KR20220068305A - Animal model using hematopoietic stem cell derived from induced pluripotent stem cell and use thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an animal model using hematopoietic stem cells derived from dedifferentiated stem cells. According to one aspect, provided is a method for analyzing therapeutic efficacy of an anti-cancer drug. The method comprises the steps of: isolating cells from a biological sample; preparing dedifferentiated stem cells (induced pluripotent stem cells: iPSC) from the isolated cells; inducing hematopoietic stem cells (HSC) from the prepared dedifferentiated stem cells; and administering the induced hematopoietic stem cells to an animal so as to prepare an animal model. Accordingly, the animal model prepared thereby can be usefully applied to analyze therapeutic efficacy of a cancer immunotherapy agent.

Description

역분화 줄기세포에서 유래된 조혈모세포를 이용한 동물 모델 및 이의 용도 {Animal model using hematopoietic stem cell derived from induced pluripotent stem cell and use thereof}Animal model using hematopoietic stem cells derived from retrodifferentiated stem cells and uses thereof

역분화 줄기세포에서 유래된 조혈모세포를 이용한 동물 모델 및 이의 용도에 관한 것이다.It relates to an animal model using hematopoietic stem cells derived from retrodifferentiated stem cells and uses thereof.

항암 화학요법의 경우 같은 약제에 대해서도 환자 개개인에 따라 다양한 치료반응과 결과를 보이므로 가장 효과적인 항암제를 선택하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. in vitro 배양방법을 이용한 모델은 암세포에 있어 주변세포와의 상호작용이 배제되고 주변 미세환경이 인체와 상이한 등 일정한 한계를 내포하고 있어, 인간의 질병 연구뿐만 아니라 관련 연구에 실험동물들의 중요성이 증대되고 있다. 이 중 질환 모델 제작을 위한 동물로 설치류, 특히 마우스가 가장 자주 사용되어 왔다. 특히, 이종이식 모델은 항암제 후보물질의 항암효과를 예측하기 위한 전임상 단계에서 광범위하게 사용되고 있으며 적절한 환경 하에서는 임상의 결과를 예측하는 용도로도 사용되고 있다.In the case of chemotherapy, a number of studies have been conducted to select the most effective anticancer drug because it shows various treatment responses and results according to individual patients even with the same drug. The model using the in vitro culture method has certain limitations, such as excluding interactions with surrounding cells and the surrounding microenvironment is different from that of the human body. is becoming Among them, rodents, especially mice, have been most frequently used as animals for disease model production. In particular, the xenograft model is widely used in the preclinical stage to predict the anticancer effect of an anticancer drug candidate, and is also used to predict the clinical outcome under an appropriate environment.

제대혈에서 유래한 조혈모세포는 골수보다 유리한 장점이 있기 때문에 이식을 위해 자주 사용된다. 그러나, 많은 이식사례에서 제대혈 조혈모세포 이식의 성공률에 가장 중요한 단일 요인으로서 이식에 사용된 총세포수 (total nucleated cells)가 지적되고 있으며, 이식된 세포의 숫자가 충분하지 않을 경우에는 생착실패, 생착지연 등으로 인한 합병증의 발생으로 이식결과가 양호하지 않았다.Hematopoietic stem cells derived from cord blood are often used for transplantation because of their advantages over bone marrow. However, in many transplant cases, the total number of nucleated cells used for transplantation is pointed out as the single most important factor for the success rate of umbilical cord blood stem cell transplantation. The transplant results were not good due to complications due to delay, etc.

따라서, 태반으로부터 얻어질 수 있는 총세포수를 늘리고, 생착량을 증가시키기 위해 동종 다중 공여자로부터의 혼합이식의 가능성이 제기되었다. 그러나, 임상적으로 시도된 이러한 혼합이식의 결과는 혼합된 두 제대혈의 각각이 가지고 있는 이식성 조혈모세포의 함량에 대한 대조군을 확보하지 못했을 뿐 아니라, 임상적으로 제한된 숫자의 증례에서 각기 다른 결과를 제시하고 있다.Therefore, the possibility of mixed transplantation from multiple allogeneic donors has been raised to increase the total number of cells obtainable from the placenta and to increase the amount of engraftment. However, the clinically tried results of this mixed transplant did not secure a control for the content of transplanted hematopoietic stem cells in each of the two mixed cord blood, but also presented different results in a limited number of clinical cases. are doing

이러한 기술적 배경 하에, 단일 유래의 조혈모세포를 충분한 수로 확보하고, 이를 이용한 동물 모델을 제조하여 항암제 등 약물의 유효성을 평가하기 위한 다각적인 연구가 진행되고 있으나 (한국 등록특허 제10-0666607호), 아직은 미비한 실정이다. Under this technical background, various studies are being conducted to secure a sufficient number of single-derived hematopoietic stem cells, and to evaluate the effectiveness of drugs such as anticancer drugs by manufacturing an animal model using the same (Korean Patent No. 10-0666607), It is still ambiguous.

일 양상은 생물학적 시료로부터 세포를 분리하는 단계; 분리된 세포로부터 역분화 줄기세포 (induced Pluripotent Stem cell: iPSC)를 제조하는 단계; 제조된 역분화 줄기세포로부터 조혈모세포 (Hematopoietic stem cell: HSC)를 유도하는 단계; 및 유도된 조혈모세포를 동물에 투여하는 단계를 포함하는, 동물 모델의 제조방법을 제공하는 것이다.One aspect comprises the steps of isolating cells from a biological sample; preparing dedifferentiated stem cells (induced Pluripotent Stem Cell: iPSC) from the isolated cells; Inducing hematopoietic stem cells (HSC) from the prepared dedifferentiated stem cells; And to provide a method for producing an animal model, comprising the step of administering the induced hematopoietic stem cells to the animal.

다른 양상은 상기 제조방법에 의해 제조된 항암제의 치료 효능 분석용 동물 모델을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide an animal model for analyzing the therapeutic efficacy of an anticancer agent prepared by the above manufacturing method.

또 다른 양상은 상기 동물모델에 항암제를 투여하는 단계; 및 상기 동물 모델에서 암 세포의 성장 또는 전이를 분석하여 항암제의 치료 효능을 결정하는 단계를 포함하는, 항암제의 치료 효능 분석 방법을 제공하는 것이다.Another aspect comprises the steps of administering an anticancer agent to the animal model; And to provide a method for analyzing the therapeutic efficacy of an anticancer agent, comprising the step of determining the therapeutic efficacy of the anticancer agent by analyzing the growth or metastasis of cancer cells in the animal model.

또 다른 양상은 상기 동물 모델에 항암제 후보 물질을 투여하는 단계; 및 상기 동물 모델에서 암 세포의 성장 또는 전이를 분석하여 항암제의 치료 효능을 결정하는 단계를 포함하는, 항암제의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.Another aspect includes administering an anticancer drug candidate to the animal model; And analyzing the growth or metastasis of cancer cells in the animal model to provide a screening method for an anticancer agent comprising the step of determining the therapeutic efficacy of the anticancer agent.

일 양상은 생물학적 시료로부터 세포를 분리하는 단계; 분리된 세포로부터 역분화 줄기세포를 제조하는 단계; 제조된 역분화 줄기세포로부터 조혈모세포를 유도하는 단계; 및 유도된 조혈모세포를 동물에 투여하는 단계를 포함하는, 동물 모델의 제조방법을 제공한다.One aspect comprises the steps of isolating cells from a biological sample; preparing dedifferentiated stem cells from the isolated cells; Inducing hematopoietic stem cells from the prepared dedifferentiated stem cells; And it provides a method for producing an animal model, comprising the step of administering the induced hematopoietic stem cells to the animal.

상기 "생물학적 시료"는 생물로부터 유래된 시료를 의미한다. 상기 생물은 인간을 포함하는 포유동물일 수 있다. 상기 생물학적 시료는 신체의 조직 또는 체액으로부터 유래된 것일 수 있다. 상기 조직은 신체에서 종양이 생성될 수 있는 임의의 조직일 수 있다. 상기 체액은 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 점액, 타액, 눈물, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액, 양수액 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 혈액은 말초 혈액으로부터 유래된 것일 수 있다. 상기 혈액은 혈구를 포함할 수 있다. 상기 혈구는 적혈구, 백혈구 및 혈소판 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 백혈구는 호산성 백혈구, 호염기성 백혈구, 호중성 백혈구, 림프구, 단핵세포, 대식세포 등을 포함할 수 있다. 상기 생물학적 세포로부터 분리된 세포는 단핵세포일 수 있다.The "biological sample" refers to a sample derived from an organism. The organism may be a mammal including a human. The biological sample may be derived from a tissue or body fluid of the body. The tissue may be any tissue in the body capable of producing a tumor. The body fluids include blood, plasma, serum, urine, mucus, saliva, tears, sputum, spinal fluid, pleural fluid, nipple aspirate, lymph fluid, airway fluid, intestinal fluid, genitourinary fluid, breast milk, lymphatic fluid, semen, cerebrospinal fluid, intratracheal fluid , ascites, cystic tumor body fluid, amniotic fluid, or a combination thereof. The blood may be derived from peripheral blood. The blood may include blood cells. The blood cells may include one or more of red blood cells, white blood cells, and platelets. The white blood cells may include eosinophils, basophils, neutrophils, lymphocytes, monocytes, macrophages, and the like. The cells isolated from the biological cells may be mononuclear cells.

