appropriate modeling in the method of identifying and treating Parkinson's disease with three-dimensional structure occurring in the human brain with three-dimensional structure. There is a big difficulty in doing this.

한국등록특허 1081358호Korean Patent No. 1081358

본 발명은 신규 3차원 특이적 마커 유전자를 이용한 산발적 파킨슨병 진단의 정보제공방법 및 이를 통한 약물 스크리닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for providing information of sporadic Parkinson's disease diagnosis using a novel three-dimensional specific marker gene and a drug screening method through the same.

1. 환자의 시료 및 대조군의 시료로부터 TXNIP 유전자의 mRNA 또는 단백질의 발현 정도를 측정하는 단계; 상기 측정된 발현 정도를 서로 비교하는 단계; 및 상기 환자의 발현 정도가 대조군의 발현 정도보다 높은 경우 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병의 발병 위험성 예측 또는 발병 확정을 위한 정보제공방법.1. measuring the expression level of mRNA or protein of the TXNIP gene from a patient sample and a control sample; Comparing the measured expression levels with each other; And providing information for predicting or confirming the risk of developing sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutation when the expression level of the patient is higher than that of the control group.

2. TXNIP 유전자를 발현하는 유도만능줄기세포 유래 중뇌 유사 산발적 파킨슨병 3D 오가노이드에 피검물질을 처리하는 단계; 상기 오가노이드의 상기 유전자의 발현 정도를 측정하는 단계; 및 상기 피검물질의 처리 전 대비 상기 유전자의 발현이 감소되면, 상기 피검물질을 산발적 파킨슨병 예방 또는 치료제로 선별하는 단계;를 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병 예방 또는 치료제 후보 물질의 스크리닝 방법.2. treating the test substance with induced pluripotent stem cell-derived midbrain-like sporadic Parkinson's disease 3D organoid expressing TXNIP gene; Measuring the expression level of the gene of the organoid; And if the expression of the gene is reduced before the treatment of the test substance, selecting the test substance as a preventive or therapeutic agent for sporadic Parkinson's disease; and screening method for a candidate agent for preventing or treating sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutation .

3. 서열번호 4의 서열로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병의 예방 또는 치료용 조성물. 3. A composition for preventing or treating sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutations comprising an oligonucleotide consisting of the sequence of SEQ ID NO: 4.

4. TXNIP 유전자를 코딩하는 뉴클레오티드 서열, 상기 뉴클레오티드 서열에 상보적인 서열, 상기 뉴클레오티드의 단편 또는 상기 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 단백질에 특이적으로 결합하는 물질을 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병의 진단용 조성물.4. Spontaneous Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutations comprising a nucleotide sequence encoding a TXNIP gene, a sequence complementary to the nucleotide sequence, a fragment of the nucleotide or a substance specifically binding to a protein encoded by the nucleotide sequence Diagnostic composition.

5. 청구항 4의 조성물을 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병 진단용 키트.5. A sporadic Parkinson's disease diagnostic kit derived from LRRK2-G2019S mutation comprising the composition of claim 4.

본 발명은 신규한 3차원 특이적 마커 유전자 TXNIP를 지표인자로 활용하여 산발적 파킨슨병을 효과적으로 진단할 수 있는 정보제공방법 및 이 유전자를 활용한 산발적 파킨슨병의 치료기술을 개발하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for providing an information for effectively diagnosing sporadic Parkinson's disease using the novel three-dimensional specific marker gene TXNIP as an index factor, and a method for developing a treatment technique for sporadic Parkinson's disease using the gene.

도 1은 (A) 2개월 동안의 3D 오가노이드의 생성 단계의 Bright-field microscopy 이미지, (B) 다른 시점에서 다능성 마커(OCT4), 신경 원성 마커(SOX1) 및 도파민성 신경 마커(TH 및 VMAT2)의 qRT-PCR 분석결과(데이터는 평균 ± SEM을 나타냄. ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01), (C) 60일째에 중뇌 도파민성 뉴런의 존재를 확인하기 위해 MAP2, MASH1, TUJ1, VMAT2, TH, DAT 및 GIRK2에 대한 Immunofluorescence (스케일 바 = 50 μm), (D) 중뇌 발달과정의 도식적인 이미지(marginal zone(MZ)은 심실 영역(VZ)에서 radial glia 세포와 구별되는 중뇌 도파민성 뉴런을 포함), (E) 60일째에 MZ- 및 VZ- 유사 구역에서 MAP2 / MASH1 양성 세포의 퍼센트, (F) 1 내지 45일간의 qRT-PCR을 이용한 유전자 발현 프로파일링(빨간색과 녹색은 각각 유전자 발현 수준이 높고 낮음을 나타내고 샘플당 n = 3), (G) 중뇌 유사 3D 오가노이드에서 synapsin-RFP-양성 세포의 형광 활성화 셀 정렬 분석, (H, I) 액체 크로마토 그래피 - 질량 분석기 분석을 사용하여 중뇌 유사 3D 오가노이드에서 KCL-유도된 도파민 수준 (데이터는 평균±SEM을 나타냄. ANOVA, ** p <0.01), (J) 중뇌 유사 3D 오가노이드와 2D 오가노이드를 비교한 마이크로어레이 Gene set enrichment analysis 데이터를 나타낸 것이다.
도 2는 (A) LRRK2 - G2019S hiPSC에서 중뇌 유사 3D 오가노이드의 Immunofluorescence 염색 (스케일 바 = 100 μm), (B) 도파민성 신경 마커 TH, AADC 및 DAT에 관한 중뇌 유사 3D 오가노이드 및 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드의 qRT-PCR 분석 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3), (C) 중뇌 유사 3D 오가노이드 및 LRRK2 - G2019S 3D 오가노이드의 TH - 및 cleaved caspase - 3 - 양성인 세포의 Immunostaining (눈금 막대 = 20μm), (D) cleaved caspase - 3 / TH - 양성 세포의 중뇌 유사 3D 오가노이드와 0.5 mM MPTP로 처리한 LRRK2 - G2019S 3D 오가노이드에서의 비율 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3), (E, F) MPTP 처리 후 cleaved caspase - 3 수준의 증가를 보여주는 웨스턴 블랏 분석 결과 (데이터는 평균 ± SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01)를 나타낸 것이다.
도 3은 (A) 야생형 및 LRRK2 - G2019S 3D 오가노이드에서 pS129-α-synuclein-양성 puncta와 EEA1 양성 endosome의 colocalization 분석을 보여주는 대표 이미지 (눈금 막대 = 20μm), (B) 모든 EEA1 양성 점액 중에서 pS129-α-synuclein- 및 EEA1- 양성 점액의 백분율 (왼쪽), LRRK2-G2019S 3D 오가노이드에서 세포 당 pS129-α-synuclein / EEA1 양성 endosome의 수 (오른쪽) (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 시료 당 n = 10), (C) 야생형 및 LRRK2 - G2019S 3D 오가노이드의 Thioflavin T (50 μm) staining (화살표는 α-synuclein 침전물을 나타냄, 눈금 막대 = 20μm), (D) 야생형 및 LRRK2 - G2019S 3D 오가노이드의 모든 TH- 양성 세포 중 Thioflavin T 양성 세포의 비율 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3), (E) 60일 동안 중뇌 유사 3D 오가노이드에서 Thioflavin T 양성 침착물의 평균 면적을 정량화한 데이터 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, ** p <0.01, 시료 당 n = 5). (F, G) LRRK2 kinase 억제제(GSK2578215A, 1 μm의) 처리시 LRRK2 - G2019S 3D 오가노이드의 인산화 α-synuclein 올리고머 수준을 크게 감소시킴을 보여주는 데이터 (데이터는 평균 ± SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3). (H) LRRK2 kinase 억제제 GSK2578215A로 처리한 야생형 및 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드에서 도파민성 신경 마커 (TH, AADC 및 DAT)의 실시간 qPCR 분석 데이터 (데이터는 평균±SEM을 나타낸다, ANOVA, * p <0.05, 샘플 당 n = 3)를 나타낸 것이다.
도 4는 (A) 야생형 2D 오가노이드와 LRRK2-G2019S knock-in 2D 오가노이드, 야생형 3D 오가노이드와 LRRK2-G2019S knock-in 3D 오가노이드 를 비교하여 차별적으로 발현된 유전자의 중첩을 보여주는 벤 다이어그램 (벤 다이어그램에는 1.5배만큼 위 또는 아래로 조절된 유전자의 수가 제시됨), (B) 야생형 및 LRRK2-G2019S knock-in 조건 하의 마이크로어레이 분석에서 차별적 발현을 나타내는 3965 유전자의 히트맵 및 밀도 컬러 코드, (C) LRRK2-G2019S knock-in 3D 오가노이드와 야생형 3D 오가노이드(상단), LRRK0G2019S knock-in 2D 오가노이드와 야생형 2D 오가노이드(하단)를 비교한 마이크로어레이 데이터의 Scatter plot, (D) LRRK2-G2019S knock-in 3D 오가노이드와 야생형 3D 오가노이드, LRRK0G2019S knock-in 2D 오가노이드와 야생형 2D 오가노이드를 비교한 마이크로어레이 발현 데이터의 gene set enrichment analysis, (E) 파킨슨병 위험 인자와 관련된 TXNIP 단백질 상호 작용 네트워크의 그래프(빨간색은 높은 표현을 나타내고 파란색은 낮은 표현을 나타냄, 사각형 모양의 노드는 파킨슨병의 유전적 위험 요소가 있는 단백질을 나타냄)를 나타낸 것이다.
도 5는 (A) 마이크로어레이 및 실시간 qPCR 유전자 발현 데이터의 Validation, (B) LRRK2-G2019S knock-in 3D 오가노이드 및 중뇌 유사 3D 오가노이드에서의 TXNIP 발현의 실시간 qPCR 분석 데이터 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3), (C) TXNIP 발현을 대조군 및 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드를 대조군 및 LRRK-G2019S 2D 오가노이드와 비교한 실시간 qPCR 분석 데이터 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3), (D) 실시간 qPCR을 통해 TXNIP-shRNA로 처리된 LRRK2-G2019S knock-in 3D 오가노이드에서의 TXNIP 유전자 발현 데이터 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3), (E) TXNIP-shRNA로 처리된 LRRK2-G2019S knock-in 3D 오가노이드에서 pS129-α-synuclein의 웨스턴 블랏 분석은 pS129-α-synuclein 올리고머의 감소를 나타내는 데이터 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, 샘플 당 n = 3), (G) LRRK2-G2019S knock-in 3D 오가노이드의 LAMP1 및 pS129-α-synuclein puncta의 대표 immunofluorescence 이미지, (H, I) TXNIP-shRNA 처리시 pS129-α-synuclein inclusion의 감소를 나타내는 LAMP1+ 및 pS129-α-synuclein+ puncta의 정량 데이터 (데이터는 평균 ± SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, 1 샘플 당 n = 5)를 나타낸 것이다.
도 6은 (A) hiPSC에서 중뇌 유사 3D 오가노이드를 조직하는 개략도로서, 효과적이고 최적인 3D 오가노이드를 생성하기 위한 다양한 분화 프로토콜의 타임 라인 (B) 2개월 동안 3D 오가노이드 제조의 대표 immunofluorescence 이미지 (스케일 바 = 100μm), (C) 60일째 중뇌 유사 3D 오가노이드의 TUJ1, TH, VMAT2, DAT 및 GIRK2 양성 중뇌 도파민 신경 세포의 비율, (D) 중뇌 유사 3D 오가노이드 면역 침전물에서 AADC, PITX3, VMAT2 및 NURR1의 웨스턴 블랏 분석 결과, (E) 30일 및 60일에 성숙한 도파민성 신경 마커인 PITX3 및 AADC에 대한 대표 이미지를 나타낸 것이다.
도 7은 (A) 30일과 60일에 중뇌 유사 3D 오가노이드에서 neuromelanin 양성 세포를 보여주는 Fontana-masson 염색결과, (B) 중뇌 유사 3D 오가노이드에서 neuromelanin 양성 세포의 수를 정량화한 데이터 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 1 표본당 n = 3), (C) 연령 관련 유전자 ANLN, GAL35ST1, FAH, MBP, ACSL1 및 CLDN11은 중뇌 유사 3D 오가노이드에서 60일째에 증가함을 보여주는 데이터, (D) 태아의 뇌와 비교하여 노인의 뇌의 상당한 농축을 보여주는 마이크로어레이 데이터의 Gene set enrichment analysis (GSM2639572 및 GSM175904, http://www.brain-map.org), (E) 30일과 60일에 중뇌 유사 3D 오가노이드에서의 히스톤 H2AX 인산화(γH2AX)의 면역 염색 (스케일 막대 = 50 ㎛), (F) 중뇌 유사 3D 오가노이드에서의 히스톤 H2AX 인산화 양성 세포의 비율 (데이터는 평균 ± SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, 1 샘플 당 n = 3), (G, H) 60일 째 중뇌 유사 오가노이드에서 히스톤 H2AX 인산화 단백질의 발현이 증가함을 보여주는 데이터 (데이터는 평균 ± SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01)를 나타낸 것이다.
도 8은 (A) 3D 오가노이드와 2D 오가노이드에서 MAP2- 및 TH- 양성 인 도파민성 뉴런의 대표 immunofluorescence 이미지 (스케일 바 = 100μm), (B) 3D 및 2D 오가노이드의 모든 DAPI 양성 세포 중 TH 및 MAP2 양성 세포의 수를 20일 동안 정량화한 데이터 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3), (C) 20일에 연결 마커 AADC, CHAT 및 MAPT와 성상 세포 마커 GFAP, S100B 및 ALDH1L1의 표현의 실시간 qPCR 분석 데이터 (데이터는 평균±SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3), (D) 중뇌 유사 3D 오가노이드 및 2D 오가노이드를 비교하는 마이크로 어레이 발현 데이터의 scatter plot, (E) 중뇌 유사 3D 오가노이드 및 2D 오가노이드에서의 생물학적 과정에 대한 유전자 온톨로지 분석, (F) 2D 오가노이드와 비교하여 중뇌 유사 3D 오가노이드의 인간 뇌 조직, 대뇌 피질 및 선조체의 상당한 농축을 보여주는 마이크로 어레이 데이터의 유전자 세트 농축 분석 데이터를 나타낸 것이다.
도 9는 (A) 인간 LRRK2 유전자 내의 유전자좌를 표적으로 하는 Cas9의 서열 (단일 가이드 RNA 표적 site는 파란색으로 표시하고 인접한 5'- NGG protospacer는 빨간색으로 표시됨. 화살표는 LRRK2-G2019S 돌연변이 사이트를 나타냄), (B) 단일 가이드 RNA에 의한 Cas9 표적 부위의 변형을 보여주는 SURVEYOR mutation detection assay gel, (C) CRISPR-Cas9가 표적으로 하는 인간 LRRK2 유전자의 indels의 대표적인 서열 (삭제는 dash로 표시), (D) LRRK2-G2019S 돌연변이 site를 포함한 donor 벡터의 도식적 표현, (E) Cas9 LRRK2- 표적화 및 donor 플라스미드 도입 후의 LRRK2 유전자의 엑손 41에서 G2019S 돌연변이 site를 보여주는 Sanger sequencing, (F) puromycin 내성 hiPSC 콜로니를 증폭하기 위해 puromycin 특이적 프라이머를 사용하여 PCR 산물의 대표적인 이미지 (CRE로 형질 전환된 hiPSC 콜로니는 (D)에 나타낸 적절한 프라이머에 의해 확인됨), (G) 정상세포 및 LRRK2-G2019S 표적 hiPSC 중 다능성 표지자 SOX2, NANOG, TRA1-60, OCT4 및 SSEA1에 양성인 콜로니의 대표적인 면역 형광 이미지 (스케일 바 = 100μm), (H) pluripotency 마커 OCT4, SOX2, NANOG 및 REX1에 대한 정상 hiPSC 및 LRRK2-G2019S hiPSC의 정량적 RT-PCR 분석 (데이터는 평균 ± SEM을 나타냄, ANOVA, 샘플 당 n = 3). (I) 정상 hiPSC 및 LRRK2-G2019S hiPSC의 AP 염색, (J) 정상 hiPSC와 LRRK2-G2019S hiPSC 사이의 알칼리성 포스파타제 양성 클론의 수의 정량화 데이터를 나타낸 것이다.
도 10은 (A) 대조군 및 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드의 Bright-field images (눈금 막대 = 1mm), (B) 45일째 대조군 및 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드의 크기 측정 결과, (C) 30일째 대조군 및 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드에서 pluripotency 마커 (OCT4 및 NANOG) 발현의 실시간 qPCR 분석 데이터 (데이터는 평균 ± SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3). (D) qRT - PCR을 사용하여 대조군 및 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드의 도파민성 연결 마커 TH, AADC 및 DAT의 상대적인 발현량, (E) 60일째에 신경 마커 (VMAT2, synapsin1 및 GAP43) 및 성상 세포 마커 (S100B)에 대한 대조군 및 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드의 정량적 RT-PCR 분석 데이터 (데이터는 평균 ± SEM을 나타냄, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, 1 표본 당 n = 3)를 나타낸 것이다.
도 11은 대조군 및 LRRK2-G2019S 2D 오가노이드에 대비한 대조군 및 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드의 성숙한 연결 마커 NURR1, PITX3, EN1, TH 및 MAPT의 상대적인 발현량 (데이터는 평균 ± SEM을 나타냄, ANOVA, 샘플 당 n = 3)을 나타낸 것이다.
도 12는 (A) LRRK2-G2019S knock-in 2D 오가노이드와 야생형 2D 오가노이드에 대한 마이크로어레이 발현 데이터의 gene set enrichment analysis, (B)LRRK2-G2019S 3D 오가노이드의 TXNIP 단백질 상호 작용 네트워크의 그래프 (빨간색 원은 높은 표현을 나타내고 파란색 원은 낮은 표현을 나타냄)를 나타낸 것이다.
도 13은 (A) 40일째에 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드를 발현하는 돌연변이 synuclein에서 TH 및 α-synuclein의 면역 염색 (스케일 막대 = 50μm), (B) LRRK2-G2019S 3D 오가노이드를 발현하는 돌연변이 synuclein에서 Lewy bodies와 Lewy neurites의 정량 데이터, (C, D) 40일째에 LRRK2-G2019S 오가노이드를 발현하는 돌연변이 synuclein의 TH 및 pS129-α-synuclein의 면역 염색 및 정량화 데이터 (스케일 바 = 50μm), (E, F) 40일째에 LRRK2-G2019S 오가노이드를 발현하는 돌연변이 synuclein에서 pS129-α-synuclein 올리고머의 증가를 나타내는 웨스턴 블랏 분석 데이터를 나타내는 것이다.
1 shows (A) Bright-field microscopy images of the generation of 3D organoids for 2 months, (B) pluripotency markers (OCT4), neurogenic markers (SOX1) and dopaminergic nerve markers (TH and VRT2) qRT-PCR analysis results (data represent mean ± SEM. ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01), (C) MAP2, MASH1 to confirm the presence of midbrain dopaminergic neurons at day 60 , Immunofluorescence (scale bar = 50 μm) for TUJ1, VMAT2, TH, DAT and GIRK2, (D) Schematic image of midbrain development (marginal zone (MZ) is distinguished from radial glia cells in ventricular zone (VZ)) Including midbrain dopaminergic neurons), (E) percent of MAP2 / MASH1 positive cells in MZ- and VZ-like regions on day 60, (F) gene expression profiling using qRT-PCR between 1 and 45 days Green indicates high and low gene expression levels, respectively, and synapsin-RFP-positive in midbrain-like 3D organoids (n = 3) and (G) per sample. KCL-induced dopamine levels in midbrain-like 3D organoids using fluorescence activated cell sorting analysis of cells, (H, I) liquid chromatography-mass spectrometry analysis (data show mean ± SEM. ANOVA, ** p < 0.01), (J) Microarray Gene set enrichment analysis data comparing midbrain-like 3D organoids and 2D organoids.
FIG. 2 shows (A) Immunofluorescence staining of midbrain-like 3D organoids in LRRK2-G2019S hiPSC (scale bar = 100 μm), (B) midbrain-like 3D organoid and LRRK2-G2019S for dopaminergic neuron markers TH, AADC and DAT QRT-PCR analysis of 3D organoids (data shows mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 3 per sample), (C) midbrain-like 3D organoids and LRRK2-G2019S Immunostaining of TH- and cleaved caspase-3-positive cells of 3D organoids (scale bar = 20 μm), (D) midbrain-like 3D organoids of cleaved caspase-3 / TH-positive cells and LRRK2 − treated with 0.5 mM MPTP Proportions in G2019S 3D organoids (data show mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 3 per sample), (E, F) cleaved caspase-3 levels after MPTP treatment Western blot analysis showing an increase of (data show mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01).
Figure 3 (A) Representative images showing colocalization analysis of pS129-α-synuclein-positive puncta and EEA1-positive endosome in wild-type and LRRK2-G2019S 3D organoids (scale bar = 20 μm), (B) pS129 among all EEA1-positive mucus Percentage of -α-synuclein- and EEA1-positive mucus (left), number of pS129-α-synuclein / EEA1-positive endosome per cell (right) in LRRK2-G2019S 3D organoids (data shows mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 10 per sample), (C) Thioflavin T (50 μm) staining of wild-type and LRRK2-G2019S 3D organoids (arrow indicates α-synuclein precipitate, scale bar = 20 μm), (D) Proportion of Thioflavin T positive cells among all TH-positive cells of wild-type and LRRK2-G2019S 3D organoids (data shows mean ± SEM, ANOVA, ** p <0.01, n = 3 per sample) ), (E) Quantifying the average area of Thioflavin T positive deposits in midbrain-like 3D organoids for 60 days Vector (data represent the mean ± SEM, ANOVA, ** p <0.01, n = 5 per sample). Data showing significantly reduced phosphorylated α-synuclein oligomer levels of LRRK2-G2019S 3D organoids when treated with (F, G) LRRK2 kinase inhibitor (GSK2578215A, 1 μm) (data show mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 3 per sample). (H) Real-time qPCR analysis data of dopaminergic neural markers (TH, AADC and DAT) in wild-type and LRRK2-G2019S 3D organoids treated with LRRK2 kinase inhibitor GSK2578215A (data show mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05 , N = 3) per sample.
4 is a Venn diagram (A) comparing the wild type 2D organoid and LRRK2-G2019S knock-in 2D organoid, wild type 3D organoid and LRRK2-G2019S knock-in 3D organoid to show the overlap of differentially expressed genes. Venn diagrams show the number of genes regulated up or down by 1.5-fold), (B) heatmap and density color codes of 3965 genes that show differential expression in microarray analysis under wild-type and LRRK2-G2019S knock-in conditions ( C) Scatter plot of microarray data comparing LRRK2-G2019S knock-in 3D organoids and wild-type 3D organoids (top), LRRK0G2019S knock-in 2D organoids and wild-type 2D organoids (bottom), (D) LRRK2- Gene set enrichment analysis of microarray expression data comparing G2019S knock-in 3D organoid and wild-type 3D organoid, LRRK0G2019S knock-in 2D organoid and wild-type 2D organoid, (E) Graph of TXNIP protein interaction network related to Parkinson's disease risk factors (red indicates high expression and blue indicates low expression; square nodes represent proteins with genetic risk factors for Parkinson's disease) will be.
5 shows (A) Validation of microarray and real-time qPCR gene expression data, (B) Real-time qPCR analysis data of TXNIP expression in LRRK2-G2019S knock-in 3D organoids and midbrain-like 3D organoids (data is mean ± SEM , ANOVA, ** p <0.01, n = 3 per sample, (C) real-time qPCR analysis data comparing TXNIP expression to control and LRRK2-G2019S 3D organoids to control and LRRK-G2019S 2D organoids ( Data show mean ± SEM, ANOVA, ** p <0.01, n = 3 per sample), (D) TXNIP gene in LRRK2-G2019S knock-in 3D organoid treated with TXNIP-shRNA via real time qPCR Expression data (data represent mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 3 per sample), (E) LRRK2-G2019S knock-in 3D organoids treated with TXNIP-shRNA Western blot analysis of pS129-α-synuclein in the data indicates a decrease in pS129-α-synuclein oligomer (data is mean ± SEM , ANOVA, * p <0.05, n = 3) per sample, (G) representative immunofluorescence images of LAMP1 and pS129-α-synuclein puncta of LRRK2-G2019S knock-in 3D organoids, (H, I) TXNIP- Quantitative data of LAMP1 + and pS129-α-synuclein + puncta showing a decrease in pS129-α-synuclein inclusion upon shRNA treatment (data shows mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, n = 5 per sample) .
6 (A) Schematic diagram of organizing midbrain-like 3D organoids in hiPSC, timeline of various differentiation protocols for generating effective and optimal 3D organoids (B) Representative immunofluorescence images of 3D organoid preparation for 2 months (Scale bar = 100 μm), (C) TUJ1, TH, VMAT2, DAT and GIRK2 positive midbrain dopamine neurons in midbrain-like 3D organoids on day 60, (D) AADC, PITX3, in midbrain-like 3D organoid immune precipitates Western blot analysis of VMAT2 and NURR1 shows representative images for the mature dopaminergic neuron markers PITX3 and AADC at 30 and 60 days.
7 shows (A) Fontana-masson staining showing neuromelanin-positive cells in midbrain-like 3D organoids on days 30 and 60; (B) Data quantifying the number of neuromelanin-positive cells in midbrain-like 3D organoids (data is average ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 3 per sample), (C) age-related genes ANLN, GAL35ST1, FAH, MBP, ACSL1 and CLDN11 in midbrain-like 3D organoids Data showing increase at day 60, (D) Gene set enrichment analysis of microarray data showing significant enrichment of the brain of the elderly compared to the fetal brain (GSM2639572 and GSM175904, http://www.brain-map.org ), (E) immunostaining of histone H2AX phosphorylation (γH2AX) in midbrain-like 3D organoids on days 30 and 60 (scale bar = 50 μm), (F) of histone H2AX phosphorylation positive cells in midbrain-like 3D organoids Ratio (data represents mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, 1 N = 3 per plate, (G, H) Data showing increased expression of histone H2AX phosphorylated protein in midbrain-like organoids on day 60 (data show mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01).
Figure 8 shows (A) representative immunofluorescence images of MAP2- and TH-positive phosphorylated dopaminergic neurons in 3D organoids and 2D organoids (scale bar = 100 μm), (B) TH among all DAPI positive cells of 3D and 2D organoids And data quantifying the number of MAP2 positive cells over 20 days (data show mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 3 per sample), (C) linked to 20 days Real-time qPCR analysis data of the expression of markers AADC, CHAT and MAPT and astrocyte markers GFAP, S100B and ALDH1L1 (data indicates mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 3 per sample ), (D) scatter plot of microarray expression data comparing midbrain-like 3D organoids and 2D organoids, (E) gene ontology analysis of biological processes in midbrain-like 3D organoids and 2D organoids, (F) Human brain tissue, cerebral cortex of midbrain-like 3D organoids compared to 2D organoids Gene set of striatal microarray data showing a substantial enrichment of the concentration shows an analysis of data.
Figure 9 shows (A) the sequence of Cas9 that targets the locus in the human LRRK2 gene (single guide RNA target site in blue and adjacent 5'- NGG protospacer in red. Arrows indicate LRRK2-G2019S mutation sites) (B) SURVEYOR mutation detection assay gel showing modification of Cas9 target site by single guide RNA, (C) representative sequence of indels of human LRRK2 gene targeted by CRISPR-Cas9 (delete is indicated by dash), (D A) Schematic representation of a donor vector containing LRRK2-G2019S mutation site, (E) Sanger sequencing showing G2019S mutation site at exon 41 of LRRK2 gene after Cas9 LRRK2- targeting and donor plasmid introduction, (F) Amplifying puromycin resistant hiPSC colonies Representative images of PCR products using puromycin specific primers (hiPSC colonies transformed with CRE are appropriate primers shown in (D) (I) representative immunofluorescence images of colonies positive for pluripotency markers SOX2, NANOG, TRA1-60, OCT4 and SSEA1 (scale bar = 100 μm), (H) pluripotency in normal cells and LRRK2-G2019S target hiPSCs Quantitative RT-PCR analysis of normal hiPSCs and LRRK2-G2019S hiPSCs for markers OCT4, SOX2, NANOG and REX1 (data show mean ± SEM, ANOVA, n = 3 per sample). AP staining of (I) normal hiPSC and LRRK2-G2019S hiPSC, (J) quantification data of the number of alkaline phosphatase positive clones between normal hiPSC and LRRK2-G2019S hiPSC.
10 shows (A) Bright-field images of control and LRRK2-G2019S 3D organoids (scale bar = 1 mm), (B) Size measurement results of control and LRRK2-G2019S 3D organoids on day 45, (C) control on day 30 And real-time qPCR analysis data of pluripotency markers (OCT4 and NANOG) expression in LRRK2-G2019S 3D organoids (data shows mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 3 per sample) . (D) Relative expression levels of dopaminergic linkage markers TH, AADC and DAT in control and LRRK2-G2019S 3D organoids using qRT-PCR, (E) Neural markers (VMAT2, synapsin1 and GAP43) and astrocytes on day 60 Quantitative RT-PCR analysis data of control and LRRK2-G2019S 3D organoids for marker (S100B) (data show mean ± SEM, ANOVA, * p <0.05, ** p <0.01, n = 3 per sample) It is shown.
FIG. 11 shows the relative expression levels of the mature linkage markers NURR1, PITX3, EN1, TH and MAPT of the control and LRRK2-G2019S 3D organoids versus the control and LRRK2-G2019S 2D organoids (data shows mean ± SEM, ANOVA, N = 3) per sample.
(A) Gene set enrichment analysis of microarray expression data for LRRK2-G2019S knock-in 2D organoid and wild type 2D organoid, (B) Graph of TXNIP protein interaction network of LRRK2-G2019S 3D organoid ( Red circles represent high representations and blue circles represent low representations.
Figure 13 shows (A) immunostaining of TH and α-synuclein in mutant synuclein expressing LRRK2-G2019S 3D organoid at day 40 (scale bar = 50 μm), (B) mutant synuclein expressing LRRK2-G2019S 3D organoid Quantitative data of Lewy bodies and Lewy neurites in (C, D) immunostaining and quantification data of TH and pS129-α-synuclein of mutant synuclein expressing LRRK2-G2019S organoids on day 40 (scale bar = 50 μm), ( E, F) Western blot analysis data showing an increase in pS129-α-synuclein oligomer in mutant synuclein expressing LRRK2-G2019S organoid on day 40.

