KR20220139816A - Use for treating intractable immune diseases using single process culture that simultaneously enhances stem cell antioxidant activity, engraftment rate and stemness - Google Patents

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KR20220139816A
KR20220139816A KR1020220043146A KR20220043146A KR20220139816A KR 20220139816 A KR20220139816 A KR 20220139816A KR 1020220043146 A KR1020220043146 A KR 1020220043146A KR 20220043146 A KR20220043146 A KR 20220043146A KR 20220139816 A KR20220139816 A KR 20220139816A
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Abstract

The present invention relates to therapeutic use of intractable immune diseases using a single process culture method, and more specifically, to a single process culture technology which simultaneously enhances stem cell antioxidant activity, engraftment rates and stemness through primed fresh OCT-4 enrichment (PFO) process. As a result of evaluating a stemness cultured by the PFO process of the present invention through the glutathione (GSH)-recovering capacity (GRC) analysis, it is confirmed that the stemness of PFO MSCs is enhanced, treating effects of graft-versus-host disease (GVHD), asthma, and bladder disease are improved.

Description

줄기세포 항산화능, 생착률, 줄기세포성을 동시에 증진시키는 단일 공정 배양 방법을 이용한 난치성 면역질환 치료 용도{Use for treating intractable immune diseases using single process culture that simultaneously enhances stem cell antioxidant activity, engraftment rate and stemness}Use for treating intractable immune diseases using single process culture that simultaneously enhances stem cell antioxidant activity, engraftment rate and stemness

본 발명은 줄기세포 항산화능, 생착률, 줄기세포성을 동시에 증진시키는 단일 공정 배양 방법을 이용한 난치성 면역질환 치료 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a use for treating intractable immune diseases using a single process culture method that simultaneously enhances stem cell antioxidant capacity, engraftment rate, and stem cell properties.

중간엽줄기세포(Mesenchymal stem cells; MSCs)는 생체 내 투여 이후 조직 특이적 세포를 생착시키고 직접 재생하는 능력을 통해 조직 손상을 복구할 수 있다. 또한, 이들 전구세포는 성장 인자 또는 기질 단백질을 공급하고, 세포-세포 상호 작용을 매개함으로써, 면역 조절, 항염증 또는 혈관신생 촉진 활성을 포함하는 유리한 미세환경을 제공한다. 이들 다능성 세포는 골수(bone-marrow; BM), 제대혈 및 양수와 같은 여러 성인 또는 태아 조직으로부터 분리된다. 최근, 배아줄기세포(embryonic stem cells; ESCs) 및 유도 만능줄기세포(induced pluripotent stem cells; iPSCs)와 같은 만능줄기세포(pluripotent stem cells; PSCs)로부터 MSCs를 직접 유도하는 것이 효과적인 대안으로 나타나고 있는데, 이는 생체 외 확장에 따른 예측할 수 없는 기능 손실 및 이질성과 같은 성인 조직 대비 한계를 극복하면서 충분한 세포수를 얻기 위함이다.Mesenchymal stem cells (MSCs) can repair tissue damage through their ability to engraft and directly regenerate tissue-specific cells after in vivo administration. In addition, these progenitor cells supply growth factors or matrix proteins and mediate cell-cell interactions, thereby providing an advantageous microenvironment that includes immunomodulatory, anti-inflammatory or angiogenesis-promoting activities. These pluripotent cells are isolated from several adult or fetal tissues, such as bone-marrow (BM), umbilical cord blood, and amniotic fluid. Recently, direct induction of MSCs from pluripotent stem cells (PSCs) such as embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) has been shown as an effective alternative. This is to obtain a sufficient number of cells while overcoming limitations compared to adult tissues such as unpredictable loss of function and heterogeneity due to ex vivo expansion.