상기 생물학적 시료는 암 환자로부터 유래된 것일 수 있다. 이에 따라, 상기 동물 모델은 특정 환자의 면역 체계를 모방함으로써 상기 환자의 암 치료에 유효한 효과를 나타낼 수 있는 맞춤형 약물을 선택하는 데 유용하게 사용될 수 있다.The biological sample may be derived from a cancer patient. Accordingly, the animal model can be usefully used to select a customized drug that can exhibit an effective effect on cancer treatment of a patient by mimicking the immune system of a specific patient.

상기 "역분화 줄기세포 (induced Pluripotent Stem Cell: iPSC)"는 유도만능 줄기세포로도 지칭되며, 분화된 세포 (예를 들어, 체세포)로부터 역분화되어 얻어진 만능분화능 (pluripotency)을 갖는 세포를 의미한다. 상기 역분화 줄기세포는 각종 장기 세포로 분화할 수 있다. 상기 역분화 줄기세포는 역분화 유도인자들에 의해 분화된 세포를 재프로그램화 (reprogramming)하여 수득될 수 있다.The “induced pluripotent stem cell (iPSC)” is also referred to as an induced pluripotent stem cell, and refers to a cell having pluripotency obtained by de-differentiation from a differentiated cell (eg, a somatic cell). do. The dedifferentiated stem cells can differentiate into various organ cells. The dedifferentiated stem cells can be obtained by reprogramming the cells differentiated by the dedifferentiation  inducing factors.

 상기 "조혈모세포 (hematopoietic stem cell: HSC)"는  조혈모 줄기세포와 상호교환적으로 사용되며, 자가 증식 및 분화를 통해 조혈작용을 수행하는 세포를 의미한다. 상기 조혈모세포는 각종 혈구의 중간 과정인 전구세포를 거쳐 최종 세포로 성숙하게 되며, 적혈구, 혈소판, 중성구, 호산구, 호염구, 단핵구, T세포, B세포, 자연살상세포 또는 가지돌기 세포 등의 다양한 혈액 내 세포로 분화하므로, 상기 조혈모세포의 분화에 의하여 적혈구 또는 림프구 세포의 발달이 촉진될 수 있다. 상기 조혈모세포는 미분화 상태에서 무한 증식능력 (self-renewal capacity)과 더불어 특정한 분화유도자극에 의해 다양한 혈액 세포로 분화될 수 있는 능력을 가진다. 상기 조혈모세포는 인간, 원숭이, 돼지, 말, 소, 양, 개, 고양이, 생쥐, 토끼 등의 임의의 동물로부터 유래할 수 있다.The "hematopoietic stem cell (HSC)" is used interchangeably with   hematopoietic stem cell, and refers to a cell that performs hematopoietic action through self-proliferation and differentiation. The hematopoietic stem cells mature into final cells through progenitor cells, which are intermediate processes of various blood cells, and various types of blood such as red blood cells, platelets, neutrophils, eosinophils, basophils, monocytes, T cells, B cells, natural killer cells, or dendritic cells. Since it differentiates into internal cells, the development of red blood cells or lymphocytes can be promoted by the differentiation of the hematopoietic stem cells. The   hematopoietic stem cells have the ability to differentiate into various blood cells by a specific differentiation-inducing stimulus as well as self-renewal capacity in an undifferentiated state. The hematopoietic stem cells may be derived from any animal such as humans, monkeys, pigs, horses, cattle, sheep, dogs, cats, mice, rabbits, and the like.

일 구체예에서, 상기 역분화 줄기세포를 조혈모세포로 분화 또는 유도시키기 위하여 하기 단계를 포함할 수 있다:In one embodiment, to differentiate or induce the dedifferentiated stem cells into hematopoietic stem cells may include the following steps:

(a) 상기 역분화 줄기세포를 골형성단백질 4 (BMP4)가 첨가된 배지에서 배양하는 단계;(a) culturing the dedifferentiated stem cells in a medium to which bone morphogenetic protein 4 (BMP4) is added;

(b) 상기 (a) 단계에서 배양된 세포를 혈관내피성장인자 (VEGF) 및 염기성 섬유아세포성장인자(bFGF)가 첨가된 배지로 교체하여 배양하는 단계;(b) culturing by replacing the cells cultured in step (a) with a medium to which vascular endothelial growth factor (VEGF) and basic fibroblast growth factor (bFGF) are added;

(c) 상기 (b) 단계에서 배양된 세포를 SB431542, 혈관내피성장인자, 및 염기성 섬유아세포성장인자가 첨가된 배지로 교체하여 배양하는 단계;(c) culturing the cells cultured in step (b) by replacing them with a medium to which SB431542, vascular endothelial growth factor, and basic fibroblast growth factor are added;

(d) 상기 (c) 단계에서 배양된 세포를 줄기세포인자 (SCF), 트롬보포이에틴 (TPO), 및 인터루킨-3 (IL-3)이 첨가된 배지로 교체하여 배양하는 단계;(d) culturing by replacing the cells cultured in step (c) with a medium to which stem cell factor (SCF), thrombopoietin (TPO), and interleukin-3 (IL-3) are added;

(e) 상기 (d) 단계에서 배양된 세포의 배양 상등액을 수득하는 단계;(e) obtaining a culture supernatant of the cells cultured in step (d);

(f) 수득된 상등액에 포함되어 있는 세포를 분리하는 단계; 및(f) separating the cells contained in the obtained supernatant; and

(g) 분리된 세포를 Flt3L (FMS-like tyrosine kinase 3 ligand), 줄기세포인자 (SCF), 트롬보포이에틴 (TPO), 인터루킨-3 (IL-3), 및 인터루킨-6 (IL-6)가 첨가된 배지에서 배양하는 단계.(g) the isolated cells Flt3L (FMS-like tyrosine kinase 3 ligand), stem cell factor (SCF), thrombopoietin (TPO), interleukin-3 (IL-3), and interleukin-6 (IL-6) ) culturing in the added medium.

일 구체예에 있어서, 상기 조혈모세포는 CD34, CD43 및 CD45로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 마커를 발현하는 것일 수 있다. 상기 조혈모세포는 CD34,CD43 및 CD45로 구성된 군으로부터 선택된 둘 이상을 발현하는 것일 수 있다. 상기 조혈모세포는 CD34, CD43 및 CD45를 발현하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 조혈모세포는 CD34 및 CD45를 발현하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 조혈모세포는 CD43 및 CD45를 발현하는 것일 수 있다.In one embodiment, the hematopoietic stem cells may express one or more markers selected from the group consisting of CD34, CD43 and CD45. The hematopoietic stem cells may express two or more selected from the group consisting of CD34, CD43 and CD45. The hematopoietic stem cells may express CD34, CD43 and CD45. For example, the hematopoietic stem cells may express CD34 and CD45. For example, the hematopoietic stem cells may express CD43 and CD45.

상기 "투여"는 "주입", "주사" 또는 "감염"과 혼용되어 사용될 수 있다.The "administration" may be used interchangeably with "injection", "injection" or "infection".

상기 "투여하는 단계"는 임의의 방식으로 동물에 투여하는 방식을 포함한다. 예를 들어, 상기 유도된 조혈모세포는 정맥, 근육, 피하, 직장, 복강내, 자궁 내 경막 또는 뇌혈관 내 주사에 의해 투여될 수 있으며, 경구로 투여될 수도 있다. 바람직하게는 상기 유도된 조혈모세포는 동물에 정맥주사될 수 있다.The "administering step" includes administering to an animal in any manner. For example, the induced hematopoietic stem cells may be administered by intravenous, intramuscular, subcutaneous, rectal, intraperitoneal, intrauterine intrathecal or intracerebrovascular injection, or may be administered orally. Preferably, the induced hematopoietic stem cells may be injected intravenously into animals.