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

본 발명은 환자의 시료 및 대조군의 시료로부터 TXNIP 유전자의 mRNA 또는 단백질의 발현 정도를 측정하는 단계; 상기 측정된 발현 정도를 서로 비교하는 단계; 및 상기 환자의 발현 정도가 대조군의 발현 정도보다 높은 경우 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병의 발병 위험성 예측 또는 발병 확정을 위한 정보제공방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of measuring the expression level of mRNA or protein of the TXNIP gene from the sample of the patient and the control sample; Comparing the measured expression levels with each other; And when the expression level of the patient is higher than the expression level of the control group provides an information providing method for predicting the risk or confirm the onset risk of sporadic Parkinson's disease derived from LRRK2-G2019S mutation.

상기 TXNIP 유전자(서열번호 1)는 본 발명을 통해 제시하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병(이하, 산발적 파킨슨병)이 발병할 위험성 예측 또는 발병을 확정할 수 있는 신규한 지표인자로서, 상기 지표인자의 발현량이 높을수록 산발적 파킨슨병이 발병할 위험성이 높음을 예측하거나 발병을 확정할 수 있다.The TXNIP gene (SEQ ID NO: 1) is a novel indicator that can determine the risk or predict the onset of sporadic Parkinson's disease (hereinafter, sporadic Parkinson's disease) derived from the LRRK2-G2019S mutation presented through the present invention, the indicator The higher the expression level of the factor, the higher the risk of developing sporadic Parkinson's disease can be predicted or confirmed.

상기 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병은 유전자 염기서열상 돌연변이로 인해 최종 번역 산물인 kinase 단백질의 Glycine 대신 Serine으로 치환되는 형태(G2019S)일 수 있다. 이러한 경우, LRRK2 kinase의 활성이 상향조절되어 신경세포의 퇴화를 유발함으로써 산발적 파킨슨병을 유발할 수 있다. The sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutation may be a form (G2019S) substituted with Serine instead of Glycine of the kinase protein, which is a final translation product due to a gene sequence mutation. In this case, the activity of LRRK2 kinase is upregulated to induce neuronal degeneration, which can lead to sporadic Parkinson's disease.

상기 환자의 시료 및 대조군의 시료는 생물학적 시료로서 본 발명의 지표인자의 발현이 검출될 수 있는 개체로부터 얻어지는 모든 시료를 의미하는 것으로서, 상기 생물학적 시료는 생검(biopsy), 혈액 및 피부 조직으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으나 특별히 이에 제한되지 아니하고, 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 처리하여 준비될 수 있다.The sample of the patient and the sample of the control group refers to all samples obtained from an individual in which the expression of the indicator factor of the present invention can be detected as a biological sample, wherein the biological sample is a group consisting of biopsy, blood and skin tissue. It may be any one selected from, but is not particularly limited thereto, and may be prepared by treating by a method commonly used in the art.

상기 지표인자의 발현정도를 측정하는 방법으로서 지표인자의 전사물질인 TXNIP mRNA의 시료 내 농도 또는 상기 지표인자의 최종 번역물질인 TXNIP 단백질의 시료 내 농도를 측정하는 방법을 택할 수 있으나, 이에 제한되지 아니하고, 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 택하여 수행할 수 있다.As a method of measuring the expression level of the indicator factor, a method of measuring the concentration in the sample of the transcription factor TXNIP mRNA or the sample translation of the TXNIP protein as the final translation material of the indicator factor may be selected, but is not limited thereto. Instead, it may be carried out by taking the method commonly used in the art.

상기 TXNIP mRNA의 시료 내 농도를 측정하는 방법으로서 역전사효소 중합효소반응(RT-PCR), 경쟁적 역전사효소 중합효소반응(Competitive RT-PCR), 실시간 역전사효소 중합효소반응(Real-time RT-PCR), RNase 보호 분석법(RPA; RNase protection assay), 노던 블랏팅 (Northern blotting) 및 DNA 칩 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As a method of measuring the concentration in the sample of the TXNIP mRNA reverse transcriptase polymerase reaction (RT-PCR), competitive reverse transcriptase polymerase reaction (Competitive RT-PCR), real-time reverse transcriptase polymerase reaction (Real-time RT-PCR) , RNase protection assay (RPA), Northern blotting, and DNA chips, but are not limited thereto.