상기 "동물"은 동물 모델로 사용될 수 있는 임의의 동물을 제한 없이 포함하며, 바람직하게는 포유동물이다. 상기 포유동물은 인간을 제외한 포유동물일 수 있다. 구체적으로, 상기 동물은 마우스, 랫트, 모르모트, 원숭이, 개, 고양이, 토끼, 소, 양, 돼지, 및 염소로 구성된 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 동물 중 마우스는 번식능력, 발육능력, 및 환경 적응능력이 좋고 자손의 수가 많아 실험군에 속하는 개체 수를 많이 확보할 수 있어 믿을만한 결과를 얻을 수 있으며, 조작이 간편한 장점이 있다. 또한, 상기 인간화 마우스는 인간의 유전자와 97% 유사한 것으로 알려져, 인간을 대체하기 위한 모델로서 유용하다. The "animal" includes, without limitation, any animal that can be used as an animal model, preferably a mammal. The mammal may be a mammal other than a human. Specifically, the animal may be one selected from the group consisting of a mouse, a rat, a guinea pig, a monkey, a dog, a cat, a rabbit, a cow, a sheep, a pig, and a goat. Among the animals, mice have good reproductive ability, developmental ability, and environmental adaptability, and have a large number of progeny, so that a large number of individuals belonging to the experimental group can be secured, thereby obtaining reliable results and easy operation. In addition, the humanized mouse is known to be 97% similar to human genes, and is useful as a model for replacing humans.

상기 동물은 면역 결핍 동물일 수 있다. 상기 용어 "면역 결핍 동물"은 면역응답에 관여하는 T세포, B세포, 대식세포, 항체, 보체 등의 감소, 결손 혹은 기능이상 등의 다양한 원인에 의해 면역응답능이 저하 또는 결핍된 동물을 의미한다. 상기 면역결핍 동물은 T 세포, B 세포 및 NK (natural killer)세포로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 결핍된 동물일 수 있다. 상기 면역 결핍 동물은 중증 복합 면역 결핍 (severe combined immunodeficient syndrome: SCID) 마우스, SCID-beige 마우스, 노그 (NOD/Shi-scid/IL-2Rγnull, NOG) 마우스 및 NSG (NOD scid gamma) 마우스일 수 있다. 상기 중증 복합 면역 결핍 마우스는 림프구계 줄기세포의 발생장애로 T세포, B세포 두 계통에 선천적인 결손 등에 의하여 세포성 면역과 액성 면역 모두가 결손된, 중증 복합 면역 결핍증을 표현 형질로 하는 돌연변이 마우스를 의미할 수 있다. 상기 SCID-beige 마우스는 SCID 및 Beige에서 모두 상염색체 열성 돌연변이가 나타난 것일 수 있다. 상기 SCID 돌연변이의 경우 상기와 같이 T세포 및 B세포가 결손되어 있는 특성이 나타나며, Beige 돌연변이의 경우 NK 세포의 결핍이 나타날 수 있다. 상기 SCID-beige 마우스는 상기와 같은 특성이 동시에 나타나는 것으로, T세포, B세포 및 NK 세포가 결핍된 것일 수 있다. 상기 노그 마우스는 이종이식을 위한 수용체로 개발된, 중증 복합 면역 결핍 돌연변이 및 인터루킨-2R (IL-2Rγ) 대립형질 돌연변이에 대한 이중 동형접합일 수 있다. 상기 노그 마우스는 T세포 및 B세포 외에 NK 세포까지 결핍된 면역결핍 쥐를 의미할 수 있다. 상기 NSG 마우스는 중증 복합 면역 결핍 마우스 및 NOD (non-obese diabetic) 마우스의 교배로 만들어진 것일 수 있다. 상기 NSG 마우스는 성숙한 T 세포 및 B 세포가 전혀 없고, 매우 낮은 NK 세포 활성을 보여 인간세포의 이식 효율이 높을 수 있다. 상기 면역 결핍 동물은 NSG 마우스일 수 있다. 상기 면역 결핍 동물은 NSG-A 마우스일 수 있다.The animal may be an immunodeficient animal. The term "immune deficient animal" refers to an animal with reduced or deficient immune response due to various causes such as reduction, deficiency or dysfunction of T cells, B cells, macrophages, antibodies, complement, etc. involved in the immune response. . The immunodeficient animal may be an animal deficient in at least one selected from the group consisting of T cells, B cells, and natural killer (NK) cells. The immunodeficient animal may be a severe combined immunodeficient syndrome (SCID) mouse, a SCID-beige mouse, a NOD/Shi-scid/IL-2Rγnull (NOG) mouse, and a NOD scid gamma (NSG) mouse. . The severe combined immunodeficiency mouse is a mutant mouse having severe combined immunodeficiency syndrome, in which both cellular and humoral immunity are deficient due to birth defects in both T cells and B cell lines due to a developmental disorder of lymphocyte stem cells. can mean The SCID-beige mouse may have autosomal recessive mutations in both SCID and Beige. In the case of the SCID mutation, T cells and B cells are absent as described above, and in the case of the Beige mutation, a deficiency of NK cells may appear. The SCID-beige mouse exhibits the above characteristics at the same time, and may be deficient in T cells, B cells and NK cells. The Nog mice may be double homozygous for a severe combined immunodeficiency mutation and an interleukin-2R (IL-2Rγ) allele mutation, developed as a receptor for xenografts. The Nog mouse may refer to an immunodeficient mouse deficient in NK cells in addition to T cells and B cells. The NSG mouse may be a cross between a severe combined immunodeficiency mouse and a non-obese diabetic (NOD) mouse. The NSG mice do not have mature T cells and B cells at all, and show very low NK cell activity, so the transplantation efficiency of human cells may be high. The immunodeficient animal may be an NSG mouse. The immunodeficient animal may be an NSG-A mouse.

상기 "투여하는 단계"는 목적에 맞는 임의의 주령의 동물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 동물은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 주령의 동물일 수 있다. 또한, 상기 동물은 1 내지 20, 1 내지 10, 1 2 내지 10, 2 내지 8, 2 내지 6, 3 내지 6, 3 내지 5, 3 내지 4, 4 내지 5 주령의 동물일 수 있다.The "administration step" may use any animal of any age suitable for the purpose. For example, the animal is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 or 20 weeks of age. can In addition, the animal may be an animal of 1 to 20, 1 to 10, 1 2 to 10, 2 to 8, 2 to 6, 3 to 6, 3 to 5, 3 to 4, 4 to 5 weeks of age.

일 구체예에서, 상기 유도된 조혈모세포는 본 명세서의 동물 모델을 제조하기 위해 임의의 필요한 양만큼 투여될 수 있다. 예를 들어, 상기 조혈모세포는 동물에 마리당 1x105 내지 1x107, 2x105 내지 1x107, 4x105 내지 1x107, 6x105 내지 8x107, 1x105 내지 8x106, 1x105 내지 6x106, 1x105 내지 4x106, 1x105 내지 2x106, 2x105 내지 2x106, 4x105 내지 2x106, 6x105 내지 2x106, 7x105 내지 2x106, 1x106 내지 2x106의 세포수만큼 투여될 수 있다. 바람직하게는, 상기 조혈모세포는 상기 동물에 마리당 1x106의 세포수만큼 투여될 수 있다.In one embodiment, the induced hematopoietic stem cells may be administered in any amount necessary to prepare the animal model of the present specification. For example, the hematopoietic stem cells are 1x10 5 to 1x10 7 per animal, 2x10 5 to 1x10 7 , 4x10 5 to 1x10 7 , 6x10 5 to 8x10 7 , 1x10 5 to 8x10 6 , 1x10 5 to 6x10 6 , 1x10 5 to 4x10 6 , 1x10 5 to 2x10 6 , 2x10 5 to 2x10 6 , 4x10 5 to 2x10 6 , 6x10 5 to 2x10 6 , 7x10 5 to 2x10 6 , 1x10 6 to 2x10 6 The number of cells may be administered. Preferably, the hematopoietic stem cells may be administered to the animal in an amount of 1x10 6 cells per animal.

상기 동물은 방사선이 조사된 것일 수 있다. 상기 방사선은 유도된 조혈모세포를 동물에 투여하기 전 임의의 단계에 조사될 수 있다. 예를 들어, 상기 방사선은 생물학적 시료로부터 세포를 분리하기 전, 분리된 세포로부터 역분화 줄기세포를 제조하기 전, 제조된 역분화 줄기세포로부터 조혈모세포를 유도하기 전 또는 유도된 조혈모세포를 동물에 투여하기 전에 동물에 조사될 수 있다.The animal may be irradiated with radiation. The radiation may be irradiated at any stage prior to administration of the induced hematopoietic stem cells to the animal. For example, the radiation may be used before isolating cells from a biological sample, before preparing dedifferentiated stem cells from the isolated cells, before inducing hematopoietic stem cells from the prepared dedifferentiated stem cells, or injecting the induced hematopoietic stem cells into an animal. The animal may be irradiated prior to administration.

일 구체예에서, 방사선 조사는 이식편 대 숙주 거부 반응 (host-vs-graft(HVG) rejections)을 예방하기 위한 방법일 수 있다. 상기 방사선 조사는 동물에서 인간 면역계가 성공적으로 생존하기 위해 숙주 면역계를 억제하는 것일 수 있다. 상기 방사선은 숙주 전구 세포의 골수 틈새 (niche)를 없애는 데 이용될 수 있다. 상기 방사선은 골수 틈새를 제거하여 제공 줄기세포의 접붙임(engraftment)을 위한 공간을 허용할 수 있다. 상기 방사선 조사는 전신 또는 부분 감마 조사에 의한 것일 수 있다.In one embodiment, irradiation may be a method for preventing host-vs-graft (HVG) rejections. The irradiation may be to suppress the host immune system in order for the human immune system to survive successfully in the animal. The radiation can be used to clear the bone marrow niche of host progenitor cells. The radiation can remove the bone marrow fissure to allow space for donor stem cell engraftment. The irradiation may be by whole body or partial gamma irradiation.

상기 방사선의 조사량은 상기 동물 모델을 제조하기 위해 임의의 적절한 양일 수 있다. 예를 들어, 상기 방사선의 조사량은 0.5 내지 10 Gy, 1 내지 10 Gy, 1.5 내지 10 Gy, 0.5 내지 7 Gy, 0.5 내지 5 Gy, 0.5 내지 3 Gy, 0.5 내지 2 Gy, 0.5 내지 1.5 Gy, 1 내지 5 Gy, 1 내지 3 Gy, 1 내지 2 Gy, 1 내지 1.5 Gy 또는 1.5 내지 2 Gy일 수 있다.The radiation dose may be any suitable amount for preparing the animal model. For example, the radiation dose is 0.5 to 10 Gy, 1 to 10 Gy, 1.5 to 10 Gy, 0.5 to 7 Gy, 0.5 to 5 Gy, 0.5 to 3 Gy, 0.5 to 2 Gy, 0.5 to 1.5 Gy, 1 to 5 Gy, 1 to 3 Gy, 1 to 2 Gy, 1 to 1.5 Gy or 1.5 to 2 Gy.

다른 양상은 상기 제조방법에 의해 제조된 항암제의 치료 효능 분석용 동물 모델을 제공한다.Another aspect provides an animal model for analyzing the therapeutic efficacy of an anticancer agent prepared by the manufacturing method.

상기 용어 동물 모델 등에 대해서는 상술한 바와 같다.The term animal model and the like are the same as described above.

상기 "항암제"는 암을 치료하는 것으로 알려진 임의의 물질일 수 있다. 상기 암은 악성 종양이라고도 하며, 유방암, 만성 골수성 백혈병, 급성 골수성 백혈병, 만성 림프구성 백혈병, 급성 림프구성 백혈병, 폐암, 위암, 결장암, 골암, 췌장암, 피부암, 두부암, 두경부암, 흑색종, 자궁암, 난소암, 대장암, 소장암, 직장암, 항문부근암, 나팔관암종, 자궁내막암, 자궁경부암, 질암, 음문암, 호지킨병(Hodgkin's disease), 식도암, 임파선암, 방광암, 담낭암, 내분비선암, 전립선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 음경암, 림프구 림프종, 신장암, 수뇨관암, 신장골반암, 혈액암, 뇌암, 중추신경계 (central nervous system: CNS) 종양, 척수 종양, 뇌간 신경교종 또는 뇌하수체 선종일 수 있다.The “anti-cancer agent” may be any substance known to treat cancer. The cancer is also called a malignant tumor, and breast cancer, chronic myelogenous leukemia, acute myeloid leukemia, chronic lymphocytic leukemia, acute lymphocytic leukemia, lung cancer, stomach cancer, colon cancer, bone cancer, pancreatic cancer, skin cancer, head cancer, head and neck cancer, melanoma, uterine cancer ; , prostate cancer, adrenal cancer, soft tissue sarcoma, urethral cancer, penile cancer, lymphocyte lymphoma, kidney cancer, ureter cancer, renal pelvic cancer, blood cancer, brain cancer, central nervous system (CNS) tumor, spinal cord tumor, brainstem nerve It may be a glioma or a pituitary adenoma.

상기 항암제는 화학 항암제, 표적 항암제, 면역 항암제일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 항암제는 암의 종류, 진행 정도, 환자의 상태 등에 따라 선택될 수 있으며, 2 가지 이상의 항암제가 동시에 이용될 수 있다.The anticancer agent may be a chemical anticancer agent, a targeted anticancer agent, or an immune anticancer agent, but is not limited thereto. The anticancer agent may be selected according to the type of cancer, the degree of progression, the condition of the patient, and the like, and two or more anticancer agents may be used simultaneously.

상기 "면역 항암제"는 암세포가 인체의 면역 체계를 회피하지 못하도록 하거나 면역세포가 암세포를 더 잘 인식하도록 하여 암을 치료하는 계열의 약물을 의미한다. 상기 면역 항암제는 PD-1 억제제 또는 PD-L1 억제제, 예컨대 니볼루맙, 펨브롤리주맙, RN888 (항-PD-1 항체), 아테졸리주맙 (로슈 (Roche)의 PD-L1-특이적 mAb), 두르발루맙 (아스트라제네카 (Astra Zeneca)의 PD-L1 특이적 mAb), 및 아벨루맙 (Avelumab) (머크 (Merck)의 PD-L1 특이적 mAb)일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 동물 모델은 인체의 혈액 세포를 모방하므로, 특히 면역 항암제의 치료 효능을 분석하는 데 유용하게 활용될 수 있다.The "immune anticancer drug" refers to a class of drugs that treat cancer by preventing cancer cells from evading the body's immune system or by allowing immune cells to better recognize cancer cells. The immuno-cancer agent is a PD-1 inhibitor or a PD-L1 inhibitor such as nivolumab, pembrolizumab, RN888 (anti-PD-1 antibody), atezolizumab (PD-L1-specific mAb from Roche), Durvalumab (a PD-L1-specific mAb from Astra Zeneca), and Avelumab (a PD-L1-specific mAb from Merck). Since the animal model mimics human blood cells, in particular, it can be usefully utilized to analyze the therapeutic efficacy of immune anticancer drugs.

상기 항암제는 치료 효능을 분석하기 위해 동물 모델에 경구, 비경구, 동맥내, 피내, 경피, 근육내, 복강내, 정맥내, 피하 또는 비내로 투여될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The anticancer agent may be administered orally, parenterally, intraarterially, intradermally, transdermally, intramuscularly, intraperitoneally, intravenously, subcutaneously or intranasally to an animal model in order to analyze the therapeutic efficacy, but is not limited thereto.

상기 "치료 효능"은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 분석될 수 있다. 예를 들어, 상기 치료 효능은 육안, 현미경 또는 내시경을 이용한 관찰, 초음파, 외과적 수술, 조직 검사 또는 조직 염색에 의해 분석될 수 있다. 또한, 상기 치료 효능은 암의 종류에 따라 관련 유전자의 발현 정도 또는 미세 혈관 밀도를 측정함으로써 분석될 수 있으며, 암 세포의 성장 또는 전이를 관찰하거나 캘리퍼스와 같은 도구를 이용하여 측정할 수도 있다. 예를 들어, 암 세포의 추가적인 성장 또는 전이가 억제되는 경우, 분석대상의 항암제는 항암제로서 효능을 갖는다고 결정할 수 있다. 상기 치료 효능은 구체적인 목적에 따라 당업자가 판단하여 적절하게 결정할 수 있으며, 상기 치료 효능의 적절한 판단을 위해 항암제를 투여하지 않은 대조군과 비교할 수도 있다.The "therapeutic efficacy" may be analyzed by methods commonly used in the art. For example, the therapeutic efficacy may be analyzed with the naked eye, microscopic or endoscopy, ultrasound, surgical operation, biopsy, or tissue staining. In addition, the therapeutic efficacy may be analyzed by measuring the expression level of a related gene or microvascular density according to the type of cancer, or it may be measured by observing the growth or metastasis of cancer cells or using a tool such as a caliper. For example, when further growth or metastasis of cancer cells is inhibited, it may be determined that the anticancer agent to be analyzed has efficacy as an anticancer agent. The therapeutic efficacy may be appropriately determined by a person skilled in the art according to specific purposes, and may be compared with a control group not administered with an anticancer agent for appropriate judgment of the therapeutic efficacy.