상기 TXNIP 단백질의 시료 내 농도를 측정하는 방법으로서 상기 단백질에 대하여 특이적으로 결합하는 항체를 이용하여 단백질의 양을 확인할 수 있다. 이를 위한 분석 방법으로는 면역탁본검사, ELISA(enzyme linked immunosorbent assay), 방사선면역분석(RIA: Radioimmunoassay), 방사 면역 확산법(radioimmunodiffusion), 오우크테로니(Ouchterlony) 면역 확산법, 로케트(rocket) 면역전기영동, 조직면역 염색(immunohistochemistry), 면역침전 분석법(Immunoprecipitation Assay), 보체 고정 분석법(Complement Fixation Assay), FACS(fluorescence-activated cell sorting) 및 단백질 칩(protein chip) 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As a method of measuring the concentration of the TXNIP protein in the sample, the amount of the protein can be confirmed using an antibody that specifically binds to the protein. Analytical methods for this include immunoassay, ELISA (enzyme linked immunosorbent assay), radioimmunoassay (RIA), radioimmunodiffusion, Ouchterlony immunodiffusion, rocket immunoelectric Immobilohistochemistry, immunoprecipitation assays, complement fixation assays, fluorescence-activated cell sorting, and protein chips are not limited thereto. .

본 발명의 정보제공방법은 상기 방법에 따라 TXNIP 지표인자의 발현량을 산발적 파킨슨병 의심환자의 시료 및 대조군(비의심환자)의 시료로부터 각각 측정하고, 상기 측정한 결과들을 서로 비교한 후, 상기 지표인자의 발현량이 의심환자의 시료에서 대조군의 시료보다 높게 측정되는 경우 산발적 파킨슨병이 발병할 위험성이 높음을 예측하거나 산발적 파킨슨병의 발병을 확정할 수 있고, 상기 지표인자의 발현량이 의심환자의 시료에서 대조군의 시료보다 비슷하거나 낮게 측정되는 경우 산발적 파킨슨병이 발명할 위험성이 낮음을 예측하거나 산발적 파킨슨병이 발병되지 아니함을 확정할 수 있는 정보를 제공할 수 있다.In the information providing method of the present invention, the expression level of the TXNIP indicator factor is measured from a sample of a suspected sporadic Parkinson's disease and a sample of a control group (unsuspected patient) according to the above method, and the results are compared with each other. When the expression level of the indicator factor is measured higher than that of the control group in the suspected patient's sample, the risk of developing sporadic Parkinson's disease may be predicted or the occurrence of sporadic Parkinson's disease may be confirmed, and the expression factor of the indicator factor may be If the sample is measured to be similar or lower than the control sample, it may provide information to predict that sporadic Parkinson's disease is less likely to be invented or to confirm that sporadic Parkinson's disease does not develop.

본 발명은 TXNIP 유전자를 발현하는 유도만능줄기세포 유래 중뇌 유사 산발적 파킨슨병 3D 오가노이드에 피검물질을 처리하는 단계; 상기 오가노이드의 상기 유전자의 발현 정도를 측정하는 단계; 및 상기 피검물질의 처리 전 대비 상기 유전자의 발현이 감소되면, 상기 피검물질을 산발적 파킨슨병 예방 또는 치료제로 선별하는 단계;를 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병 예방 또는 치료제 후보 물질의 스크리닝 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of treating a test substance to induced pluripotent stem cell-derived midbrain-like sporadic Parkinson's disease 3D organoid expressing TXNIP gene; Measuring the expression level of the gene of the organoid; And if the expression of the gene is reduced before the treatment of the test substance, selecting the test substance as a preventive or therapeutic agent for sporadic Parkinson's disease; and screening method for a candidate agent for preventing or treating sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutation To provide.

상기 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병은 유전자 염기서열상 돌연변이로 인해 최종 번역 산물인 kinase 단백질의 Glycine 대신 Serine으로 치환되는 형태(G2019S)일 수 있다. 이러한 경우, LRRK2 kinase의 활성이 상향조절되어 신경세포의 퇴화를 유발함으로써 산발적 파킨슨병을 유발할 수 있다.The sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutation may be a form (G2019S) substituted with Serine instead of Glycine of the kinase protein, which is a final translation product due to a gene sequence mutation. In this case, the activity of LRRK2 kinase is upregulated to induce neuronal degeneration, which can lead to sporadic Parkinson's disease.

상기 LRRK2 돌연변이의 형태는 일부 염기서열의 치환 또는 결실을 통한 G2019S 돌연변이의 도입일 수 있고, 이는 CRISPR/Cas9 유전자 가위를 이용하여 도입할 수 있으나 이에 제한되지 아니하고, 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 택하여 수행할 수 있다.The form of the LRRK2 mutation may be the introduction of a G2019S mutation through substitution or deletion of some nucleotide sequences, which may be introduced using CRISPR / Cas9 gene scissors, but are not limited thereto, and are commonly used in the art. This can be done by any method chosen.

상기 오가노이드는 LRRK2(서열번호 2)의 유전자 돌연변이가 도입된 유도만능줄기세포를 3차원 배양방법으로 배양하여 제작된 오가노이드일 수 있고, 상기 오가노이드는 2차원(2 dimensional) 또는 3차원(3 dimensional) 오가노이드일 수 있으나, 세포와 세포의 기능이 좀 더 잘 배열되고 기능성을 가지는 실제 장기와 보다 유사한 3차원 배양방법으로 배양된 3차원 오가노이드(3D 오가노이드)일 수 있다.The organoid may be an organoid prepared by culturing induced pluripotent stem cells into which a gene mutation of LRRK2 (SEQ ID NO: 2) is introduced by a three-dimensional culture method, and the organoid may be two-dimensional or three-dimensional ( It may be a three-dimensional organoid, but may be a three-dimensional organoid (3D organoid) cultured in a three-dimensional culture method more similar to the actual organs having better alignment and functionality of cells and cells.

상기 피검물질은 새롭게 합성된 또는 공지된 화합물로 파킨슨병의 예방 또는 치료에 효과를 나타낼 것으로 기대되는 물질을 제한 없이 포함할 수 있고, 예를 들어 핵산, 뉴클레오티드, 단백질, 펩타이드, 아미노산, 당, 지질 및 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 아니한다.The test substance may be a newly synthesized or known compound and may include, without limitation, a substance which is expected to be effective in preventing or treating Parkinson's disease, for example, nucleic acid, nucleotides, proteins, peptides, amino acids, sugars, lipids. And at least one selected from the group consisting of compounds, but is not particularly limited thereto.

본 발명의 스크리닝 방법은 상기 피검물질을 상기 시료에 피검물질인 산발적 파킨슨병 치료제 후보약물을 투여하여 본 발명의 지표인자인 TXNIP의 발현수준을 측정한 후, 상기 피검물질의 처리 전 대비 상기 유전자의 발현이 감소하면, 상기 피검물질을 산발적 파킨슨병 예방 또는 치료제로 선별하고, 상기 피검물질의 처리 전 대비 상기 유전자의 발현이 변함 없거나 발현이 증가하면, 상기 피검물질을 산발적 파킨슨병 예방 또는 치료제로 선별하지 아니함으로써 산발적 파킨슨병 예방 또는 치료제 후보 물질을 스크리닝할 수 있다.In the screening method of the present invention, after the test substance is administered to the sample, a candidate drug for the treatment of sporadic Parkinson's disease, the expression level of TXNIP, which is an index factor of the present invention, is measured, and before the treatment of the test substance, When the expression decreases, the test substance is selected as a prophylactic or therapeutic agent for sporadic Parkinson's disease, and when the expression of the gene is unchanged or the expression is increased compared to before the treatment of the test substance, the test substance is selected as an agent for preventing or treating sporadic Parkinson's disease. Otherwise, candidate candidates for preventing or treating sporadic Parkinson's disease can be screened.

본 발명은 서열번호 4의 서열로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for preventing or treating sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutations comprising an oligonucleotide consisting of the sequence of SEQ ID NO: 4.

"치료"는 이롭거나 바람직한 임상적 결과를 수득하기 위한 접근을 의미한다. 본 발명의 목적을 위해서, 이롭거나 바람직한 임상적 결과는 비제한적으로, 증상의 완화, 질병 범위의 감소, 질병 상태의 안정화 (즉, 악화되지 않음), 질병 진행의 지연 또는 속도의 감소, 질병 상태의 개선 또는 일시적 완화 및 경감 (부분적이거나 전체적으로), 검출가능하거나 또는 검출되지 않거나의 여부를 포함한다. 또한, "치료"는 치료를 받지 않았을 때 예상되는 생존율과 비교하여 생존율을 늘이는 것을 의미할 수도 있다. 치료는 치료학적 치료 및 예방적 또는 예방조치 방법 모두를 가리킨다. 상기 치료들은 예방되는 장애뿐만 아니라 이미 발생한 장애에 있어서 요구되는 치료를 포함한다."Treatment" means an approach to obtain beneficial or desirable clinical results. For the purposes of the present invention, beneficial or desirable clinical outcomes include, but are not limited to, alleviation of symptoms, reduction of disease range, stabilization of disease state (ie, not worsening), delay or slowing of disease progression, disease state Improvement or temporary mitigation and alleviation (partially or wholly), detectable or not detected. "Treatment" may also mean increasing survival compared to expected survival when untreated. Treatment refers to both therapeutic treatment and prophylactic or preventive measures. Such treatments include not only the disorders to be prevented but also the treatments required for already occurring disorders.

"예방"은 관련 질환의 발병을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다. 본원의 조성물은 초기 증상, 또는 나타나기 전에 투여할 경우 관련 질환을 예방할 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다."Prevention" means any action that inhibits or delays the development of a related disease. It will be apparent to those skilled in the art that the compositions herein can prevent the initial symptoms, or related diseases, if administered before they appear.

상기 TXNIP 유전자의 발현을 억제하는 물질은 저분자량 약물, 유전자 약물, 단백질 약물, 추출물, 핵산, 뉴클레오티드, 단백질, 펩타이드, 항체, RNA, DNA, PNA, 압타머, 화학약품, 효소, 아미노산, 당, 지질, 화합물(천연화합물 및/또는 합성화합물) 및 이들을 구성하는 요소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, TXNIP 유전자의 발현 억제능을 가진 물질이라면 특별히 제한되지 아니한다.Substances that inhibit the expression of the TXNIP gene include low molecular weight drugs, genetic drugs, protein drugs, extracts, nucleic acids, nucleotides, proteins, peptides, antibodies, RNA, DNA, PNA, aptamers, chemicals, enzymes, amino acids, sugars, It may be at least one selected from the group consisting of lipids, compounds (natural compounds and / or synthetic compounds) and constituent elements thereof, but is not particularly limited as long as it has a substance capable of inhibiting the expression of the TXNIP gene.

상기 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병은 유전자 염기서열상 돌연변이로 인해 최종 번역 산물인 kinase 단백질의 Glycine 대신 Serine으로 치환되는 형태(G2019S)일 수 있다. 이러한 경우, LRRK2 kinase의 활성이 상향조절되어 신경세포의 퇴화를 유발함으로써 산발적 파킨슨병을 유발할 수 있다.The sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutation may be a form (G2019S) substituted with Serine instead of Glycine of the kinase protein, which is a final translation product due to a gene sequence mutation. In this case, the activity of LRRK2 kinase is upregulated to induce neuronal degeneration, which can lead to sporadic Parkinson's disease.

상기 올리고뉴클레오티드는 서열번호 4의 서열로 이루어진 것일 수 있는데, 이는 TXNIP 유전자의 전사체인 TXNIP mRNA에 상보적으로 결합하여 RISC 복합체를 형성함으로써 mRNA를 파괴하는 RNAi에 의해 TXNIP 유전자의 발현을 억제한다.The oligonucleotide may be composed of the sequence of SEQ ID NO: 4, which inhibits the expression of the TXNIP gene by RNAi that destroys the mRNA by binding complementarily to TXNIP mRNA, which is a transcript of the TXNIP gene, to form a RISC complex.

상기 올리고뉴클레오티드는 이를 구성하는 핵산 분자의 작용성 등가물, 예를 들어, 상기 올리고뉴클레오티드의 일부 염기서열이 결실(deletion), 치환(substitution) 또는 삽입(insertion)에 의해 변형되었지만, 상기 올리고뉴클레오티드와 기능적으로 동일한 작용을 할 수 있는 변이체(variants)를 포함하는 개념이다.The oligonucleotide is functionally equivalent to the oligonucleotide although the functional equivalent of the nucleic acid molecule constituting it, eg, some nucleotide sequence of the oligonucleotide, has been modified by deletion, substitution or insertion. The idea is to include variants that can do the same thing.

상기 올리고뉴클레오티드는 표준 분자 생물학 기술, 예를 들어 화학적 합성 방법 또는 재조합 방법을 이용하여 분리 또는 제조하거나, 시판되는 것을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 상기 올리고뉴클레오티드 자체뿐만 아니라, 세포 내에서 상기 올리고뉴클레오티드의 발현율을 증가시킬 수 있는 기타의 물질, 예를 들어 화합물, 천연물, 신규 단백질 등을 포함할 수 있다.The oligonucleotides may be isolated or prepared using standard molecular biology techniques such as chemical synthesis or recombinant methods, or may be commercially available. In addition, the composition of the present invention may include not only the oligonucleotide itself, but also other substances capable of increasing the expression rate of the oligonucleotide in cells, such as compounds, natural products, novel proteins, and the like.

한편, 상기 올리고뉴클레오티드는 세포 내 발현을 위한 벡터에 포함되어 제공될 수 있다.On the other hand, the oligonucleotide may be provided included in a vector for intracellular expression.

상기 올리고뉴클레오티드는 DNA 및 DEAE-덱스트란의 복합체, DNA 및 핵 단백질의 복합체, DNA 및 지질의 복합체 등의 다양한 형질전환 기술을 이용하여 세포 내로 도입시킬 수 있는데, 이를 위해 상기 올리고뉴클레오티드는 세포 내로의 효율적인 도입을 가능하게 하는 전달체 내에 포함된 형태일 수 있다. 상기 전달체는 바람직하게는 벡터이며, 바이러스 벡터 및 비바이러스 벡터 모두 사용 가능하다. 바이러스 벡터(viral vector)로서 예를 들면, 렌티바이러스(lentivirus), 레트로바이러스(retrovirus), 아데노바이러스(adenovirus), 허피스바이러스(herpes virus) 및 아비폭스바이러스(avipox virus) 벡터 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 렌티바이러스 벡터이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 렌티바이러스는 레트로바이러스의 일종으로 핵공(nucleopore)이나 완전한 핵막으로의 능동도입을 가능하게 하는 사전-통합 복합체(바이러스 "쉘(shell)")의 친핵성으로 인해 분열 세포 뿐만 아니라 미분열 세포도 감염시킬 수 있는 특징이 있다.The oligonucleotides can be introduced into cells using a variety of transformation techniques, such as complexes of DNA and DEAE-dextran, complexes of DNA and nuclear proteins, complexes of DNA and lipids, and for this purpose the oligonucleotides are introduced into cells. It may be in a form contained within the carrier to enable efficient introduction. The carrier is preferably a vector, and both viral and non-viral vectors can be used. As a viral vector, for example, lentiviruses, retroviruses, adenoviruses, adenoviruses, herpesviruses, and abipoxvirus vectors may be used. Preferably is a lentiviral vector, but is not limited thereto. Lentiviruses are a type of retrovirus that infects dividing as well as dividing cells due to the nucleophilicity of a pre-integrated complex (virus "shell") that enables active introduction into the nucleopore or the complete nuclear membrane. There are features that can be made.

또한, 상기 올리고뉴클레오티드를 포함하는 벡터는 선별마커를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 용어 "선별마커(selection marker)"란 상기 올리고뉴클레오티드가 도입되어 형질전환된 세포의 선별을 용이하게 하기 위한 것이다. 상기 벡터에서 사용할 수 있는 선별마커로는 벡터의 도입 여부를 용이하게 검출 또는 측정할 수 있는 유전자라면, 특별히 한정되지 않으나, 대표적으로 약물 내성, 영양 요구성, 세포 독성제에 대한 내성 또는 표면 단백질의 발현과 같은 선택가능 표현형을 부여하는 마커들, 예를 들어 GFP(녹색 형광 단백질), 퓨로마이신(puromycin), 네오마이신(Neomycin: Neo), 하이그로마이신(hygromycin: Hyg), 히스티디놀 디하이드로게나제(histidinol dehydrogenase gene: hisD) 및 구아닌 포스포리보실트랜스퍼라제(guanine phosphosribosyltransferase: Gpt) 등이 있으며, 바람직하게는 GFP(녹색 형광 단백질) 및 퓨로마이신 마커를 사용할 수 있다.In addition, the vector containing the oligonucleotide preferably further comprises a selection marker. In the present invention, the term "selection marker" is intended to facilitate selection of transformed cells in which the oligonucleotide is introduced. The selectable markers that can be used in the vector are not particularly limited as long as they are genes capable of easily detecting or measuring the introduction of the vector, but typically, drug resistance, nutritional requirements, resistance to cytotoxic agents, or surface proteins. Markers that confer a selectable phenotype, such as expression, for example GFP (green fluorescent protein), puromycin, neomycin (Neo), hygromycin (Hyg), histidinol dihydro Genase (histidinol dehydrogenase gene: hisD) and guanine phosphosribosyltransferase (Gpt), and the like, and preferably GFP (green fluorescent protein) and puromycin markers can be used.

한편, 상기 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체를 추가로 포함할 수 있으며, 담체와 함께 제제화될 수 있다. 본 발명에서 용어, "약학적으로 허용가능한 담체"란 생물체를 자극하지 않고 투여 화합물의 생물학적 활성 및 특성을 저해하지 않는 담체 또는 희석제를 말한다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용되는 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로오스 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다.On the other hand, the composition may further comprise a pharmaceutically acceptable carrier, it may be formulated with the carrier. As used herein, the term "pharmaceutically acceptable carrier" refers to a carrier or diluent that does not stimulate the organism and does not inhibit the biological activity and properties of the administered compound. Acceptable pharmaceutical carriers in compositions formulated as liquid solutions are sterile and biocompatible, which include saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, albumin injectable solutions, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol and One or more of these components may be mixed and used, and other conventional additives such as antioxidants, buffers and bacteriostatic agents may be added as necessary. Diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants may also be added in addition to formulate into injectable formulations, pills, capsules, granules or tablets such as aqueous solutions, suspensions, emulsions and the like.