상기 동물 모델은 인간 CD45가 혈액 내 백혈구의 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 또는 80 % 이상에서 발현되는 것일 수 있다. 상기 CD45는 백혈구 공통항원, Ly-5, T200, B220 등의 명칭으로 알려져 왔다. 상기 CD45는 적혈구 및 혈소판을 제외한 모든 혈액 유핵세포에서 세포 표면항원으로 발현될 수 있으며, 구체적으로 T 림프구, B 림프구, 대식세포, 과립구, 흉선 세포 등 면역 관련 세포에서 광범위하게 존재할 수 있다.The animal model shows that human CD45 is present in 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70% of leukocytes in the blood; It may be expressed in 75%, or 80% or more. The CD45 has been known as a leukocyte common antigen, Ly-5, T200, B220, and the like. The CD45 may be expressed as a cell surface antigen in all blood nucleated cells except for red blood cells and platelets, and specifically, may be widely present in immune-related cells such as T lymphocytes, B lymphocytes, macrophages, granulocytes, and thymocytes.

또 다른 양상은 상기 동물 모델에 항암제를 투여하는 단계; 및 상기 동물 모델에서 암 세포의 성장 또는 전이를 분석하여 항암제의 치료 효능을 결정하는 단계를 포함하는, 항암제의 치료 효능 분석 방법을 제공한다.Another aspect is the step of administering an anticancer agent to the animal model; and analyzing the growth or metastasis of cancer cells in the animal model to determine the therapeutic efficacy of the anticancer agent.

상기 용어 동물 모델, 항암제, 암, 치료 효능 등에 대해서는 상술한 바와 같다.The term animal model, anticancer agent, cancer, therapeutic efficacy, etc. are the same as described above.

또 다른 양상은 상기 동물 모델에 항암제 후보 물질을 투여하는 단계; 및 상기 동물 모델에서 암 세포의 성장 또는 전이를 분석하여 항암제의 치료 효능을 결정하는 단계를 포함하는, 항암제의 스크리닝 방법을 제공한다.Another aspect includes administering an anticancer drug candidate to the animal model; and analyzing the growth or metastasis of cancer cells in the animal model to determine the therapeutic efficacy of the anticancer agent.

상기 용어 동물 모델, 항암제, 암, 치료 효능 등에 대해서는 상술한 바와 같다.The term animal model, anticancer agent, cancer, therapeutic efficacy, etc. are the same as described above.

상기 "항암제 후보 물질"이란 종양세포의 성장 또는 전이에 대하여 억제 활성을 가지는지 여부를 검사하기 위하여 스크리닝에서 이용되는 미지의 물질을 의미한다. 상기 후보물질은 화학물질, 펩타이드, 단백질, 항체 및 천연 추출물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 스크리닝 방법에 의해 분석되는 후보물질은 단일 화합물 또는 화합물들의 혼합물 (예컨대, 천연 추출물 또는 세포 또는 조직 배양물)이다. 후보물질은 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리로부터 얻을 수 있다. 이러한 화합물의 라이브러리를 얻는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 합성 화합물 라이브러리는 Maybridge Chemical Co.(UK), Comgenex(USA), Brandon Associates(USA), Microsource(USA) 및 Sigma-Aldrich(USA)에서 상업적으로 구입 가능하며, 천연 화합물의 라이브러리는 Pan Laboratories(USA) 및 MycoSearch(USA)에서 상업적으로 구입가능하다. 후보물질은 당업계에 공지된 다양한 조합 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있으며, 예를 들어, 생물학적 라이브러리, 공간 어드레서블 패러럴 고상 또는 액상 라이브러리(spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries), 디컨볼루션이 요구되는 합성 라이브러리 방법, 1-비드 1-화합물 라이브러리 방법, 그리고 친화성 크로마토그래피 선별을 이용하는 합성 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있다. 분자 라이브러리의 합성 방법은, DeWitt et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 11422, 1994; Zuckermannet al., J. Med. Chem. 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2059, 1994; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994 등에 개시되어 있는 방법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The "anticancer drug candidate" refers to an unknown substance used in screening to examine whether or not it has inhibitory activity against the growth or metastasis of tumor cells. The candidate substances include, but are not limited to, chemicals, peptides, proteins, antibodies, and natural extracts. Candidates analyzed by the screening methods of the present invention are single compounds or mixtures of compounds (eg, natural extracts or cell or tissue cultures). Candidates can be obtained from libraries of synthetic or natural compounds. Methods for obtaining libraries of such compounds are known in the art. Libraries of synthetic compounds are commercially available from Maybridge Chemical Co. (UK), Comgenex (USA), Brandon Associates (USA), Microsource (USA) and Sigma-Aldrich (USA), and libraries of natural compounds are available from Pan Laboratories (USA). ) and MycoSearch (USA). Candidate substances can be obtained by various combinatorial library methods known in the art, for example, biological libraries, spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries, deconvolution It can be obtained by the required synthetic library method, the 1-bead 1-compound library method, and the synthetic library method using affinity chromatography selection. Methods for synthesizing molecular libraries are described in DeWitt et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med. Chem. 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2059, 1994; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994 may be used, but is not limited thereto.

일 양상에 따른 동물 모델은 인간에서 유래한 조혈모세포를 포함하므로, 인간의 면역 체계를 모방할 수 있다. 따라서, 상기 동물 모델은 항암제, 구체적으로 면역 항암제의 치료 효능을 분석하는 데 유용하게 사용될 수 있다.Since the animal model according to an aspect includes human-derived hematopoietic stem cells, it can mimic the human immune system. Therefore, the animal model can be usefully used to analyze the therapeutic efficacy of an anticancer agent, specifically, an immune anticancer agent.

또한, 종래 기술의 제대혈 유래 조혈모세포는 이식 시 총세포수 부족으로 인한 생착실패, 생착지연 등의 문제점을 가지는데 반해, 일 양상에 따른 조혈모세포는 역분화 줄기세포에서 유래하므로 총세포수에 제한이 없다는 장점이 있으며, 이에 의해 혼합 이식의 필요성도 없으므로 이식편대 숙주반응의 가능성이 현저하게 낮을 수 있다.In addition, while the prior art umbilical cord blood-derived hematopoietic stem cells have problems such as engraftment failure and engraftment delay due to insufficient total cell number during transplantation, hematopoietic stem cells according to an aspect are derived from dedifferentiated stem cells, so the total number of cells is limited. There is an advantage that there is no such thing, whereby there is no need for mixed transplantation, so the possibility of a graft-versus-host reaction can be remarkably low.

일 양상에 따른 조혈모세포가 환자에서 유래한 역분화 줄기세포로부터 제조된 경우, 상기 동물 모델은 환자의 면역 체계를 가지므로 인간 백혈구 항원 (HLA) 등이 환자와 동일하여, 상기 환자에게 효과적인 맞춤형 항암제를 결정하는 데 유용할 수 있다.When the hematopoietic stem cells according to an aspect are prepared from dedifferentiated stem cells derived from a patient, the animal model has the patient's immune system, so the human leukocyte antigen (HLA) and the like are the same as the patient, and a customized anticancer agent effective for the patient may be useful in determining

일 구체예에 따른, 동물 모델은 종래 기술에 비해 동물 모델의 제조 성공률이 높아 항암제의 유효성을 평가하기 위해 임상적으로 유용하게 활용될 수 있다.According to one embodiment, the animal model can be usefully used clinically to evaluate the effectiveness of an anticancer agent because the production success rate of the animal model is higher than that of the prior art.

도 1은 일 실시예에 따라 역분화 줄기세포 유래 조혈모줄기세포를 분화시킨 후 시간에 따라 HSC 세포의 외형을 관찰한 사진이다.
도 2은 일 실시예에 따라 역분화 줄기세포 유래 조혈모줄기세포를 분화시킨 후 19 일에 HSC 세포의 마커를 분석한 그래프이다.
도 3은 일 실시예에 따라 역분화 줄기세포 유래 조혈모줄기세포로 제작된 인간화 마우스 혈액에서 마커인 인간 CD45를 확인한 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따라 역분화 줄기세포 유래 조혈모줄기세포로 제작된 인간화 마우스 혈액에서 마커인 인간 CD45를 확인한 표이다.
1 is a photograph of observing the appearance of HSC cells over time after differentiation of dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells according to an embodiment.
2 is a graph analyzing markers of HSC cells on day 19 after differentiation of dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells according to an embodiment.
3 is a graph confirming the marker human CD45 in humanized mouse blood prepared with dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells according to an embodiment.
4 is a table confirming human CD45, a marker, in humanized mouse blood prepared with dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells according to an embodiment.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 역분화 줄기세포 유래 조혈모세포의 제조Example 1. Preparation of retrodifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells

1-1. 정상인의 말초혈액 단핵세포로부터 역분화 줄기세포 제조1-1. Production of dedifferentiated stem cells from normal human peripheral blood mononuclear cells

역분화 줄기세포를 제조하기 위하여, 기관 IRB의 승인을 받아 질병을 가지고 있지 않은 정상인 기부자 두 명의 말초 혈액으로부터 각각 단핵세포를 분리하였다. 단핵세포를 분리하기 위하여, 혈액을 Ficoll Paque-PLUS (GE Healthcare)를 이용하여 2,000 rpm에서 30 분간 원심분리하여 단핵세포를 분리하고, 분리된 단핵세포는 StemSpan cc110이 첨가된 StemSpan-ACF (Stem Cell Technologies)에서 4 일 동안 배양하였다. 이어서, 비트로넥틴 (vitronectin)이 코팅된 24-웰 플레이트에 단핵구 세포를 다시 재접종하고, CytoTune®2.0 Reprogramming kit (Invitrogen)을 이용하여 역분화 줄기세포를 제조하였다. 형질도입 후 12 일이 경과하고 역분화 줄기세포 콜로니가 형성된 후에, 수동 피킹 방식으로 콜로니를 개별적으로 비트로넥틴이 코팅된 플레이트에 역분화 줄기세포를 접종하고, mTeSR1 배지 (Stem Cell Technologies)를 이용하여 배양하며 특성화를 위해 확대시켰다. 이를 통해, 정상인 기부자 두 명으로부터 각각 KW 군(KW, c1, p-27) 및 BM 군(BM, No-2, c1, P-14) 두 종류의 역분화 줄기세포를 수득하였다.In order to prepare dedifferentiated stem cells, mononuclear cells were isolated from the peripheral blood of two normal donors who did not have a disease with the approval of the institutional IRB. To isolate mononuclear cells, blood was centrifuged at 2,000 rpm for 30 minutes using Ficoll Paque-PLUS (GE Healthcare) to separate mononuclear cells, and the separated mononuclear cells were StemSpan-ACF (Stem Cell) with StemSpan cc110 added. Technologies) for 4 days. Then, monocytes were re-inoculated into a 24-well plate coated with vitronectin, and dedifferentiated stem cells were prepared using the CytoTune®2.0 Reprogramming kit (Invitrogen). 12 days after transduction and after retrodifferentiated stem cell colonies are formed, colonies are individually inoculated into vitronectin-coated plates by manual picking, and retrodifferentiated stem cells are inoculated with mTeSR1 medium (Stem Cell Technologies). Incubated and expanded for characterization. Through this, two types of dedifferentiated stem cells from the KW group (KW, c1, p-27) and the BM group (BM, No-2, c1, P-14) were obtained from two normal donors, respectively.

1-2. 역분화 줄기세포로부터 조혈모세포 제조1-2. Preparation of hematopoietic stem cells from retrodifferentiated stem cells

역분화 줄기세포 유래 조혈모세포 (iPSC-HSC)를 제조하기 위하여, 비트로넥틴이 코팅된 24-웰 플레이트에 mTeSR1 배지를 첨가하고 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조된 역분화 줄기세포 KW 군과 BM 군을 각각 1 X 104 세포의 농도로 접종한 후 24 시간 동안 배양하였다. 이어서, 50 ng/mL의 골형성단백질 4 (Bone morphogenetic protein 4: BMP4)가 첨가된 STEMdiffTM APELTM 2 배지 (Stem cell Technologies, Cat# 05270)로 교체하고 2 일 동안 배양하였다. 그 후, 50 ng/mL의 혈관내피성장인자 (vascular endothelial growth factor: VEGF) 및 50 ng/mL의 염기성 섬유아세포성장인자 (Basic fibroblast growth factor: bFGF)가 첨가된 STEMdiffTM APELTM 2 배지로 교체하여 2 일 동안 추가적으로 배양하였다. 배지를 5 μM의 SB431542, 50 ng/mL의 VEGF, 및 50 ng/mL의 bFGF가 첨가된 STEMdiffTM APELTM 2 배지로 교체하여 2 일 동안 추가 배양한 후, 50 ng/mL의 줄기세포인자 (Stem cell factor: SCF), 50 ng/mL의 트롬보포이에틴 (Thrombopoietin: TPO), 및 50 ng/mL의 인터루킨-3 (Interleukin-3: IL-3)이 첨가된 STEMdiffTM APELTM 2 배지로 교체하여 2 일 동안 배양하였다. 이틀 간격으로 50 ng/mL의 SCF, 50 ng/mL의 TPO, 및 50 ng/mL의 IL-3이 첨가된 새로운 STEMdiffTM APELTM 2 배지로 교체하며 13 일 동안 배양하였다. 상등액을 수거하고 300 g에서 10 분간 원심분리하여 상등액으로 방출된 세포를 획득한 후, StemSpanTM SFEM Ⅱ 배지 (Stem Cell Technologies, Cat# 09605)를 기본으로 하여, StemSpan™CC110 (Stem cell Technologies, Cat# 02697)를 첨가하거나, 또는 10 ng/mL의 Flt3L (FMS-like tyrosine kinase 3 ligand), 10 ng/mL의 SCF, 10 ng/mL의 TPO, 10 ng/mL의 IL-3, 및 10 ng/mL의 인터루킨-6 (Interleukin-6: IL-6)의 조합을 첨가하고, 각각의 배지에 재접종한 후 6 일 동안 추가적으로 배양하였다. 배양하는 동안 이틀 간격으로 새로운 배지로 교체하였다. 전반적인 실험방법을 도 1에 나타내었다. 역분화 줄기세포 유래 조혈모세포의 생성을 광학 현미경을 통하여 매일 관찰하였다.To prepare dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells (iPSC-HSC), mTeSR1 medium was added to a 24-well plate coated with vitronectin, and the KW group of dedifferentiated stem cells prepared in the same manner as in Example 1-1 and Each BM group was inoculated at a concentration of 1 X 10 4 cells and then cultured for 24 hours. Then, 50 ng/mL of bone morphogenetic protein 4 (Bone morphogenetic protein 4: BMP4) was replaced with STEMdiff™ APEL™ 2 medium (Stem cell Technologies, Cat# 05270) and cultured for 2 days. Thereafter, 50 ng/mL of vascular endothelial growth factor (VEGF) and 50 ng/mL of basic fibroblast growth factor (bFGF) were added to the STEMdiff™ APEL™ 2 medium. Incubated for an additional day. The medium was replaced with STEMdiff™ APEL™ 2 medium supplemented with 5 μM of SB431542, 50 ng/mL of VEGF, and 50 ng/mL of bFGF, and further cultured for 2 days, followed by 50 ng/mL of stem cell factor (Stem cell factor: SCF), 50 ng/mL Thrombopoietin (TPO), and 50 ng/mL Interleukin-3 (Interleukin-3: IL-3) supplemented with STEMdiff™ APEL™ 2 medium for 2 days incubated during The culture was carried out for 13 days with replacement of fresh STEMdiff™ APEL™ 2 medium supplemented with 50 ng/mL of SCF, 50 ng/mL of TPO, and 50 ng/mL of IL-3 every two days. The supernatant was collected and centrifuged at 300 g for 10 minutes to obtain cells released into the supernatant, and then, based on StemSpan™ SFEM II medium (Stem Cell Technologies, Cat# 09605), StemSpan™CC110 (Stem cell Technologies, Cat#) 02697), or 10 ng/mL of Flt3L (FMS-like tyrosine kinase 3 ligand), 10 ng/mL of SCF, 10 ng/mL of TPO, 10 ng/mL of IL-3, and 10 ng/mL of mL of a combination of interleukin-6 (Interleukin-6: IL-6) was added, and each medium was re-inoculated and further cultured for 6 days. The medium was replaced with fresh medium every two days during incubation. The overall experimental method is shown in FIG. 1 . The generation of dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells was observed daily through an optical microscope.