본 발명의 조성물은 상기 올리고뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 어떠한 제형으로도 적용가능하며, 경구용 또는 비경구용 제형으로 제조할 수 있다. 본 발명의 약학적 제형은 구강(oral), 직장(rectal), 비강(nasal), 국소(topical; 볼 및 혀 밑을 포함), 피하, 질(vaginal) 또는 비경구(parenteral; 근육내, 피하 및 정맥내를 포함) 투여에 적당한 것 또는 흡입(inhalation) 또는 주입(insufflation)에 의한 투여에 적당한 형태를 포함한다.The composition of the present invention is applicable to any formulation containing the oligonucleotide as an active ingredient, it can be prepared in oral or parenteral formulations. Pharmaceutical formulations of the present invention may be oral, rectal, nasal, topical (including the cheek and sublingual), subcutaneous, vaginal or parenteral (intramuscular, subcutaneous). And forms suitable for administration by inhalation or insufflation.

본 발명의 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 유효용량 수준은 환자의 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.The composition of the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount. Effective dose levels depend on the type of disease, severity, activity of the drug, sensitivity to the drug, time of administration, route of administration and rate of release, duration of treatment, factors including concurrent medications, and other factors well known in the medical field. Can be determined. The compositions of the present invention may be administered as individual therapeutic agents or in combination with other therapeutic agents, may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents, and may be single or multiple doses. Taking all of the above factors into consideration, it is important to administer an amount that can achieve the maximum effect with a minimum amount without side effects, which can be readily determined by one skilled in the art.

본 발명의 조성물의 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설률 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 매우 다양하며, 적정한 투여량은 예를 들면 환자의 체내에 축적된 약물의 양 및/또는 사용되는 상기 올리고뉴클레오티드의 구체적 효능정도에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 인비보 동물모델 및 인비트로에서 효과적인 것으로 측정된 EC50을 기초로 계산될 수 있으며, 예를 들면 체중 1kg당 0.01 μg 내지 1 g 일 수 있으며, 일별, 주별, 월별 또는 연별의 단위 기간으로, 단위 기간 당 일회 내지 수회 나누어 투여될 수 있으며, 또는 인퓨전 펌프를 이용하여 장기간 연속적으로 투여될 수 있다. 반복투여 횟수는 약물이 체내 머무는 시간, 체내 약물 농도 등을 고려하여 결정된다. 질환 치료 경과에 따라 치료가 된 후라도, 재발을 위해 조성물이 투여될 수 있다.The dosage of the composition of the present invention varies widely depending on the weight, age, sex, health condition, diet, time of administration, administration method, excretion rate and severity of the disease, and the appropriate dosage is, for example, Depending on the amount of drug accumulated in the body and / or the specific efficacy of the oligonucleotide used. It can be calculated on the basis of EC50, which is generally determined to be effective in in vivo animal models and in vitro, for example from 0.01 μg to 1 g per kg of body weight, in unit periods of daily, weekly, monthly or yearly It may be administered once or several times per unit period, or may be continuously administered for a long time using an infusion pump. The number of repeated doses is determined in consideration of the time the drug stays in the body, the drug concentration in the body, and the like. Even after treatment according to the course of the disease treatment, the composition can be administered for relapse.

본 발명의 조성물은 산발적 파킨슨병의 치료와 관련하여 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 또는 유효성분의 용해성 및/또는 흡수성을 유지/증가시키는 화합물을 추가로 함유할 수 있다. 또한 선택적으로, 화학치료제, 항염증제, 항바이러스제 및/또는 면역조절제 등을 추가로 포함할 수 있다.The composition of the present invention may further contain a compound which maintains / increases the solubility and / or absorption of one or more of the active ingredients or the active ingredients exhibiting the same or similar functions in connection with the treatment of sporadic Parkinson's disease. It may also optionally further comprise chemotherapeutic agents, anti-inflammatory agents, antiviral agents and / or immunomodulators and the like.

또한, 본 발명의 조성물은 포유동물에 투여된 후 활성 성분의 신속, 지속 또는 지연된 방출을 제공할 수 있도록 당업계에 공지된 방법을 사용하여 제형화될 수 있다. 제형은 분말, 과립, 정제, 에멀젼, 시럽, 에어로졸, 연질 또는 경질 젤라틴 캅셀, 멸균 주사용액, 멸균 분말의 형태일 수 있다.In addition, the compositions of the present invention may be formulated using methods known in the art to provide rapid, sustained or delayed release of the active ingredient after administration to a mammal. The formulations may be in the form of powders, granules, tablets, emulsions, syrups, aerosols, soft or hard gelatin capsules, sterile injectable solutions, sterile powders.

본 발명은 TXNIP 유전자를 코딩하는 뉴클레오티드 서열, 상기 뉴클레오티드 서열에 상보적인 서열, 상기 뉴클레오티드의 단편 또는 상기 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 단백질에 특이적으로 결합하는 물질을 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병의 진단용 조성물을 제공한다.The present invention relates to sporadic Parkinson's disease derived from LRRK2-G2019S mutation comprising a nucleotide sequence encoding a TXNIP gene, a sequence complementary to the nucleotide sequence, a fragment of the nucleotide or a substance specifically binding to a protein encoded by the nucleotide sequence. It provides a diagnostic composition of.

상기 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병은 유전자 염기서열상 돌연변이로 인해 최종 번역 산물인 kinase 단백질의 Glycine 대신 Serine으로 치환되는 형태(G2019S)일 수 있다. 이러한 경우, LRRK2 kinase의 활성이 상향조절되어 신경세포의 퇴화를 유발함으로써 산발적 파킨슨병을 유발할 수 있다. The sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutation may be a form (G2019S) substituted with Serine instead of Glycine of the kinase protein, which is a final translation product due to a gene sequence mutation. In this case, the activity of LRRK2 kinase is upregulated to induce neuronal degeneration, which can lead to sporadic Parkinson's disease.

상기 단백질에 특이적으로 결합하는 물질은 구체적으로 항체일 수 있고, 상기 항체는 항원성 부위에 대하여 지시되는 특이적인 면역 글로불린을 의미하는 것으로서, 상기 항체는 TXNIP 단백질에 대해 특이적으로 결합하는 항체를 의미하며, TXNIP 유전자를 발현 벡터에 클로닝하여 TXNIP 유전자에 의해 코딩되는 TXNIP 단백질을 얻고, 얻어진 TXNIP 단백질로부터 당해 기술분야의 통상적인 방법에 따라 항체를 제조할 수 있다. 상기 항체의 형태는 폴리클로날 항체 또는 모노클로날 항체를 포함하며, 모든 면역글로불린 항체가 포함된다. 상기 항체는 2개의 전체 길이의 경쇄 및 2 개의 전체 길이의 중쇄를 갖는 완전한 형태뿐만 아니라, 2개의 경쇄 및 2개의 중쇄를 갖는 완전한 형태 온전한 항체의 구조를 갖지는 않지만, 항원성 부위에 대해 지시되는 특이적인 항원결합부위(결합 도메인)를 가져 항원 결합 기능을 보유하고 있는, 항체 분자의 기능적 단편 또한 포함한다. 본 발명의 조성물을 이용한 산발적 파킨슨병의 진단에 있어, TXNIP 단백질과 상기 항체를 이용하여 혼성화를 실시하여, 혼성화 정도를 통해 TXNIP의 발현양을 측정함으로써 산발적 파킨슨병을 진단할 수 있다. 적절한 항체의 선택 및 혼성화 조건은 당해 기술분야에 공지된 기술에 따라 적절히 선택할 수 있다.The substance that specifically binds to the protein may specifically be an antibody, and the antibody refers to a specific immunoglobulin directed toward an antigenic site, and the antibody may refer to an antibody that specifically binds to the TXNIP protein. Means, the TXNIP gene can be cloned into an expression vector to obtain the TXNIP protein encoded by the TXNIP gene, and antibodies can be prepared according to conventional methods in the art from the obtained TXNIP protein. The forms of the antibody include polyclonal antibodies or monoclonal antibodies, and include all immunoglobulin antibodies. Said antibody does not have the structure of a full form intact antibody having two light chains and two full length heavy chains, as well as a full form intact antibody having two light chains and two heavy chains, but is directed against antigenic sites Also included are functional fragments of 'antibody' molecules that possess specific antigen binding sites (binding domains) and retain antigen binding function. In diagnosing sporadic Parkinson's disease using the composition of the present invention, sporadic Parkinson's disease can be diagnosed by hybridization using the TXNIP protein and the antibody and measuring the expression level of TXNIP through the degree of hybridization. Selection of the appropriate antibody and hybridization conditions may be appropriately selected according to techniques known in the art.

상기 뉴클레오티드 서열, 상기 뉴클레오티드 서열에 상보적인 서열, 상기 뉴클레오티드의 단편에 특이적으로 결합하는 물질은 구체적으로 프로브 또는 프라이머일 수 있다.The nucleotide sequence, the sequence complementary to the nucleotide sequence, and the substance specifically binding to the fragment of the nucleotide may be specifically a probe or a primer.

 상기 프로브는 mRNA 등의 뉴클레오티드과 특이적으로 결합을 이룰 수 있는 짧게는 수 염기 내지 길게는 수백 염기에 해당하는 RNA 또는 DNA 등의 뉴클레오티드 단편을 의미하며, 방사성 원소 등으로 표지되어 있어서 특정 mRNA의 존재 유무, 함량(발현양)을 확인할 수 있다. 상기 프로브는 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide) 프로브, 단일 가닥 DNA(single strand DNA) 프로브, 이중 가닥 DNA(double strand DNA)프로브, RNA 프로브 등의 형태로 제작될 수 있고, TXNIP 유전자의 mRNA와 상보적인 프로브를 이용하여 혼성화를 실시하여, 혼성화 정도를 통해 mRNA의 발현양을 측정함으로써 산발적 파킨슨병을 진단할 수 있다. 적절한 프로브의 선택 및 혼성화 조건은 당해 기술분야에 공지된 기술에 따라 적절히 선택할 수 있다.The probe refers to a nucleotide fragment such as RNA or DNA, which is capable of specifically binding to nucleotides such as mRNA, which is short to several bases to hundreds of bases, and is labeled with radioactive elements, and thus the presence or absence of a specific mRNA. , The content (expression) can be confirmed. The probe may be prepared in the form of oligonucleotide (probe), single strand DNA (probe), double strand DNA (double strand DNA) probe, RNA "probe", etc., the probe is complementary to the mRNA of TXNIP gene Sporadic Parkinson's disease can be diagnosed by performing hybridization by measuring the expression level of mRNA through the degree of hybridization. The selection of appropriate probes and the hybridization conditions can be appropriately selected according to techniques known in the art.

상기 프라이머는 짧은 자유 3-말단 수산화기(free 3' hydroxyl group)를 가지는 뉴클레오티드 서열로 상보적인 주형(template)과 염기쌍을 형성할 수 있고 주형 가닥 복사를 위한 시작 지점으로서 작용하는 짧은 뉴클레오티드 서열을 말한다. 프라이머는 적절한 완충용액 및 온도에서 중합반응을 위한 시약(즉, DNA 폴리머라제/중합 효소 또는 역전사효소) 및 상이한 4가지의 뉴클레오시드 트리포스페이트의 존재 하에서 DNA 합성을 개시할 수 있고, 상기 TXNIP의 mRNA의 프라이머를 이용하여 PCR 증폭을 실시하여 원하는 TXNIP 단백질의 발현양의 측정을 통해 산발적 파킨슨병 발병여부를 진단할 수 있다. PCR 조건, 및 프라이머 세트의 길이는 당업계에 공지된 기술에 따라 적절히 선택될 수 있다.The primer refers to a short nucleotide sequence that can form a base pair with a complementary template with a nucleotide sequence having a short free 3-terminal hydroxyl group and serves as a starting point for template strand copying. Primers can initiate DNA synthesis in the presence of reagents for polymerization (ie, DNA polymerase / polymerase or reverse transcriptase) and four different nucleoside triphosphates at appropriate buffers and temperatures, PCR amplification using mRNA primers can be used to diagnose sporadic Parkinson's disease by measuring the expression level of the desired TXNIP protein. PCR conditions and the length of the primer set may be appropriately selected according to techniques known in the art.

상기 TXNIP 유전자를 코딩하는 뉴클레오티드 서열, 상기 뉴클레오티드 서열에 상보적인 서열 또는 상기 뉴클레오티드의 단편에 특이적으로 결합하는 프로브 또는 프라이머는 TXNIP 유전자의 뉴클레오티드 서열은 알려져 있으므로, 당업자는 상기 서열을 바탕으로 상기 프라이머 또는 프로브를 당해 기술분야의 통상적인 방법에 따라 디자인할 수 있다.Since the nucleotide sequence encoding the TXNIP gene, the sequence complementary to the nucleotide sequence, or the primer or primer that specifically binds to the fragment of the nucleotide is known, the nucleotide sequence of the TXNIP gene is known. Probes can be designed according to conventional methods in the art.

상기 프로브 또는 프라이머는 포스포르아미디트(phosphoramidite) 고체 지지체 합성법이나 기타 널리 공지된 방법을 이용하여 화학적으로 합성할 수 있고, 길이가 10 내지 100 뉴클레오티드(이하, 'nt'라고함), 10 내지 90 nt, 10 내지 80 nt, 10 내지 70 nt, 10 내지 60 nt, 10 내지 50 nt, 10 내지 40 nt, 10 내지 30 nt, 10 내지 25 nt, 20 내지 100 nt, 30 내지 90 nt, 40 내지 80 nt, 50 내지 70 nt, 20 내지 60 nt, 20 내지 50 nt, 30 내지 40 nt, 20 내지 30 nt, 또는 20 내지 25 nt인 것일 수 있다.The probe or primer may be chemically synthesized using phosphoramidite solid support synthesis or other well known methods, and may be 10 to 100 nucleotides in length (hereinafter referred to as 'nt'), 10 to 90 nt, 10 to 80 nt, 10 to 70 nt, 10 to 60 nt, 10 to 50 nt, 10 to 40 nt, 10 to 30 nt, 10 to 25 nt, 20 to 100 nt, 30 to 90 nt, 40 to 80 nt, 50 to 70 nt, 20 to 60 nt, 20 to 50 nt, 30 to 40 nt, 20 to 30 nt, or 20 to 25 nt.

본 발명은 TXNIP 유전자를 코딩하는 뉴클레오티드 서열, 상기 뉴클레오티드 서열에 상보적인 서열, 상기 뉴클레오티드의 단편 또는 상기 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 단백질에 특이적으로 결합하는 물질을 포함하는 조성물을 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병 진단용 키트를 제공한다.The present invention provides a LRRK2-G2019S mutation comprising a composition comprising a nucleotide sequence encoding a TXNIP gene, a sequence complementary to the nucleotide sequence, a fragment of the nucleotide or a substance specifically binding to a protein encoded by the nucleotide sequence. Provided is a kit for diagnosing sporadic Parkinson's disease derived.

상기 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병은 유전자 염기서열상 돌연변이로 인해 최종 번역 산물인 kinase 단백질의 Glycine 대신 Serine으로 치환되는 형태(G2019S)일 수 있다. 이러한 경우, LRRK2 kinase의 활성이 상향조절되어 신경세포의 퇴화를 유발함으로써 산발적 파킨슨병을 유발할 수 있다.The sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutation may be a form (G2019S) substituted with Serine instead of Glycine of the kinase protein, which is a final translation product due to a gene sequence mutation. In this case, the activity of LRRK2 kinase is upregulated to induce neuronal degeneration, which can lead to sporadic Parkinson's disease.

상기 키트는 TXNIP 단백질의 발현양을 TXNIP mRNA 또는 TXNIP 단백질의 발현양의 측정을 통해 측정함으로써 산발적 파킨슨병 발병여부를 진단할 수 있다. 상기 키트는 TXNIP 유전자를 코딩하는 뉴클레오티드 서열, 상기 뉴클레오티드 서열에 상보적인 서열, 상기 뉴클레오티드의 단편 또는 상기 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 단백질에 특이적으로 결합하는 물질을 포함할 뿐만 아니라, 그 키트가 이용하는 TXNIP 단백질 발현양을 측정하는 분석방법에 적합한 하나 이상의 다른 구성 성분 조성물, 용액 또는 장치를 포함할 수 있다. The kit can diagnose sporadic Parkinson's disease by measuring the expression level of TXNIP protein by measuring the expression level of TXNIP mRNA or TXNIP protein. The kit not only includes a nucleotide sequence encoding a TXNIP gene, a sequence complementary to the nucleotide sequence, a fragment of the nucleotide or a substance specifically binding to a protein encoded by the nucleotide sequence, but also the TXNIP used by the kit. It may include one or more other component compositions, solutions or devices suitable for assays that measure the amount of protein expression.

상기 키트는 TXNIP mRNA의 발현양을 측정하기 위한 키트일 경우, RT-PCR을 수행하기 위해 필요한 필수 요소를 포함하는 키트일 수 있다. RT-PCR 키트는 마커 유전자의 mRNA에 대한 특이적인 각각의 프라이머 쌍 이외에도 테스트 튜브 또는 다른 적절한 컨테이너, 반응 완충액, 데옥시리보뉴클레오티드(dNTPs), Taq-폴리머라제 및 역전사효소와 같은 효소, DNase, RNase 억제제, DEPC-수(dEPC-water), 멸균수 등을 포함할 수 있다. 또한, 정량 대조군으로 사용되는 유전자에 특이적인 프라이머 쌍을 포함할 수 있다.When the kit is a kit for measuring the expression level of TXNIP mRNA, it may be a kit including the necessary elements necessary to perform RT-PCR. RT-PCR kits include test tubes or other appropriate containers, reaction buffers, deoxyribonucleotides (dNTPs), enzymes such as Taq-polymerases and reverse transcriptases, as well as individual “primer” pairs specific for mRNA of the marker gene. Inhibitors, DEPC-water, sterile water, and the like. In addition, it may include a "primer" pair specific to the gene used as a quantitative control.

상기 키트는 TXNIP 유전자를 코딩하는 뉴클레오티드 서열, 상기 뉴클레오티드 서열에 상보적인 서열, 상기 뉴클레오티드의 단편 또는 상기 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 단백질에 특이적으로 결합하는 물질의 면역학적 검출을 위하여 기질, 적합한 완충용액, 발색 효소 또는 형광물질로 표지된 2차 항체, 발색 기질을 포함할 수 있다. 상기 기질은 니트로셀룰로오스 막, 폴리비닐 수지로 합성된 96 웰 플레이트, 폴리스티렌 수지로 합성된 96 웰 플레이트 및 유리 슬라이드글라스 등이 이용될 수 있고, 발색효소는 퍼옥시다아제(peroxidase), 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase)가 사용될 수 있고, 형광물질은 FITC, RITC 등이 사용될 수 있고, 발색 기질은 2,2'-아지노-비스(3-에틸벤조티아졸린-6-설폰산)(ABTS) 또는 o-페닐렌디아민(OPD), 테트라메틸 벤지딘(TMB) 등이 사용될 수 있다.The kit comprises a substrate, a suitable buffer for immunological detection of a nucleotide sequence encoding a TXNIP gene, a sequence complementary to the nucleotide sequence, a fragment of the nucleotide or a substance specifically binding to a protein encoded by the nucleotide sequence. It may include a secondary antibody, a coloring substrate, labeled with a coloring enzyme or a fluorescent material. The substrate may be a nitrocellulose membrane, a 96 well plate synthesized with a polyvinyl resin, a 96 well plate synthesized with a polystyrene resin, a glass slide glass, and the like. The chromophore may be a peroxidase, an alkaline phosphatase ( alkaline phosphatase) may be used, the fluorescent material may be FITC, RITC, etc., and the chromogenic substrate may be 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) or o- Phenylenediamine (OPD), tetramethyl benzidine (TMB) and the like can be used.

상기 키트는 TXNIP 단백질 또는 TXNIP mRNA 발현양을 측정할 수 있는, 산발적 파킨슨병 진단용 마이크로어레이(microarray)일 수 있다. 상기 마이크로어레이는 상기 TXNIP 지표인자를 이용하여 당해 기술분야에 공지된 방법에 따라 당업자가 용이하게 제조할 수 있으며, 일 구체예에 따르면 상기 TXNIP 유전자의 mRNA 또는 그의 단편에 해당하는 서열의 cDNA가 프로브로서 기판에 부착되어 있는 마이크로어레이일 수 있다.The kit may be a sporadic Parkinson's disease microarray for measuring the amount of TXNIP protein or TXNIP mRNA expression. The microarray can be easily prepared by those skilled in the art using the TXNIP indicator, according to a method known in the art. According to one embodiment, the cDNA is a probe of the sequence corresponding to the mRNA or fragment thereof of the TXNIP gene. It may be a microarray attached to the substrate as a.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.

실시예Example 1. 실험재료 및 방법 1. Experimental Materials and Methods

1. 인간 iPSC 배양 및 분석1. Human iPSC Culture and Analysis

인간 섬유아세포는 Dulbecco's modified Eagle's medium, 10% 송아지 혈청, 1% 비필수 아미노산(Gibco), 0.1% β-메르캅토에탄올(β-mercaptoethanol) 및 1% 페니실린/스트렙토마이신(Gibco)을 포함하는 인간 세포 배양 배지에서 배양되었다. 섬유아세포로부터 hiPSC(human induced pluripotent cell)를 생성하기 위해, passage 6에 있는 세포들은 Oct4, Sox2, C-myc 및 Klf4를 함유하는 렌티바이러스 구조물로 2일에 2회 감염되었다. hiPSC는 37℃ 및 5% CO2 에서 Matrigel 상의 인간 배아 줄기 세포 성장 배지(CEFO Co., Ltd. 서울, 한국)에서 배양되었다. 공여체와 CRISPR/Cas9 벡터에의 유전자 도입을 위해, hiPSC는 Accutase(A6964, Sigma)로 처리되었고, the Gene Pulser Xcell Electroporation System (Bio-Rad)으로 형질전환되었다. 이 세포들을 Matrigel 코팅 플레이트에 뿌리고, 인간 배아 줄기 세포 성장 배지는 매일 교체되었다. hiPSC는 OCT4 (Santa Cruz), SOX2 (R & D), NANOG (Bethyl Laboratories), SSEA1 (Santa Cruz) 및 TRA 1-60 (Millipore)에 대한 일차항체 및 적절한 형광 이차 항체 (Invitrogen)를 사용하여 면역 염색되었다.Human fibroblasts include human cells comprising Dulbecco's modified Eagle's medium, 10% calf serum, 1% non-essential amino acids (Gibco), 0.1% β-mercaptoethanol and 1% penicillin / streptomycin (Gibco). Cultured in the culture medium. To generate hiPSCs (human induced pluripotent cells) from fibroblasts, cells in passage 6 were infected twice a day with lentiviral constructs containing Oct4, Sox2, C-myc and Klf4. hiPSCs were cultured in human embryonic stem cell growth medium (CEFO Co., Ltd. Seoul, Korea) on Matrigel at 37 ° C. and 5% CO 2 . For transduction into donor and CRISPR / Cas9 vectors, hiPSCs were treated with Accutase (A6964, Sigma) and transformed with the Gene Pulser Xcell Electroporation System (Bio-Rad). These cells were sprinkled on Matrigel coated plates and human embryonic stem cell growth medium was replaced daily. hiPSCs were immunized using primary and appropriate fluorescent secondary antibodies (Invitrogen) against OCT4 (Santa Cruz), SOX2 (R & D), NANOG (Bethyl Laboratories), SSEA1 (Santa Cruz) and TRA 1-60 (Millipore) Stained.

2. 중뇌 유사 3D 오가노이드 배양2. Midbrain-like 3D organoid culture

hiPSC를 Accutase로 처리하여 단일 세포로의 해리를 유도하고, 배아체는 ROCK 억제제가 없는 인간 배아 줄기 세포 성장 배지에서 3 일 동안 유지되었다. 3D 오가노이드를 생성하고 그 구조적 구성을 위해, 배아체(EB)를 60% 라미닌(laminin), 30% 콜라겐(collagen) IV 및 8% 엔탁틴(entactin)을 함유한 Matrigel 매트릭스(Corning)에 삽입하였다. Matrigel에 내장된 EB는 37℃ 및 5% CO2 인큐베이터에서 유지되었습니다. 인간 배아 줄기 세포 성장 배지를 신경 줄기 세포 배지로 교체하였다(Advanced DMEM/F12 and neurobasal medium, 1x N2, 1x B27, 5% Albumax-I, 2 mM GlutaMAX, 0.1 mM beta-mercaptoethanol, 3 μM CHIR99021, 0.5 μM A83-01, and 10 ng/ml LIF). 추가적으로, 신경 유도를 위해 섬유아세포 성장 인자-2(20 ng/ml)와 표피 성장 인자(20 ng/ml)를 신경 줄기 세포 배지에 추가하였다. 중뇌의 패턴화 및 성숙을 촉진하기 위해, 아스코르브산(ascorbic acid, 200nM), 뇌 - 유도 신경 영양 인자(brain-derived neurotrophic factor, 20 ng/ml), 소닉 헤지호그(sonic hedgehog, SHH, 100 ng/ml) 및 글리알 세포 유도 신경 영양 인자(glial cell-derived neurotrophic factor, 20 ng/ml)를 함유하는 신경줄기세포 배지에서 응집된 세포를 배양하였다. 배양 배지를 3일마다 교체하고 유기체를 37℃ 및 5% CO2 배양기에서 orbital shaker(PSU-10i, Biosan)에서 유지시켰다.hiPSCs were treated with Accutase to induce dissociation into single cells, and embryoid bodies were maintained for 3 days in human embryonic stem cell growth medium without ROCK inhibitor. To generate 3D organoids and their structural construction, embryonic bodies (EBs) were inserted into Matrigel matrix (Corning) containing 60% laminin, 30% collagen IV and 8% enactin. It was. EB embedded in Matrigel was maintained in 37 ° C and 5% CO 2 incubators. Human embryonic stem cell growth medium was replaced with neural stem cell medium (Advanced DMEM / F12 and neurobasal medium, 1x N2, 1x B27, 5% Albumax-I, 2 mM GlutaMAX, 0.1 mM beta-mercaptoethanol, 3 μM CHIR99021, 0.5 μM A83-01, and 10 ng / ml LIF). In addition, fibroblast growth factor-2 (20 ng / ml) and epidermal growth factor (20 ng / ml) were added to neural stem cell medium for neural induction. To promote patterning and maturation of the midbrain, ascorbic acid (200 nM), brain-derived neurotrophic factor (20 ng / ml), sonic hedgehog (SHH, 100 ng) / ml) and glia cell-derived neurotrophic factor (20 ng / ml) aggregated cells were cultured in neural stem cell medium. The culture medium was changed every 3 days and the organisms were maintained in an orbital shaker (PSU-10i, Biosan) at 37 ° C. and 5% CO 2 incubator.

3. 유세포 분석(Flow cytometry)3. Flow cytometry

중뇌 유사 3D 오가노이드를 균질화기(homogenizer)를 사용하여 해리시키고 0.125% 트립신-EDTA로 5분 동안 처리하였다. 단일세포를 4% 파라포름알데하이드가 용해된 인산 완충 식염수에 재현탁시키고 실온에서 10분 동안 배양하였다. 고정된 세포를 1% 소 혈청 알부민으로 2회 세척하고 여과하여 응집된 세포를 제거하였다. 여과 후, 세포를 형광-활성 세포 분류 완충액(fluorescence-activated cell sorting buffer)에 재현탁시켰다. 유세포 분석은 Accuri 장비(Becton-Dickinson)를 사용하여 수행되었으며, 데이터 분석은 FlowJo vX 소프트웨어(TreeStar)에 의해 수행되었다.Midbrain-like 3D organoids were dissociated using a homogenizer and treated with 0.125% trypsin-EDTA for 5 minutes. Single cells were resuspended in 4% paraformaldehyde-dissolved phosphate buffered saline and incubated at room temperature for 10 minutes. Fixed cells were washed twice with 1% bovine serum albumin and filtered to remove aggregated cells. After filtration, the cells were resuspended in fluorescence-activated cell sorting buffer. Flow cytometry was performed using Accuri instrument (Becton-Dickinson) and data analysis was performed by FlowJo vX software (TreeStar).

4. 면역형광 염색 분석4. Immunofluorescence Staining Assay

오가노이드는 4% 파라포름알데하이드가 용해된 인산 완충 식염수에 고정되기 전에 1X 인산염 완충 식염수로 수세하고, 하룻밤동안 30% 수크로스 용액에서 cryoprotect를 수행하였다. 냉동된 오가노이드는 Thermo Shandon cryotome을 사용하여 15 내지 20 μm로 절단하고 유리 현미경 슬라이드에 수집했다. OTX2 (Abcam), FOXA2 (Abcam), NGN2 (Millipore), MASH1 (BD Biosciences), TUJ1 (Sigma), MAP2 (Cell Signaling), TH (Pel-Freez) (Abcam), AATC (Abcam), NURR1 (Santa Cruz), GIRK2 (Abcam), cleaved-caspase-3 (Cell Signaling), α- 시누 클레인 (BD Biosciences ), LAMP1 (발달 연구 Hybridoma 은행), γH2AX (세포 신호) 및 EEA1 (세포 신호) 1차 항체들을 사용하여 표준 프로토콜에 따라 절편을 면역 염색하였다. 적절한 형광 2차 항체는 Invitrogen으로부터 수득하였다. 다음으로, 절편을 6-디아미노-2-페닐인돌(6-diamidino-2-phenylindole, DAPI, Invitrogen)으로 처리하고 Fluoromount-G 마운팅 배지에 마운팅하였다. Nikon Eclipse Ti 현미경과 공초점 레이저 스캐닝 현미경(ZEISS, LSM800)을 사용하여 대표 이미지를 캡쳐했다.Organoids were washed with 1 × phosphate buffered saline before being fixed in phosphate buffered saline with 4% paraformaldehyde dissolved and cryoprotected in 30% sucrose overnight. Frozen organoids were cut to 15-20 μm using Thermo Shandon cryotome and collected on glass microscope slides. OTX2 (Abcam), FOXA2 (Abcam), NGN2 (Millipore), MASH1 (BD Biosciences), TUJ1 (Sigma), MAP2 (Cell Signaling), TH (Pel-Freez) (Abcam), AATC (Abcam), NURR1 (Santa Cruz), GIRK2 (Abcam), cleaved-caspase-3 (Cell Signaling), α-synuclein (BD Biosciences), LAMP1 (Development Research Hybridoma Bank), γH2AX (cell signal) and EEA1 (cell signal) primary antibodies Sections were immunostained according to standard protocols. Appropriate fluorescent secondary antibodies were obtained from Invitrogen. Next, the sections were treated with 6-diamino-2-phenylindole (6-diamidino-2-phenylindole, DAPI, Invitrogen) and mounted on Fluoromount-G mounting medium. Representative images were captured using a Nikon Eclipse Ti microscope and a confocal laser scanning microscope (ZEISS, LSM800).

5. 웨스턴 블롯 분석(Western blot analysis)5. Western blot analysis

오가노이드는 균질화기에 의해 해리시키고 1x 인산 버퍼 식염수로 수세하였다. 균질화된 오가노이드는 용해 완충액(1% NP-40, 0.5% DOC, 0.1% SDS, 150 mmol/L NaCl in 50 mmol/L Tris, pH 8.0, Sigma-Aldrich; and 1x proteinase inhibitor mixture, Roche)에서 추출하였다. 추출된 단백질을 12% 소듐도데실설페이트-폴리아크릴아미드겔(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel) 전기영동으로 분리하고 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 막으로 옮겼다. 이 막은 NURR1 (1 : 200, Santa Cruz), VMAT2 (1 : 1000, Abcam), PITX3 (1 : 1000, Invitrogen), pS129-alpha-synuclein (1 : 500, Abcam) , cleaved caspase-3 (1 : 500, Cell Signaling) 및 beta-actin (1 : 1000, AbFrontier)을 포함한다. 웨스턴 블롯의 대표 이미지는 Chemidoc TRS+ with Image Lab software (Bio-Rad)에 의해 표시되었다.Organoids were dissociated by homogenizer and washed with lx phosphate buffered saline. Homogenized organoids were dissolved in lysis buffer (1% NP-40, 0.5% DOC, 0.1% SDS, 150 mmol / L NaCl in 50 mmol / L Tris, pH 8.0, Sigma-Aldrich; and 1x proteinase inhibitor mixture, Roche) Extracted. The extracted protein was separated by 12% sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis and transferred to a nitrocellulose membrane. These membranes include NURR1 (1: 200, Santa Cruz), VMAT2 (1: 1000, Abcam), PITX3 (1: 1000, Invitrogen), pS129-alpha-synuclein (1: 500, Abcam), cleaved caspase-3 (1: 500, Cell Signaling) and beta-actin (1: 1000, AbFrontier). Representative images of Western blots were displayed by Chemidoc TRS + with Image Lab software (Bio-Rad).

6. qRT-PCR 분석6. qRT-PCR Analysis

RNeasy RNA isolation kit(QIAGEN)를 사용하여 유기체 시료로부터 총 RNA를 분리했습니다. 이어서, AccuPower RT-PCR PreMix (Bioneer)를 사용하여 상보적 DNA를 합성하였다. SYBR Green Real-time PCR 마스터 믹스 (Invitrogen)를 사용하여 qRT-PCR을 수행하였다. qRT-PCR 분석은 역전사 반응의 1/50 희석 후에 Rotor-Gene Q RT-PCR 사이클러(QIAGEN)에서 수행되었다. 모든 표적 유전자의 유전자 발현은 각 시료에서 글리세르알데히드-3-포스페이트 탈수소효소(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)의 발현 수준에 대해 표준화되었다.Total RNA was isolated from organism samples using the RNeasy RNA isolation kit (QIAGEN). Complementary DNA was then synthesized using AccuPower RT-PCR PreMix (Bioneer). QRT-PCR was performed using SYBR Green Real-time PCR Master Mix (Invitrogen). qRT-PCR analysis was performed in a Rotor-Gene Q RT-PCR cycler (QIAGEN) after 1/50 dilution of reverse transcription reaction. Gene expression of all target genes was normalized to the expression level of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase in each sample.