그 결과, KW 군과 BM 군 모두 5 일까지는 역분화 줄기세포의 콜로니 형태로 자라다가, 7 일 이후로 형태가 변하기 시작하였다. 또한, 14 일까지는 미분화된 endothelial spread 형태가 보이나, 17 일 이후에는 모두 단일 세포 형태의 조혈모세포로 분화된 것을 확인할 수 있었다. 특히, Flt3L, SCF, TPO, IL-3, 및 IL-6를 첨가한 배지에서 배양한 경우, 더 높은 조혈모세포로의 분화 효율이 더 향상된다는 것을 확인할 수 있었다.As a result, both the KW group and the BM group grew in the form of retrodifferentiated stem cell colonies until day 5, and then started to change form after day 7. In addition, although undifferentiated endothelial spread was seen until day 14, it was confirmed that all of them were differentiated into single-cell type hematopoietic stem cells after day 17. In particular, when cultured in a medium supplemented with Flt3L, SCF, TPO, IL-3, and IL-6, it was confirmed that the differentiation efficiency into higher hematopoietic stem cells was further improved.

실시예 2. 역분화 줄기세포 유래 조혈모세포 (iPSC derived Hematopoietic stem cells: iPSC-HSC) 마커 발현 분석Example 2. IPSC derived Hematopoietic stem cells (iPSC-HSC) marker expression analysis

HSC의 분화 여부를 확인하고자 하였다. 구체적으로, iPSC-HSC에 대해, HSC의 마커로 알려져 있는 CD34, CD43, CD45의 발현 여부를 조사하였다. iPSC-HSC를 약 13 일 및 19 일 배양한 세포를 유세포 분석기 (flow cytomery)로 확인하기 위하여, 세포 표면 염색 방법으로 단일 클론 항체 anti-CD34-PE (IgG1,κ, eBioscience, San Diego, CA, USA), anti-CD43-APC (IgG1, κ, eBioscience), anti-CD45-FITC (IgG1, κ, eBioscience) 항체와 함께 반응시켰다. 세포를 버퍼로 세척한 후 형광을 측정하였다. 또한, 적절한 isotype 항체를 염색하여 비교하였다. 유세포 분석기 (FACS Calibur; Becton Dickinson, San Diego, CA)로 세포 마커를 분석하였다.It was attempted to determine whether HSCs were differentiated. Specifically, with respect to iPSC-HSC, the expression of CD34, CD43, and CD45, which are known markers of HSC, was investigated. In order to confirm the cells cultured with iPSC-HSC for about 13 and 19 days by flow cytometry, the monoclonal antibody anti-CD34-PE (IgG1,κ, eBioscience, San Diego, CA, USA), anti-CD43-APC (IgG1, κ, eBioscience), and anti-CD45-FITC (IgG1, κ, eBioscience) antibodies. After washing the cells with a buffer, the fluorescence was measured. In addition, the appropriate isotype antibody was stained and compared. Cell markers were analyzed with a flow cytometer (FACS Calibur; Becton Dickinson, San Diego, CA).

그 결과, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 분화 후 19일에 CD43(+) 및 CD45(+)인 세포가 87.4 %, CD34(+) 및 CD45(+)가 76.3 %임을 확인하였다. 마커가 확인된 역분화 줄기세포 유래 조혈모세포를 인간화마우스를 유도하기 위해 사용하였다. As a result, as shown in FIGS. 1 and 2 , it was confirmed that on the 19th day after differentiation, 87.4% of CD43(+) and CD45(+) cells and 76.3% of CD34(+) and CD45(+) cells. Dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells for which the marker was identified were used to induce humanized mice.

실시예 3. 역분화 줄기세포 유래 조혈모세포를 이용한 인간화마우스 (humanized mouse) 제조 방법Example 3. Method for manufacturing a humanized mouse using dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells

제조된 역분화 줄기세포 유래 조혈모세포를 이용하여 인간화 마우스를 제조하고자 하였다. 구체적으로 인간화마우스를 유도하기 위해 NSG-A, 4 주령 마우스에 방사선 조사 (1.5 Gy)를 시행하였다. 분화된 iPSC-iHSC를 마리당 1x106의 세포 수로 마우스에 정맥 주사 (intravenous injection)하였다. 주사 16 주 후, 마우스로부터 안와채혈하였고, 채혈된 마우스 혈액에서 사람의 면역세포 마커인 CD45+(%)를 FACs 로 분석하였다. It was attempted to prepare a humanized mouse using the prepared dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells. Specifically, to induce humanized mice, radiation (1.5 Gy) was applied to NSG-A, 4-week-old mice. Differentiated iPSC-iHSCs were intravenously injected into mice at a cell number of 1x10 6 per animal. 16 weeks after injection, orbital blood was collected from mice, and CD45+ (%), a human immune cell marker, was analyzed as FACs in the collected mouse blood.

FACs 분석을 위하여, 제조된 상기 인간화 마우스로부터 안와채혈을 통해 수득한 마우스 혈액 200 uL에 RBC 용해 (lysis) 버퍼 (#420302, Biolegend) 5 mL를 첨가하여, 20 분 동안 아이스에서 반응시켰다. 반응 후 PBS를 튜브에 채우고 5 분 동안 350 g로 원심분리를 한 후 2 회 세척하였다. 이어서, 펠렛을 FACs 버퍼로 재현탁하였다. 사람의 면역세포 발현 여부를 확인하기 위해, Anti-Human CD45-eFluor450 (eBioscience) 항체를 넣은 후 4 ℃에서 20 분 동안 반응시켰다. 그 후, PBS를 FACs 튜브에 채우고 3 분 동안 350 g로 원심분리한 후 2 회 세척하였다. 고정 (Fixation) 버퍼 200 uL로 세포 재현탁 후 유세포 분석기 (FACS Calibur; Becton Dickinson, San Diego, CA)로 세포 마커를 확인하였다.For FACs analysis, 5 mL of RBC lysis buffer (#420302, Biolegend) was added to 200 uL of mouse blood obtained through orbital blood sampling from the prepared humanized mice, and reacted on ice for 20 minutes. After the reaction, PBS was filled in the tube, centrifuged at 350 g for 5 minutes, and washed twice. The pellet was then resuspended in FACs buffer. To check whether human immune cells are expressed, Anti-Human CD45-eFluor450 (eBioscience) antibody was added and reacted at 4 °C for 20 minutes. Then, PBS was filled in the FACs tube, centrifuged at 350 g for 3 minutes, and washed twice. After the cells were resuspended in 200 uL of fixation buffer, cell markers were checked by flow cytometry (FACS Calibur; Becton Dickinson, San Diego, CA).

그 결과, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제조된 인간화 마우스 모두가 인간화 마우스의 기준인 CD45(+) 25 % 이상인 것을 확인하였다. 즉, 제조된 모든 마우스가 상기 역분화 줄기세포 유래 조혈모줄기세포에 의해 인간화 마우스로 유도됨을 확인하였다.As a result, as shown in FIGS. 3 and 4 , it was confirmed that all of the prepared humanized mice had CD45(+) 25% or more, which is the standard for humanized mice. That is, it was confirmed that all the prepared mice were induced into humanized mice by the dedifferentiated stem cell-derived hematopoietic stem cells.

실시예 4. 항암제 유효성 평가 효과 확인Example 4. Confirmation of anticancer drug efficacy evaluation effect

상기 제조된 인간화 마우스가 항암제의 유효성 여부를 평가할 수 있는지 확인하고자 하였다.It was attempted to determine whether the prepared humanized mouse can evaluate the effectiveness of anticancer drugs.

구체적으로, 5x106 세포/mL의 유방암 세포주 HCC-1954를 100 μL 취하고 마트리겔 100 μL와 혼합하여 총 200 μL를 제조된 인간화 마우스 오른쪽 측면에 1 mL 시린지를 이용하여 피하주사하였다. 아벨루맙 (Avelumab)을 제조회사에서 제시한 용법에 따라 조제하였고, 인간화 마우스의 종양 크기가 200 내지 300 mm3 일 때 상기 항암제를 복강내(intraperitoneal) 주사로 주당 2 회 (월요일 및 목요일) 투여하기 시작하였다. 투여 기간은 항암제 제조회사에서 제시한 용법에 따랐다. 종양 이식 후 주 2회 Caliper를 이용하여 종양 크기를 측정하였다.Specifically, 100 μL of 5x10 6 cells/mL breast cancer cell line HCC-1954 was taken and mixed with 100 μL of Matrigel, and a total of 200 μL was injected subcutaneously using a 1 mL syringe on the right side of the prepared humanized mouse. Avelumab was prepared according to the method suggested by the manufacturer, and when the tumor size of humanized mice was 200 to 300 mm 3 , the anticancer agent was administered by intraperitoneal injection twice a week (Monday and Thursday) started The administration period was according to the method suggested by the anticancer drug manufacturer. After tumor transplantation, the tumor size was measured using a caliper twice a week.

종양 크기가 1500 mm3 이상인 경우, BW < 20% vs. max BW인 경우, 마우스의 보행이 불편하거나 사료 또는 음수의 섭취가 어려운 경우 또는 무의식 상태에 빠져 외부자극에 반응하지 않을 경우 이산화탄소 안락사 챔버를 이용하여 안락사시켜 인도적으로 실험을 종료하였다.For tumor size greater than 1500 mm 3 , BW < 20% vs. In the case of max BW, when the walking of the mouse is uncomfortable, it is difficult to consume feed or negative water, or when it falls into an unconscious state and does not respond to external stimuli, it was euthanized using a carbon dioxide euthanasia chamber and the experiment was humanely terminated.

상기 인간화 마우스를 관찰 항목에 기재된 주기에 따라 관찰 및 검사를 진행하였다. 통계적으로 실험군당 모든 평가항목에 대해 평균 및 표준편차에 관한 t-test를 수행하여 분석을 진행하였다. p 값이 0.05 미만인 경우 통계학적으로 유의한 차이가 있는 것으로 판정하였다. The humanized mice were observed and tested according to the cycle described in the observation section. Statistically, t-tests for mean and standard deviation were performed for all evaluation items per experimental group, and analysis was performed. When the p value was less than 0.05, it was determined that there was a statistically significant difference.

그 결과, 아벨루맙의 투여에 따라, 종양의 크기가 유의하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 상기 인간화 마우스가 면역 항암제의 효능을 평가하는 데 유용하게 활용될 수 있다는 것을 의미한다.As a result, it was confirmed that the size of the tumor was significantly reduced according to the administration of avelumab. These results mean that the humanized mouse can be usefully utilized to evaluate the efficacy of immune anticancer drugs.

Claims (15)

생물학적 시료로부터 세포를 분리하는 단계;
분리된 세포로부터 역분화 줄기세포 (induced Pluripotent Stem cell: iPSC)를 제조하는 단계;
제조된 역분화 줄기세포로부터 조혈모세포 (Hematopoietic stem cell: HSC)를 유도하는 단계; 및
유도된 조혈모세포를 동물에 투여하는 단계를 포함하는, 동물 모델의 제조방법.
isolating cells from the biological sample;
Preparing induced pluripotent stem cells (iPSCs) from the isolated cells;
Inducing hematopoietic stem cells (HSC) from the prepared dedifferentiated stem cells; and
A method for producing an animal model, comprising administering the induced hematopoietic stem cells to an animal.
청구항 1에 있어서, 상기 유도하는 단계는 하기의 단계를 포함하는 것인 동물 모델의 제조방법:
(a) 상기 역분화 줄기세포를 골형성단백질 4 (BMP4)가 첨가된 배지에서 배양하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 배양된 세포를 혈관내피성장인자 (VEGF) 및 염기성 섬유아세포성장인자(bFGF)가 첨가된 배지로 교체하여 배양하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계에서 배양된 세포를 SB431542, 혈관내피성장인자, 및 염기성 섬유아세포성장인자가 첨가된 배지로 교체하여 배양하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계에서 배양된 세포를 줄기세포인자 (SCF), 트롬보포이에틴 (TPO), 및 인터루킨-3 (IL-3)이 첨가된 배지로 교체하여 배양하는 단계;
(e) 상기 (d) 단계에서 배양된 세포의 배양 상등액을 수득하는 단계;
(f) 수득된 상등액에 포함되어 있는 세포를 분리하는 단계; 및
(g) 분리된 세포를 Flt3L (FMS-like tyrosine kinase 3 ligand), 줄기세포인자 (SCF), 트롬보포이에틴 (TPO), 인터루킨-3 (IL-3), 및 인터루킨-6 (IL-6)가 첨가된 배지에서 배양하는 단계.
The method according to claim 1, wherein the inducing step comprises the following steps:
(a) culturing the dedifferentiated stem cells in a medium to which bone morphogenetic protein 4 (BMP4) is added;
(b) culturing by replacing the cells cultured in step (a) with a medium to which vascular endothelial growth factor (VEGF) and basic fibroblast growth factor (bFGF) are added;
(c) culturing the cells cultured in step (b) by replacing them with a medium to which SB431542, vascular endothelial growth factor, and basic fibroblast growth factor are added;
(d) culturing by replacing the cells cultured in step (c) with a medium to which stem cell factor (SCF), thrombopoietin (TPO), and interleukin-3 (IL-3) are added;
(e) obtaining a culture supernatant of the cells cultured in step (d);
(f) separating the cells contained in the obtained supernatant; and
(g) the isolated cells Flt3L (FMS-like tyrosine kinase 3 ligand), stem cell factor (SCF), thrombopoietin (TPO), interleukin-3 (IL-3), and interleukin-6 (IL-6) ) culturing in the added medium.
청구항 1에 있어서, 상기 투여하는 단계는 3 내지 5 주령의 동물을 이용하는 것인 동물 모델의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the administering is to use an animal of 3 to 5 weeks of age.
청구항 1에 있어서, 상기 투여는 정맥 주사인 것인 동물 모델의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the administration is an intravenous injection.
청구항 1에 있어서, 상기 투여하는 단계는 상기 조혈모세포가 동물 당 1x106의 세포가 투여되는 것인 동물 모델의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the administering is that the hematopoietic stem cells are administered at 1x10 6 cells per animal. Methods for making animal models.
청구항 1에 있어서, 상기 동물 모델은 마우스, 랫트, 모르모트, 원숭이, 개, 고양이, 토끼, 소, 양, 돼지, 및 염소로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것인 동물 모델의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the animal model is any one selected from the group consisting of mouse, rat, guinea pig, monkey, dog, cat, rabbit, cow, sheep, pig, and goat.
청구항 6에 있어서, 상기 동물은 면역 결핍 마우스인 것인 동물 모델의 제조방법.
The method according to claim 6, wherein the animal is an immunodeficient mouse.
청구항 7에 있어서, 상기 면역 결핍 마우스는 NSG 마우스인 것인 동물 모델의 제조방법.
The method according to claim 7, wherein the immunodeficient mouse is an NSG mouse.
청구항 1에 있어서, 상기 분리된 세포는 단핵 세포인 것인 동물 모델의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the isolated cells are mononuclear cells.
청구항 1에 있어서, 상기 생물학적 시료는 암 환자로부터 유래된 것인 동물 모델의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the biological sample is derived from a cancer patient.
청구항 1의 제조방법에 의해 제조된 항암제의 치료 효능 분석용 동물 모델.
An animal model for analyzing the therapeutic efficacy of an anticancer agent prepared by the method of claim 1.
청구항 11에 있어서, 상기 동물 모델은 인간 CD45가 혈액 내 백혈구의 45 % 이상에서 발현되는 것인 동물 모델.
The animal model of claim 11 , wherein human CD45 is expressed in at least 45% of leukocytes in blood.
청구항 11에 있어서, 상기 항암제는 면역 항암제인 것인 동물 모델.
The animal model of claim 11 , wherein the anticancer agent is an immune anticancer agent.
청구항 11의 동물 모델에 항암제를 투여하는 단계; 및
상기 동물 모델에서 암 세포의 성장 또는 전이를 분석하여 항암제의 치료 효능을 결정하는 단계를 포함하는, 항암제의 치료 효능 분석 방법.
administering an anticancer agent to the animal model of claim 11; and
Analyzing the growth or metastasis of cancer cells in the animal model, comprising the step of determining the therapeutic efficacy of the anticancer agent, the method of analyzing the therapeutic efficacy of an anticancer agent.
청구항 11의 동물 모델에 항암제 후보 물질을 투여하는 단계; 및
상기 동물 모델에서 암 세포의 성장 또는 전이를 분석하여 항암제의 치료 효능을 결정하는 단계를 포함하는, 항암제의 스크리닝 방법.
administering an anticancer drug candidate to the animal model of claim 11; and
Analyzing the growth or metastasis of cancer cells in the animal model, comprising the step of determining the therapeutic efficacy of the anticancer agent, the screening method of an anticancer agent.
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