7. Microarray를 사용한 유전자 발현 profiling7. Gene expression profiling using microarray

Affymetrix GeneChip Human Gene 1.0 ST array를 제조자의 프로토콜에 따라 수행하였다. affy R 패키지를 이용한 Robust Multiarray Averaging (RMA) 방법이 정규화 및 요약을 위해 사용되었다. 시험 샘플과 대조 시료의 비교 분석은 LPE 테스트와 두 그룹간에 차이가 없다는 귀무가설의 폴드변화를 사용하여 수행되었다. Benjamini-Hochberg 알고리즘을 이용하여 p값을 조절하여 FDR(False Discovery Rate)를 조절하였다.Affymetrix GeneChip Human Gene 1.0 ST array was performed according to manufacturer's protocol. Robust Multiarray Averaging (RMA) method using affy R package was used for normalization and summarization. Comparative analysis of test and control samples was performed using the LPE test and the fold change of the null hypothesis that there was no difference between the two groups. FDR (False Discovery Rate) was controlled by p value using Benjamini-Hochberg algorithm.

8. 네트워크 분석8. Network Analysis

호모 사피엔스의 단백질 상호 작용은 STRING (https://string-db.org/, v10.5)에서 얻어졌다. 파킨슨 병과 TXNIP 유전자 사이의 네트워크를 확인하기 위해 Cytoscape (http://www.Cytoscape.org, v3.6.1)에 3D_LRRK2 / 3d_Control의 DEG와 CTD 유전자 세트가 포함되었다.Protein interactions of homo sapiens were obtained from STRING (https://string-db.org/, v10.5). To identify the network between Parkinson's disease and the TXNIP gene, Cytoscape (http://www.Cytoscape.org, v3.6.1) included the DEG and CTD gene sets from 3D_LRRK2 / 3d_Control.

9. 통계적 분석9. Statistical Analysis

모든 데이터는 3번의 독립적인 실험의 평균 ±표준편차로 표시된다. n 은 수행된 독립적인 실험의 수 또는 개별실험 또는 마우스의 수를 나타낸다. 독립적인 시험관 내 실험을 위해, 적어도 3번의 기술적 복제가 사용되었고, 적절한 통계능력을 보장하기 위해 최소 3번의 독립적인 실험이 수행되었다. 모든 분석에서, 집단차이는 p <0.05 (* p <0.05, ** p <0.01)에서 통계적으로 유의하다고 간주되었다. 다차원 비교를 위해 분산분석(ANOVA)이 사용되었고, 정규분포가 확인된 후 학생의 t-검정이 2성분 비교에 사용되었습니다.All data are expressed as mean ± standard deviation of three independent experiments. n represents the number of independent experiments performed or the number of individual experiments or mice. For independent in vitro experiments, at least three technical replicates were used, and at least three independent experiments were performed to ensure adequate statistical capability. In all analyzes, group differences were considered statistically significant at p <0.05 (* p <0.05, ** p <0.01). ANOVA was used for the multidimensional comparison, and after the normal distribution was confirmed, the student's t-test was used for the two-component comparison.

실시예Example 2.  2. hiPSC로부터from hiPSC 중뇌 유사 3D  Midbrain Similar 3D 오가노이드Organoids 제조 및 인간 중뇌와의 유사성 비교 Comparison of Manufacturing and Similarity with Human Midbrain

중뇌 오가노이드를 제조하기 위하여, hiPSC 배양에 자기 조직 원리(self-organizing principle)를 적용하였다. 먼저, hiPSC는 배아체 (EB)로 해리되고, Matrigel을 사용하여 3D 구조를 형성하도록 조직화되었다. 신경 외배엽 분화를 촉진하기 위해 이들 EB를 GSK-3 억제제 (CHIR99021) 및 TGF-β 억제제 (Noggin 및 SB431542)로 처리하였다. FGF8, EGF 및 소닉 헤지 호그(SHH)의 첨가는 중뇌의 운명으로의 패터닝을 촉발시킨다(도 1A 및 도 6A). 신경 외배엽 마커 SOX1의 mRNA 발현이 EB에서 5일째에 유의하게 증가하는 반면, 다능성 마커인 OCT4의 발현은 오가노이드 생성 직후에 현저히 감소되었다. 15일째부터 3차원 조건에서 중뇌 유사 단계로의 추가 분화의 시작에서, 도파민성 신경 마커 VMAT2 및 TH의 발현은 빠르게 증가 하였다(도 1B). 일관되게, 중뇌 마커 NURR1 및 DAT의 발현은 각각 6주 및 8주된 중뇌 오가노이드에서 검출되었다(도 6B). 60일째 중뇌 오가노이드에서 성숙한 도파민성 뉴런의 생성을 확인하기 위해 성숙한 신경 마커 TH, VMAT2, GIRK2 및 DAT를 발현하는 도파민성 뉴런을 면역 염색으로 분석 하였다(도 1C 및 도 6C). 또한, PITX3 및 AADC의 발현이 30일째부터 유의하게 증가 하였다(도 6D 및 6E). 또한, 우리는 대부분의 MASH1 양성 세포(50 %)가 ventricular zone(VZ)에 머물렀고, 이를 통해 radical glia 세포가 marginal zone(MZ)으로 이동함에 따라 MAP2 양성 세포로 성숙한다는 것을 발견했다(도 1C, 1D 및 1E). qPCR(도 1F)를 사용하여 중뇌 오가노이드에서의 추가 중뇌 마커의 강력한 발현을 관찰하였는데, 이는 45일째에서 오가노이드가 성숙한 도파민성 오가노이드에 더 밀접하게 닮은 것을 암시한다. 또한, 유세포 분석을 통해 synapsin1-red fluorescent protein reporter를 보유한 오가노이드에서 유래된 적색 형광 단백질(red fluorescent protein) 양성 세포를 분석했다. FACS 분석은 적색 형광 단백질 양성 세포가 15일째에 2.3%에서 45일째에 21.5%로 증가함을 보였다(도 1G). 도파민 방출의 액체 크로마토 그래피 - 질량 분광계 분석은 도파민 수치가 45일째에 중뇌 유사 오가노이드에서 유의하게 증가한다는 것을 보여 주었다(도 1H 및 1I). 또한 인간 중뇌에서 유래된 유전자 데이터베이스에서 45일째에 오가노이드에서 차별적으로 발현된 유전자가 매우 많다는 것을 확인했다(그림 1J). 또한, 오가노이드가 3D 뇌 환경을 재현하는지 여부를 입증하기 위해, 중뇌 오가노이드에서 neuromelanin의 표현을 검사하였는데, 일관되게 상당한 양의 neuromelanin이 60일째에 오가노이드에서 검출된다는 것을 발견했다(도 7A 및 7B). 또한, 고령 인간 중뇌에서 고발현되는 것으로 알려져있는 ANLN, GLA35ST1, FAH, MBP, ACSL1 및 CLDN11과 같은 유전자는 60일째에 중뇌 오가노이드에서 고발현되었다(도 7C). 또한, 60일째에 오가노이드에서 차별적으로 발현된 유전자는 노화된 인간의 두뇌 (데이타베이스에서 유래된)로부터 차별적으로 발현된 유전자가 많이 발현되었다(도 7D). 또한, 60일째(도 7E 및 7F) 중뇌 오가노이드에서 노화의 마커인 히스톤 H2AX의 인산화가 유의하게 증가하였다. 종합하면, 이 데이터는 약 60일째 중뇌 오가노이드가 노인의 중뇌와 매우 유사하다는 것을 암시한다.To prepare midbrain organoids, the self-organizing principle was applied to hiPSC culture. First, hiPSCs were dissociated into embryoid bodies (EBs) and organized to form 3D structures using Matrigel. These EBs were treated with GSK-3 inhibitors (CHIR99021) and TGF-β inhibitors (Noggin and SB431542) to promote neuroectoderm differentiation. Addition of FGF8, EGF and Sonic Hedgehog (SHH) triggers patterning to fate of the midbrain (FIGS. 1A and 6A). While mRNA expression of the neuroectoderm marker SOX1 increased significantly on day 5 in EB, expression of the pluripotency marker OCT4 was markedly decreased immediately after organoid production. From the 15th day, at the onset of further differentiation into the midbrain-like stage in three-dimensional conditions, the expression of the dopaminergic nerve markers VMAT2 and TH increased rapidly (FIG. 1B). Consistently, expression of midbrain markers NURR1 and DAT were detected in midbrain organoids at 6 and 8 weeks, respectively (FIG. 6B). Dopaminergic neurons expressing mature neuronal markers TH, VMAT2, GIRK2 and DAT were analyzed by immunostaining to confirm the production of mature dopaminergic neurons in midbrain organoids on day 60 (FIGS. 1C and 6C). In addition, the expression of PITX3 and AADC significantly increased from day 30 (Figs. 6D and 6E). In addition, we found that most of the MASH1 positive cells (50%) stayed in the ventricular zone (VZ), through which radical glia cells matured into MAP2 positive cells as they migrated to the marginal zone (MZ) (FIG. 1C, 1D and 1E). qPCR (FIG. 1F) was used to observe potent expression of additional midbrain markers in the midbrain organoids, suggesting that on day 45 the organoids more closely resemble mature dopaminergic organoids. In addition, flow cytometry was performed to analyze red fluorescent protein positive cells derived from organoids carrying a synapsin1-red fluorescent protein reporter. FACS analysis showed that red fluorescent protein positive cells increased from 2.3% on day 15 to 21.5% on day 45 (FIG. 1G). Liquid chromatography-mass spectrometry analysis of dopamine release showed that dopamine levels increased significantly in midbrain-like organoids on day 45 (FIGS. 1H and 1I). In addition, the gene database derived from the human midbrain revealed a large number of genes differentially expressed in organoids on day 45 (Figure 1J). In addition, to demonstrate whether the organoids reproduce the 3D brain environment, the expression of neuromelanin in the midbrain organoids was examined and found that consistently significant amounts of neuromelanin were detected in the organoids on day 60 (FIG. 7A and 7B). In addition, genes such as ANLN, GLA35ST1, FAH, MBP, ACSL1 and CLDN11, which are known to be highly expressed in elderly human midbrain, were highly expressed in midbrain organoids on day 60 (FIG. 7C). In addition, genes differentially expressed in organoids on day 60 were expressed with many genes differentially expressed from aged human brain (derived from the database) (FIG. 7D). In addition, phosphorylation of histone H2AX, a marker of aging, significantly increased in midbrain organoids on day 60 (FIGS. 7E and 7F). Taken together, this data suggests that at about 60 days the midbrain organoids are very similar to the midbrain of the elderly.

또한 중뇌 유사 3D 오가노이드를 2D 오가노이드와 비교했다. 분화 후 45일째의 3D 유기체는 MAP2+ 및 TH+ 세포의 조직구조를 갖는 비율(도 8A 및 8B)을 유의하게 증가시켰다. 또한 중뇌 유사 3D 오가노이드에서 AADC, CHAT, MAPT 및 성상 교세포 마커 유전자 GFAP, S100B, ALDH1L1의 발현이 현저하게 증가하는 반면 2D 오가노이드는 완만하게 증가했다(도 8C 및 8D). 또한, 3D 오가노이드에서의 생물학적 과정에 대한 유전자 존재론적 분석은 신경세포 발달, 신경세포 분화 및 세포발달과 관련되어 있음을 보여 주었고, 3D 중뇌 오가노이드가 도파민 뉴런(도 8D 및 8E)을 보다 효율적으로 생성함을 암시한다. 더욱이, 유전자 세트 농축 분석(gene set enrichment analysis)은 2D 오가노이드과 비교하여 3D 오가노이드에서 상향 조절된 유전자가 노인 중뇌에서 풍부해졌음을 보여주었다(도 1J 및 도 8F).Midbrain-like 3D organoids were also compared to 2D organoids. At 45 days after differentiation, the 3D organisms significantly increased the proportions with the tissue structures of MAP2 + and TH + cells (FIGS. 8A and 8B). In addition, the expression of AADC, CHAT, MAPT, and astrocyte glial marker genes GFAP, S100B, ALDH1L1 were significantly increased in the midbrain-like 3D organoids, while the 2D organoids were slowly increased (FIGS. In addition, gene ontological analysis of biological processes in 3D organoids has been shown to be associated with neuronal development, neuronal differentiation, and cell development, and 3D midbrain organoids are more efficient at dopamine neurons (FIGS. 8D and 8E). Implies that Moreover, gene set enrichment analysis showed that genes upregulated in 3D organoids were enriched in the elderly midbrain compared to 2D organoids (FIG. 1J and FIG. 8F).

실시예Example 3.  3. LRRK2LRRK2 -- G2019SG2019S 돌연변이 유래 파킨슨병 모델 중뇌 유사 3D  Mutant-derived Parkinson's Disease Model Midbrain-like 3D 오가노이드Organoids 제조 및 인간 파킨슨병 중뇌와의 유사성 비교 Preparation and Comparison of Similarities with the Human Brain in Parkinson's Disease

파킨슨병 모델링을 위해 CRISPR / Cas9 핵산 분해 효소 시스템을 이용하여 이성체(isogenic)인 hiPSC를 생성하여 이종접합(heterozygous) LRRK2-G2019S 점 돌연변이를 hiPSC에 도입 하였다. 인간 LRRK2 유전자좌(도 9A)의 엑손 41에있는 G2019S 돌연변이 사이트로부터 4bp 떨어진 가이드 RNA 표적 사이트를 설계했다. CRISPR / Cas9 핵산 분해 효소 시스템이 hiPSC의 LRRK2 유전자좌를 효율적으로 절단할 수 있는지를 확인하기 위해 수행한 Surveyor nuclease assay 및 Sanger sequencing analysis 결과, LRRK2 -/- 세포는 3bp 내지 26bp의 결실을 보였다 (도 9B 및 9C). G2019S 돌연변이를 포함하는 공여체 플라스미드를 가이드 RNA / Cas9 벡터와 동시에 형질 감염시킨 다음, puromycin 및 CRE-selected cell을 PCR 기반 검정법(도 9D 내지 9F)에 의해 동정 하였다. 대조군 및 LRRK2-G2019S 돌연변이 도입된 hiPSC는 TRA 1-60, SOX2, OCT4, NANOG 및 SSEA1과 같은 내인성 다능성 유전자를 발현하였으며 다능성 및 자가 재생 검정(self-renewal assay)에는 차이가 없었다(도 9G 내지 9J).For modeling Parkinson's disease, a heterozygous LRRK2-G2019S point mutation was introduced into hiPSC by generating an isogenic hiPSC using the CRISPR / Cas9 nuclease system. A guide RNA target site 4 bp away from the G2019S mutation site at exon 41 of the human LRRK2 locus (FIG. 9A) was designed. Surveyor nuclease assay and Sanger sequencing analysis performed to confirm that the CRISPR / Cas9 nuclease system can efficiently cleave the LRRK2 locus of hiPSC showed LRRK2 − / − cells with deletions of 3 to 26 bp (FIG. 9B). And 9C). Donor plasmids containing G2019S mutations were transfected simultaneously with the guide RNA / Cas9 vector and then puromycin and CRE-selected cells were identified by PCR based assays (FIGS. 9D-9F). The control and LRRK2-G2019S mutants introduced hiPSCs expressed endogenous pluripotent genes such as TRA 1-60, SOX2, OCT4, NANOG and SSEA1 with no difference in pluripotency and self-renewal assays (FIG. 9G To 9J).

다음으로, 3D 오가노이드 프로토콜을 사용하여 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 hiPSC(도 10A 내지 10D)로부터 돌연변이 중뇌 오가노이드를 생성했다. LRRK2-G2019S 중뇌 오가노이드의 신경성 정체성은 신경 마커 TUJ1, MAP2, NURR1 및 DAT의 면역 조직 화학에 의해 확인되었다 (도 2A). 도파민성 신경 마커 TH, AADC, VMAT2 및 DAT의 발현은 60일째에 대조군에 비해 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 오가노이드에서 현저하게 감소하였다(도 2B 및 도 10E). NURR1, PITX3, EN1, TH 및 MAPT와 같은 성숙한 신경성 유전자는 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 오가노이드에서 감소되었지만 2D 오가노이드에서는 감소하지 않았으며, 3D 오가노이드 모델이 보다 강력한 질병 병리학을 나타냈다(도 11A).Next, mutant midbrain organoids were generated from hiPSCs (FIGS. 10A-10D) into which the LRRK2-G2019S mutation was introduced using the 3D organoid protocol. Neuronal identity of the LRRK2-G2019S midbrain organoids was confirmed by immunohistochemistry of the neuronal markers TUJ1, MAP2, NURR1 and DAT (FIG. 2A). Expression of the dopaminergic nerve markers TH, AADC, VMAT2 and DAT was significantly reduced in organoids into which the LRRK2-G2019S mutation was introduced at 60 days compared to the control (FIGS. 2B and 10E). Mature neuronal genes such as NURR1, PITX3, EN1, TH, and MAPT were reduced in organoids into which the LRRK2-G2019S mutation was introduced, but not in 2D organoids, and the 3D organoid model showed stronger disease pathology (Figure 11A). ).

실시예Example 4.  4. LRRK2LRRK2 -- G2019SG2019S 돌연변이 유래 파킨슨병 모델 중뇌 유사 3D  Mutant-derived Parkinson's Disease Model Midbrain-like 3D 오가노이드를Organoids 이용한 진단 또는 약물 스크리닝 가능성 분석 Possible diagnostic or drug screening analysis

다음으로, MPTP에 의한 신경 독성 손상에 대한 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 오가노이드의 감수성을 조사했다. 모든 농도의 MPTP로 처리한 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 오가노이드에서 절단된 caspase-3+ apoptotic DA 뉴런의 유의한 증가를 확인했다(도 2C 내지 2F). 또한 파킨슨병 관련 병인에 LRRK2-G2019S 돌연변이의 영향을 평가하기 위해 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 오가노이드가 소낭 내 endosomal 구획에서 serine 129(pS129)가 인산화된 α-synuclein의 비정상적인 국소화를 나타내는 지 여부를 검사했다. pS129-α-synuclein-양성인 소낭이 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 3D 오가노이드(도 3A)에서 초기 endosome 마커인 EEA1에 양성인 endosome에 국소화됨을 관찰했다. LRRK2-G2019S 돌연변이는 효과적으로 pS129-α-synuclein 및 EEA1 이중 양성 endosome의 수를 증가시켰다(도 3B). 놀랍게도, 60일째의 3D 오가노이드에서의 thioflavin T 양성 침착은 LRRK2-G2019S 돌연변이에 의해 유의하게 증가하는데(도 3C 내지 3E), 이는 pS129-α-synuclein가 노화된 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 오가노이드에 비정상적으로 국소화되어 있음을 시사한다. 이 3D 모델 시스템이 파킨슨병에 대한 치료전략을 테스트하는 데 사용될 수 있는지 여부를 더 입증하기 위해, LRRK2 kinase 활성의 약리학적 억제를 평가했다. LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 오가노이드에서 LRRK2 억제제를 처리한 경우 인산화된 α-synuclein의 축적을 실질적으로 감소시켰다(도 3F 및 3G). 일관되게, 도파민성 신경 세포 마커 유전자 TH, AADC 및 DAT의 발현은 LRRK2 kinase 억제제로 처리한 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 오가노이드에서 부분적으로 회복되었다(도 3H). 따라서, 이 3D 오가노이드 모델 시스템은 파킨슨병에 대한 치료 전략을 시험할 수 있다.Next, the susceptibility of organoids to which the LRRK2-G2019S mutation was introduced for neurotoxic damage caused by MPTP was examined. A significant increase in caspase-3 + apoptotic DA neurons cleaved from organoids to which LRRK2-G2019S mutants treated with all concentrations of MPTP was introduced (FIGS. 2C-2F). In addition, to assess the effect of the LRRK2-G2019S mutation on Parkinson's disease-related etiology, it was determined whether the organoids with the LRRK2-G2019S mutation exhibit abnormal localization of phosphorylated α-synuclein in the endosomal compartment of the vesicle. Checked. It was observed that pS129-α-synuclein-positive vesicles were localized to endosome positive for the early endosome marker EEA1 in 3D organoids (FIG. 3A) introduced with LRRK2-G2019S mutation. The LRRK2-G2019S mutation effectively increased the number of pS129-α-synuclein and EEA1 double positive endosome (FIG. 3B). Surprisingly, thioflavin T positive deposition in 3D organoids at day 60 was significantly increased by LRRK2-G2019S mutations (FIGS. 3C-3E), which were introduced into the LRRK2-G2019S mutations in which pS129-α-synuclein was aged. Suggests that it is abnormally localized. To further demonstrate whether this 3D model system can be used to test treatment strategies for Parkinson's disease, pharmacological inhibition of LRRK2 kinase activity was evaluated. Treatment of LRRK2 inhibitors in organoids into which the LRRK2-G2019S mutation was introduced substantially reduced the accumulation of phosphorylated α-synuclein (FIGS. 3F and 3G). Consistently, expression of the dopaminergic neuronal marker genes TH, AADC and DAT was partially recovered in organoids introduced with LRRK2-G2019S mutations treated with LRRK2 kinase inhibitors (FIG. 3H). Thus, this 3D organoid model system can test treatment strategies for Parkinson's disease.

실시예Example 5.  5. LRRK2LRRK2 -- G2019SG2019S 돌연변이가 도입된  Mutation introduced 오가노이드의Organoid 유전자 발현양상 분석 및 지표인자 TXNIP의 발굴 Analysis of gene expression patterns and discovery of indicator factor TXNIP

중뇌 3D 오가노이드에서 LRRK2-G2019S와 관련된 파킨슨병 병리학의 분자 메커니즘에 대한 통찰력을 얻기 위해 LRRK2 대조군과 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 3D 오가노이드의 전반적인 유전자 발현 양상을 비교했다. LRRK2-G2019S를 발현하는 중뇌 3D 오가노이드는 전체 유전자 발현에서 다이나믹한 변화를 보였다(도 4A). LRRK2-G2019S 돌연변이의 존재하에 차별적으로 발현된 유전자는 2D 오가노이드와 비교하여 3D 오가노이드에서 유의적으로 상이했다(도 4A 및 4B). 또한 차별적으로 발현된 유전자가 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드와 LRRK2-G2019S 2D 오가노이드 사이에 중첩되어 이들이 LRRK2-G2019S 돌연변이(도 4A 및 4C)에 의해 영향을 받는 특정 유전자임을 나타냈다. 특히, LRRK2-G2019S 3D 오가노이드에서 가장 차별적으로 발현 된 유전자 중 하나는 α-synuclein 과발현된 배양물에서 리소좀성 기능장애와 관련이 있다고 보고된 티오르 독신 상호 작용 단백질 (thioredoxin-interacting protein, TXNIP)이었다.To gain insight into the molecular mechanism of Parkinson's disease pathology associated with LRRK2-G2019S in midbrain 3D organoids, we compared the overall gene expression patterns of the LRRK2 control and the 3D organoids introduced with the LRRK2-G2019S mutation. Midbrain 3D organoids expressing LRRK2-G2019S showed a dynamic change in overall gene expression (FIG. 4A). Genes differentially expressed in the presence of the LRRK2-G2019S mutation were significantly different in 3D organoids compared to 2D organoids (FIGS. 4A and 4B). The differentially expressed genes also overlap between LRRK2-G2019S 3D organoids and LRRK2-G2019S 2D organoids, indicating that they are specific genes affected by LRRK2-G2019S mutations (FIGS. 4A and 4C). In particular, one of the most differentially expressed genes in LRRK2-G2019S 3D organoids is the thioredoxin-interacting protein (TXNIP), which has been reported to be associated with lysosomal dysfunction in α-synuclein overexpressed cultures. It was.

다음으로, LRRK2-G2019S 돌연변이 파킨슨병 오가노이드가 산발성 파킨슨병 조직과 분자적으로 유사한 정도를 조사하기 위해 LRRK2-G2019S 돌연변이 오가노이드와 산발성 파킨슨병 환자 뇌 조직(MeSH : D010300) 사이의 차별적 유전자 패턴을 비교했다. LRRK2-G2019S 2D 오가노이드와 비교하여 LRRK2-G2019S 3D 오가노이드에서 차별적으로 발현된 유전자 세트는 산발적 파킨슨병 환자 뇌 조직으로부터 분리된 유전자가 많이 발현된 것으로 밝혀졌으며(도 4D), 이는 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 3D 오가노이드를 이용하여 LRRK2-G2019S 관련 산발성 파킨슨병의 분자 병리학을 연구함에 적합함을 입증하는 것이다. LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 오가노이드에서 차별적으로 발현된 유전자의 단백질-단백질 상호작용 HTRldb 데이터베이스를 추가로 분석하여 동시발현 네트워크를 구축하였다. 흥미롭게도, TXNIP 단백질 상호 작용 네트워크는 파킨슨병 유전성 위험요소를 포함하는 주요 서브 네트워크로 정의되었다(도 4E 및 도 12A).Next, to investigate the extent to which the LRRK2-G2019S mutant Parkinson's disease organoids are molecularly similar to the sporadic Parkinson's disease tissue, a differential genetic pattern between the LRRK2-G2019S mutant organoids and the brain tissue of the sporadic Parkinson's disease patient (MeSH: D010300) is examined. Compared. Gene sets differentially expressed in LRRK2-G2019S 3D organoids compared to LRRK2-G2019S 2D organoids were found to express a large number of genes isolated from sporadic Parkinson's disease brain tissue (FIG. 4D), which is a LRRK2-G2019S mutation Is a suitable 3D organoid for the study of the molecular pathology of LRRK2-G2019S-related sporadic Parkinson's disease. The co-expression network was constructed by further analyzing the protein-protein interaction HTRldb database of genes differentially expressed in organoids into which the LRRK2-G2019S mutation was introduced. Interestingly, the TXNIP protein interaction network has been defined as a major subnetwork that includes Parkinson's disease hereditary risk factors (FIGS. 4E and 12A).

실시예Example 6.  6. LRRK2LRRK2 -- G2019SG2019S 돌연변이가 도입된  Mutation introduced 오가노이드에서의At organoids 산발적 파킨슨병 지표인자로서 TXNIP 유전자 발현정도 분석 Analysis of TXNIP Gene Expression as an Indicator of Sporadic Parkinson's Disease

실시간 qPCR(도 5A)에 의해 야생형 3D 오가노이드 및 LRRK2 - G2019S 돌연변이가 도입된 3D 오가노이드의 TXNIP mRNA 수준을 분석했다. 기저 수준에서, 2D 오가노이드와 비교하여 3D 오가노이드에서 LRRK2-G2019S 돌연변이에 의해 유발된 TXNIP mRNA 수준의 상당한 증가를 발견했다(도 5B 및 5C). TXNIP가 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 파킨슨병 표현형에 기능적으로 기여하는지 여부를 분석하기 위해, TXNIP knockdown시 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 3D 오가노이드에서 α-synuclein 응집체를 검사했다. 흥미롭게도 TXNIP 억제시 야생형 3D 오가노이드에 비해 LRRK2-G2019S 돌연변이가 도입된 3D 오가노이드의 α-synuclein 응집이 Western blot에 의한 pS129-α-synuclein 분석에서 유의하게 감소함을 보였다(그림 5D 내지 5F). 또한, LRRK2-G2019S 관련 파킨슨병의 리소좀 효과를 조사했다. TXNIP knockdown은 LAMP1(lysosomal marker)-양성 puncta를 가진 인산화된 α- synuclein의 응집을 억제했다(도 5G 및 5H). 이러한 데이터와 일치하여, pS129-α-synuclein inclusion의 면적은 TXNIP knockdown에서 유의하게 감소했다(그림 5I). 종합적으로 말하자면, 이러한 결과는 인간 TXNIP가 3D 환경에서 LRRK2-G2019S 돌연변이와 기능적으로 연결되어 있고 2D 환경과 비교하여 3D 환경에서 LRRK2-G2019S 관련 산발성 파킨슨병을 악화시킬 수 있음을 보여준다.TXNIP mRNA levels of 3D organoids into which wild-type 3D organoids and LRRK2-G2019S mutations were introduced were analyzed by real time qPCR (FIG. 5A). At the basal level, a significant increase in TXNIP mRNA levels induced by the LRRK2-G2019S mutation in 3D organoids was found in comparison to 2D organoids (FIGS. 5B and 5C). To analyze whether TXNIP functionally contributes to the Parkinson's disease phenotype derived from the LRRK2-G2019S mutation, α-synuclein aggregates were examined in 3D organoids into which the LRRK2-G2019S mutation was introduced upon TXNIP knockdown. Interestingly, α-synuclein aggregation of 3D organoids with LRRK2-G2019S mutant introduced significantly decreased in pS129-α-synuclein analysis by Western blot when TXNIP inhibition compared to wild type 3D organoids (Figures 5D-5F). . In addition, the lysosomal effect of LRRK2-G2019S-related Parkinson's disease was investigated. TXNIP knockdown inhibited aggregation of phosphorylated α-synuclein with LAMP1 (lysosomal marker) -positive puncta (FIGS. 5G and 5H). Consistent with these data, the area of pS129-α-synuclein inclusion was significantly reduced in TXNIP knockdown (Figure 5I). Overall, these results show that human TXNIP is functionally linked to the LRRK2-G2019S mutation in the 3D environment and can exacerbate LRRK2-G2019S related sporadic Parkinson's disease in the 3D environment compared to the 2D environment.

<110> DONGGUK UNIVERSITY INDUSTRY-ACADEMIC COOPERATION FOUNDATION <120> Methods for providing information on the diagnosis of sporadic Parkinson's disease and drug screening methods <130> 18P05030 <160> 4 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1176 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TXNIP gene sequence <400> 1 atggtgatgt tcaagaagat caagtctttt gaggtggtct ttaacgaccc tgaaaaggtg 60 tacggcagtg gcgagaaggt ggctggccgg gtgatagtgg aggtgtgtga agttactcgt 120 gtcaaagccg ttaggatcct ggcttgcgga gtggctaaag tgctttggat gcagggatcc 180 cagcagtgca aacagacttc ggagtacctg cgctatgaag acacgcttct tctggaagac 240 cagccaacag gtgagaatga gatggtgatc atgagacctg gaaacaaata tgagtacaag 300 ttcggctttg agcttcctca ggggcctctg ggaacatcct tcaaaggaaa atatgggtgt 360 gtagactact gggtgaaggc ttttcttgac cgcccgagcc agccaactca agagacaaag 420 aaaaactttg aagtagtgga tctggtggat gtcaataccc ctgatttaat ggcacctgtg 480 tctgctaaaa aagaaaagaa agtttcctgc atgttcattc ctgatgggcg ggtgtctgtc 540 tctgctcgaa ttgacagaaa aggattctgt gaaggtgatg 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tataaaggct 4320 cgcgcttctt cttcccctgt gattctcgtt ggcacacatt tggatgtttc tgatgagaag 4380 caacgcaaag cctgcatgag taaaatcacc aaggaactcc tgaataagcg agggttccct 4440 gccatacgag attaccactt tgtgaatgcc accgaggaat ctgatgcttt ggcaaaactt 4500 cggaaaacca tcataaacga gagccttaat ttcaagatcc gagatcagct tgttgttgga 4560 cagctgattc cagactgcta tgtagaactt gaaaaaatca ttttatcgga gcgtaaaaat 4620 gtgccaattg aatttcccgt aattgaccgg aaacgattat tacaactagt gagagaaaat 4680 cagctgcagt tagatgaaaa tgagcttcct cacgcagttc actttctaaa tgaatcagga 4740 gtccttcttc attttcaaga cccagcactg cagttaagtg acttgtactt tgtggaaccc 4800 aagtggcttt gtaaaatcat ggcacagatt ttgacagtga aagtggaagg ttgtccaaaa 4860 caccctaagg gcattatttc gcgtagagat gtggaaaaat ttctttcaaa aaaaaggaaa 4920 tttccaaaga actacatgtc acagtatttt aagctcctag aaaaattcca gattgctttg 4980 ccaataggag aagaatattt gctggttcca agcagtttgt ctgaccacag gcctgtgata 5040 gagcttcccc attgtgagaa ctctgaaatt atcatccgac tatatgaaat gccttatttt 5100 ccaatgggat tttggtcaag attaatcaat cgattacttg agatttcacc ttacatgctt 5160 tcagggagag aacgagcact tcgcccaaac agaatgtatt ggcgacaagg catttactta 5220 aattggtctc ctgaagctta ttgtctggta ggatctgaag tcttagacaa tcatccagag 5280 agtttcttaa aaattacagt tccttcttgt agaaaaggct gtattctttt gggccaagtt 5340 gtggaccaca ttgattctct catggaagaa tggtttcctg ggttgctgga gattgatatt 5400 tgtggtgaag gagaaactct gttgaagaaa tgggcattat atagttttaa tgatggtgaa 5460 gaacatcaaa aaatcttact tgatgacttg atgaagaaag cagaggaagg agatctctta 5520 gtaaatccag atcaaccaag gctcaccatt ccaatatctc agattgcccc tgacttgatt 5580 ttggctgacc tgcctagaaa tattatgttg aataatgatg agttggaatt tgaacaagct 5640 ccagagtttc tcctaggtga tggcagtttt ggatcagttt accgagcagc ctatgaagga 5700 gaagaagtgg ctgtgaagat ttttaataaa catacatcac tcaggctgtt aagacaagag 5760 cttgtggtgc tttgccacct ccaccacccc agtttgatat ctttgctggc agctgggatt 5820 cgtccccgga tgttggtgat ggagttagcc tccaagggtt ccttggatcg cctgcttcag 5880 caggacaaag ccagcctcac tagaacccta cagcacagga ttgcactcca cgtagctgat 5940 ggtttgagat acctccactc agccatgatt atataccgag acctgaaacc ccacaatgtg 6000 ctgcttttca cactgtatcc caatgctgcc atcattgcaa agattgctga ctacggcatt 6060 gctcagtact gctgtagaat ggggataaaa acatcagagg gcacaccagg gtttcgtgca 6120 cctgaagttg ccagaggaaa tgtcatttat aaccaacagg ctgatgttta ttcatttggt 6180 ttactactct atgacatttt gacaactgga ggtagaatag tagagggttt gaagtttcca 6240 aatgagtttg atgaattaga aatacaagga aaattacctg atccagttaa agaatatggt 6300 tgtgccccat ggcctatggt tgagaaatta attaaacagt gtttgaaaga aaatcctcaa 6360 gaaaggccta cttctgccca ggtctttgac attttgaatt cagctgaatt agtctgtctg 6420 acgagacgca ttttattacc taaaaacgta attgttgaat gcatggttgc tacacatcac 6480 aacagcagga atgcaagcat ttggctgggc tgtgggcaca ccgacagagg acagctctca 6540 tttcttgact taaatactga aggatacact tctgaggaag ttgctgatag tagaatattg 6600 tgcttagcct tggtgcatct tcctgttgaa aaggaaagct ggattgtgtc tgggacacag 6660 tctggtactc tcctggtcat caataccgaa gatgggaaaa agagacatac cctagaaaag 6720 atgactgatt ctgtcacttg tttgtattgc aattcctttt ccaagcaaag caaacaaaaa 6780 aattttcttt tggttggaac cgctgatggc aagttagcaa tttttgaaga taagactgtt 6840 aagcttaaag gagctgctcc tttgaagata ctaaatatag gaaatgtcag tactccattg 6900 atgtgtttga gtgaatccac aaattcaacg gaaagaaatg taatgtgggg aggatgtggc 6960 acaaagattt tctccttttc taatgatttc accattcaga aactcattga gacaagaaca 7020 agccaactgt tttcttatgc agctttcagt gattccaaca tcataacagt ggtggtagac 7080 actgctctct atattgctaa gcaaaatagc cctgttgtgg aagtgtggga taagaaaact 7140 gaaaaactct gtggactaat agactgcgtg cactttttaa gggaggtaat ggtaaaagaa 7200 aacaaggaat caaaacacaa aatgtcttat tctgggagag tgaaaaccct ctgccttcag 7260 aagaacactg ctctttggat aggaactgga ggaggccata ttttactcct ggatctttca 7320 actcgtcgac ttatacgtgt aatttacaac ttttgtaatt cggtcagagt catgatgaca 7380 gcacagctag gaagccttaa aaatgtcatg ctggtattgg gctacaaccg gaaaaatact 7440 gaaggtacac aaaagcagaa agagatacaa tcttgcttga ccgtttggga catcaatctt 7500 ccacatgaag tgcaaaattt agaaaaacac attgaagtga gaaaagaatt agctgaaaaa 7560 atgagacgaa catctgttga gtaa 7584 <210> 3 <211> 7584 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LRRK2-G2019S mutated gene sequence <400> 3 atggctagtg gcagctgtca ggggtgcgaa gaggacgagg aaactctgaa gaagttgata 60 gtcaggctga acaatgtcca ggaaggaaaa cagatagaaa cgctggtcca aatcctggag 120 gatctgctgg tgttcacgta ctccgagcac gcctccaagt tatttcaagg caaaaatatc 180 catgtgcctc tgttgatcgt cttggactcc tatatgagag tcgcgagtgt gcagcaggtg 240 ggttggtcac ttctgtgcaa attaatagaa gtctgtccag gtacaatgca aagcttaatg 300 ggaccccagg atgttggaaa tgattgggaa gtccttggtg ttcaccaatt gattcttaaa 360 atgctaacag ttcataatgc cagtgtaaac ttgtcagtga ttggactgaa gaccttagat 420 ctcctcctaa cttcaggtaa aatcaccttg ctgatattgg atgaagaaag tgatattttc 480 atgttaattt ttgatgccat gcactcattt ccagccaatg atgaagtcca gaaacttgga 540 tgcaaagctt tacatgtgct gtttgagaga gtctcagagg agcaactgac tgaatttgtt 600 gagaacaaag attatatgat attgttaagt gcgttaacaa attttaaaga tgaagaggaa 660 attgtgcttc atgtgctgca ttgtttacat tccctagcga ttccttgcaa taatgtggaa 720 gtcctcatga gtggcaatgt caggtgttat aatattgtgg tggaagctat gaaagcattc 780 cctatgagtg aaagaattca agaagtgagt tgctgtttgc tccataggct tacattaggt 840 aattttttca atatcctggt attaaacgaa gtccatgagt ttgtggtgaa agctgtgcag 900 cagtacccag agaatgcagc attgcagatc tcagcgctca gctgtttggc cctcctcact 960 gagactattt tcttaaatca agatttagag gaaaagaatg agaatcaaga gaatgatgat 1020 gagggggaag aagataaatt gttttggctg gaagcctgtt acaaagcatt aacgtggcat 1080 agaaagaaca agcacgtgca ggaggccgca tgctgggcac taaataatct ccttatgtac 1140 caaaacagtt tacatgagaa gattggagat gaagatggcc atttcccagc tcatagggaa 1200 gtgatgctct ccatgctgat gcattcttca tcaaaggaag ttttccaggc atctgcgaat 1260 gcattgtcaa ctctcttaga acaaaatgtt aatttcagaa aaatactgtt atcaaaagga 1320 atacacctga atgttttgga gttaatgcag aagcatatac attctcctga agtggctgaa 1380 agtggctgta aaatgctaaa tcatcttttt gaaggaagca acacttccct ggatataatg 1440 gcagcagtgg tccccaaaat actaacagtt atgaaacgtc atgagacatc attaccagtg 1500 cagctggagg cgcttcgagc tattttacat tttatagtgc ctggcatgcc agaagaatcc 1560 agggaggata cagaatttca tcataagcta aatatggtta aaaaacagtg tttcaagaat 1620 gatattcaca aactggtcct agcagctttg aacaggttca ttggaaatcc tgggattcag 1680 aaatgtggat taaaagtaat ttcttctatt gtacattttc ctgatgcatt agagatgtta 1740 tccctggaag gtgctatgga ttcagtgctt cacacactgc agatgtatcc agatgaccaa 1800 gaaattcagt gtctgggttt aagtcttata ggatacttga ttacaaagaa gaatgtgttc 1860 ataggaactg gacatctgct ggcaaaaatt ctggtttcca gcttataccg atttaaggat 1920 gttgctgaaa tacagactaa aggatttcag acaatcttag caatcctcaa attgtcagca 1980 tctttttcta agctgctggt gcatcattca tttgacttag taatattcca tcaaatgtct 2040 tccaatatca tggaacaaaa ggatcaacag tttctaaacc tctgttgcaa gtgttttgca 2100 aaagtagcta tggatgatta cttaaaaaat gtgatgctag agagagcgtg tgatcagaat 2160 aacagcatca tggttgaatg cttgcttcta ttgggagcag atgccaatca agcaaaggag 2220 ggatcttctt taatttgtca ggtatgtgag aaagagagca gtcccaaatt ggtggaactc 2280 ttactgaata gtggatctcg tgaacaagat gtacgaaaag cgttgacgat aagcattggg 2340 aaaggtgaca gccagatcat cagcttgctc ttaaggaggc tggccctgga tgtggccaac 2400 aatagcattt gccttggagg attttgtata ggaaaagttg aaccttcttg gcttggtcct 2460 ttatttccag ataagacttc taatttaagg aaacaaacaa atatagcatc tacactagca 2520 agaatggtga tcagatatca gatgaaaagt gctgtggaag aaggaacagc ctcaggcagc 2580 gatggaaatt tttctgaaga tgtgctgtct aaatttgatg aatggacctt tattcctgac 2640 tcttctatgg acagtgtgtt tgctcaaagt gatgacctgg atagtgaagg aagtgaaggc 2700 tcatttcttg tgaaaaagaa atctaattca attagtgtag gagaatttta ccgagatgcc 2760 gtattacagc gttgctcacc aaatttgcaa agacattcca attccttggg gcccattttt 2820 gatcatgaag atttactgaa gcgaaaaaga aaaatattat cttcagatga ttcactcagg 2880 tcatcaaaac ttcaatccca tatgaggcat tcagacagca tttcttctct ggcttctgag 2940 agagaatata ttacatcact agacctttca gcaaatgaac taagagatat tgatgcccta 3000 agccagaaat gctgtataag tgttcatttg gagcatcttg aaaagctgga gcttcaccag 3060 aatgcactca cgagctttcc acaacagcta tgtgaaactc tgaagagttt gacacatttg 3120 gacttgcaca gtaataaatt tacatcattt ccttcttatt tgttgaaaat gagttgtatt 3180 gctaatcttg atgtctctcg aaatgacatt ggaccctcag tggttttaga tcctacagtg 3240 aaatgtccaa ctctgaaaca gtttaacctg tcatataacc agctgtcttt tgtacctgag 3300 aacctcactg atgtggtaga gaaactggag cagctcattt tagaaggaaa taaaatatca 3360 gggatatgct cccccttgag actgaaggaa ctgaagattt taaaccttag taagaaccac 3420 atttcatccc tatcagagaa ctttcttgag gcttgtccta aagtggagag tttcagtgcc 3480 agaatgaatt ttcttgctgc tatgcctttc ttgcctcctt ctatgacaat cctaaaatta 3540 tctcagaaca aattttcctg tattccagaa gcaattttaa atcttccaca cttgcggtct 3600 ttagatatga gcagcaatga tattcagtac ctaccaggtc ccgcacactg gaaatctttg 3660 aacttaaggg aactcttatt tagccataat cagatcagca tcttggactt gagtgaaaaa 3720 gcatatttat ggtctagagt agagaaactg catctttctc acaataaact gaaagagatt 3780 cctcctgaga ttggctgtct tgaaaatctg acatctctgg atgtcagtta caacttggaa 3840 ctaagatcct ttcccaatga aatggggaaa ttaagcaaaa tatgggatct tcctttggat 3900 gaactgcatc ttaactttga ttttaaacat ataggatgta aagccaaaga catcataagg 3960 tttcttcaac agcgattaaa aaaggctgtg ccttataacc gaatgaaact tatgattgtg 4020 ggaaatactg ggagtggtaa aaccacctta ttgcagcaat taatgaaaac caagaaatca 4080 gatcttggaa tgcaaagtgc cacagttggc atagatgtga aagactggcc tatccaaata 4140 agagacaaaa gaaagagaga tctcgtccta aatgtgtggg attttgcagg tcgtgaggaa 4200 ttctatagta ctcatcccca ttttatgacg cagcgagcat tgtaccttgc tgtctatgac 4260 ctcagcaagg gacaggctga agttgatgcc atgaagcctt ggctcttcaa tataaaggct 4320 cgcgcttctt cttcccctgt gattctcgtt ggcacacatt tggatgtttc tgatgagaag 4380 caacgcaaag cctgcatgag taaaatcacc aaggaactcc tgaataagcg agggttccct 4440 gccatacgag attaccactt tgtgaatgcc accgaggaat ctgatgcttt ggcaaaactt 4500 cggaaaacca tcataaacga gagccttaat ttcaagatcc gagatcagct tgttgttgga 4560 cagctgattc cagactgcta tgtagaactt gaaaaaatca ttttatcgga gcgtaaaaat 4620 gtgccaattg aatttcccgt aattgaccgg aaacgattat tacaactagt gagagaaaat 4680 cagctgcagt tagatgaaaa tgagcttcct cacgcagttc actttctaaa tgaatcagga 4740 gtccttcttc attttcaaga cccagcactg cagttaagtg acttgtactt tgtggaaccc 4800 aagtggcttt gtaaaatcat ggcacagatt ttgacagtga aagtggaagg ttgtccaaaa 4860 caccctaagg gcattatttc gcgtagagat gtggaaaaat ttctttcaaa aaaaaggaaa 4920 tttccaaaga actacatgtc acagtatttt aagctcctag aaaaattcca gattgctttg 4980 ccaataggag aagaatattt gctggttcca agcagtttgt ctgaccacag gcctgtgata 5040 gagcttcccc attgtgagaa ctctgaaatt atcatccgac tatatgaaat gccttatttt 5100 ccaatgggat tttggtcaag attaatcaat cgattacttg agatttcacc ttacatgctt 5160 tcagggagag aacgagcact tcgcccaaac agaatgtatt ggcgacaagg catttactta 5220 aattggtctc ctgaagctta ttgtctggta ggatctgaag tcttagacaa tcatccagag 5280 agtttcttaa aaattacagt tccttcttgt agaaaaggct gtattctttt gggccaagtt 5340 gtggaccaca ttgattctct catggaagaa tggtttcctg ggttgctgga gattgatatt 5400 tgtggtgaag gagaaactct gttgaagaaa tgggcattat atagttttaa tgatggtgaa 5460 gaacatcaaa aaatcttact tgatgacttg atgaagaaag cagaggaagg agatctctta 5520 gtaaatccag atcaaccaag gctcaccatt ccaatatctc agattgcccc tgacttgatt 5580 ttggctgacc tgcctagaaa tattatgttg aataatgatg agttggaatt tgaacaagct 5640 ccagagtttc tcctaggtga tggcagtttt ggatcagttt accgagcagc ctatgaagga 5700 gaagaagtgg ctgtgaagat ttttaataaa catacatcac tcaggctgtt aagacaagag 5760 cttgtggtgc tttgccacct ccaccacccc agtttgatat ctttgctggc agctgggatt 5820 cgtccccgga tgttggtgat ggagttagcc tccaagggtt ccttggatcg cctgcttcag 5880 caggacaaag ccagcctcac tagaacccta cagcacagga ttgcactcca cgtagctgat 5940 ggtttgagat acctccactc agccatgatt atataccgag acctgaaacc ccacaatgtg 6000 ctgcttttca cactgtatcc caatgctgcc atcattgcaa agattgctga ctacagcatt 6060 gctcagtact gctgtagaat ggggataaaa acatcagagg gcacaccagg gtttcgtgca 6120 cctgaagttg ccagaggaaa tgtcatttat aaccaacagg ctgatgttta ttcatttggt 6180 ttactactct atgacatttt gacaactgga ggtagaatag tagagggttt gaagtttcca 6240 aatgagtttg atgaattaga aatacaagga aaattacctg atccagttaa agaatatggt 6300 tgtgccccat ggcctatggt tgagaaatta attaaacagt gtttgaaaga aaatcctcaa 6360 gaaaggccta cttctgccca ggtctttgac attttgaatt cagctgaatt agtctgtctg 6420 acgagacgca ttttattacc taaaaacgta attgttgaat gcatggttgc tacacatcac 6480 aacagcagga atgcaagcat ttggctgggc tgtgggcaca ccgacagagg acagctctca 6540 tttcttgact taaatactga aggatacact tctgaggaag ttgctgatag tagaatattg 6600 tgcttagcct tggtgcatct tcctgttgaa aaggaaagct ggattgtgtc tgggacacag 6660 tctggtactc tcctggtcat caataccgaa gatgggaaaa agagacatac cctagaaaag 6720 atgactgatt ctgtcacttg tttgtattgc aattcctttt ccaagcaaag caaacaaaaa 6780 aattttcttt tggttggaac cgctgatggc aagttagcaa tttttgaaga taagactgtt 6840 aagcttaaag gagctgctcc tttgaagata ctaaatatag gaaatgtcag tactccattg 6900 atgtgtttga gtgaatccac aaattcaacg gaaagaaatg taatgtgggg aggatgtggc 6960 acaaagattt tctccttttc taatgatttc accattcaga aactcattga gacaagaaca 7020 agccaactgt tttcttatgc agctttcagt gattccaaca tcataacagt ggtggtagac 7080 actgctctct atattgctaa gcaaaatagc cctgttgtgg aagtgtggga taagaaaact 7140 gaaaaactct gtggactaat agactgcgtg cactttttaa gggaggtaat ggtaaaagaa 7200 aacaaggaat caaaacacaa aatgtcttat tctgggagag tgaaaaccct ctgccttcag 7260 aagaacactg ctctttggat aggaactgga ggaggccata ttttactcct ggatctttca 7320 actcgtcgac ttatacgtgt aatttacaac ttttgtaatt cggtcagagt catgatgaca 7380 gcacagctag gaagccttaa aaatgtcatg ctggtattgg gctacaaccg gaaaaatact 7440 gaaggtacac aaaagcagaa agagatacaa tcttgcttga ccgtttggga catcaatctt 7500 ccacatgaag tgcaaaattt agaaaaacac attgaagtga gaaaagaatt agctgaaaaa 7560 atgagacgaa catctgttga gtaa 7584 <210> 4 <211> 29 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TXNIP-shRNA sequence <400> 4 agtggaggtg tgtgaagtta ctcgtgtca 29

Claims (5)

환자의 시료 및 대조군의 시료로부터 TXNIP 유전자의 mRNA 또는 단백질의 발현 정도를 측정하는 단계;
상기 측정된 발현 정도를 서로 비교하는 단계; 및
상기 환자의 발현 정도가 대조군의 발현 정도보다 높은 경우 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병의 발병 위험성 예측 또는 발병 확정을 위한 정보제공방법.
Measuring the expression level of mRNA or protein of the TXNIP gene from the sample of the patient and the sample of the control group;
Comparing the measured expression levels with each other; And
When the expression level of the patient is higher than the expression level of the control method for providing information for predicting or confirming the risk of developing sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutation.
TXNIP 유전자를 발현하는 유도만능줄기세포 유래 중뇌 유사 산발적 파킨슨병 3D 오가노이드에 피검물질을 처리하는 단계;
상기 오가노이드의 상기 유전자의 발현 정도를 측정하는 단계; 및
상기 피검물질의 처리 전 대비 상기 유전자의 발현이 감소되면, 상기 피검물질을 산발적 파킨슨병 예방 또는 치료제로 선별하는 단계;를 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병 예방 또는 치료제 후보 물질의 스크리닝 방법.
Treating the test material with induced pluripotent stem cell-derived midbrain-like sporadic Parkinson's disease 3D organoid expressing TXNIP gene;
Measuring the expression level of the gene of the organoid; And
When the expression of the gene is reduced compared to before the treatment of the test material, selecting the test material as a sporadic Parkinson's disease prevention or treatment agent; Screening method for a candidate substance for preventing or treating sporadic Parkinson's disease derived from LRRK2-G2019S mutation.
서열번호 4의 서열로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병의 예방 또는 치료용 조성물.
A composition for preventing or treating sporadic Parkinson's disease-derived LRRK2-G2019S mutations comprising an oligonucleotide consisting of the sequence of SEQ ID NO: 4.
TXNIP 유전자를 코딩하는 뉴클레오티드 서열, 상기 뉴클레오티드 서열에 상보적인 서열, 상기 뉴클레오티드의 단편 또는 상기 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 단백질에 특이적으로 결합하는 물질을 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병의 진단용 조성물.
Diagnostic composition for sporadic Parkinson's disease derived from LRRK2-G2019S mutation comprising a nucleotide sequence encoding a TXNIP gene, a sequence complementary to the nucleotide sequence, a fragment of the nucleotide or a substance specifically binding to a protein encoded by the nucleotide sequence .
청구항 4의 조성물을 포함하는 LRRK2-G2019S 돌연변이 유래 산발적 파킨슨병 진단용 키트.
Sporadic Parkinson's disease diagnostic kit derived from LRRK2-G2019S mutation comprising the composition of claim 4.
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