여러 원인 및 이들 여러 측면의 효과로 인한 실질적인 이점 때문에, MSC-기반 치료는 다양한 난치성 심혈관, 근골격, 신경학적, 면역학적 및 비뇨기과적 장애를 치료하기 위해 제안되고 있으나, 이들의 성과에 대한 논란은 임상적 적용을 방해하고 있다. 보다 중요한 것은, 이식 후 이들 세포의 생체 내 행동을 유도하는 기본적인 특징에 대한 정보가 부족하여, MSC 치료의 유망한 전임상 연구를 임상 시험으로 진전시키는데 어려움이 있다. 이에, 병리학적 환경에서 생착된 MSCs의 생물학적 및 분자적 특성을 동적으로 모니터링하면, 전달과 같은 과정을 촉진할 뿐만 아니라 치료 효과의 조기 예측도 가능하다는 점이 강조되고 있다. 하지만, MSC 생착 과정, 특히 게놈-와이드 수준에서 미세 환경 및 분자 프로파일 간의 상호작용에 대한 심층적인 정보는 여전히 미비한 실정이다.Because of the practical benefits of multiple causes and the effects of these multiple aspects, MSC-based therapies have been proposed to treat a variety of intractable cardiovascular, musculoskeletal, neurological, immunological and urological disorders, but their performance is controversial. impeding its application. More importantly, the lack of information about the basic characteristics that drive the in vivo behavior of these cells after transplantation has made it difficult to advance promising preclinical studies of MSC therapy into clinical trials. Therefore, it is emphasized that the dynamic monitoring of the biological and molecular properties of engrafted MSCs in a pathological environment not only facilitates processes such as delivery but also enables early prediction of therapeutic effects. However, in-depth information about the MSC engraftment process, particularly the interactions between microenvironment and molecular profiles at the genome-wide level, is still lacking.

한국등록특허 제10-2097191호 (2020.03.30 등록)Korean Patent No. 10-2097191 (registered on March 30, 2020)

본 발명의 목적은 분리된 중간엽줄기세포에 아스코르브산 2-글루코사이드(ascorbic acid 2-glucoside; AA2G), 스핑고신-1-포스페이트(sphingosine-1-phoshate; S1P) 및 발프로익산(valproic acid; VPA)를 처리하는 단계를 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진 방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is ascorbic acid 2-glucoside (AA2G), sphingosine-1-phosphate (S1P) and valproic acid; VPA) to provide a method for promoting mesenchymal stem cell activity comprising the step of processing.

또한, 본 발명의 다른 목적은 AA2G, S1P 및 VPA를 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진용 조성물을 제공하는 데에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a composition for promoting mesenchymal stem cell activity comprising AA2G, S1P and VPA as active ingredients.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은AA2G, S1P 및 VPA를 처리하여 활성이 촉진된 중간엽줄기세포 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 난치성 면역질환 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of intractable immune diseases comprising mesenchymal stem cells whose activity is promoted by treatment with AA2G, S1P and VPA or a culture medium thereof as an active ingredient.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 분리된 중간엽줄기세포에 아스코르브산 2-글루코사이드(ascorbic acid 2-glucoside; AA2G)를 처리하여 계대배양하는 단계; 및 2) 상기 계대배양에 스핑고신-1-포스페이트(sphingosine-1-phoshate; S1P) 및 발프로익산(valproic acid; VPA)을 첨가하는 단계를 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of: 1) treating the isolated mesenchymal stem cells with ascorbic acid 2-glucoside (AA2G) and subculture; And 2) provides a method for promoting mesenchymal stem cell activity comprising the step of adding sphingosine-1-phosphate (S1P) and valproic acid (VPA) to the subculture.

또한, 본 발명은 0.1 내지 0.75 mM의 AA2G, 10 내지 50 nM의 S1P 및 0.1 내지 1.0 mM의 VPA를 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for promoting mesenchymal stem cell activity comprising 0.1 to 0.75 mM of AA2G, 10 to 50 nM of S1P, and 0.1 to 1.0 mM of VPA as active ingredients.

또한, 본 발명은 AA2G, S1P 및 VPA를 처리하여 활성이 촉진된 중간엽줄기세포 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 난치성 면역질환 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of intractable immune diseases comprising mesenchymal stem cells whose activity is promoted by treatment with AA2G, S1P and VPA or a culture medium thereof as an active ingredient.

본 발명은 줄기세포 항산화능, 생착률, 줄기세포성을 동시에 증진시키는 단일 공정 배양 방법을 이용한 난치성 면역질환 치료 용도에 관한 것으로, 구체적으로는 PFO 공정(Primed Fresh OCT-4 enrichment)을 통해 줄기세포 항산화능, 생착률, 줄기세포성을 동시에 증진시키는 단일 공정 배양 기술에 대한 것이다. 본 발명의 PFO 공정에 의해 배양된 줄기세포능을 글루타치온(glutathione; GSH) 회복능(GSH-recovering capacity; GRC) 분석을 통해 평가한 결과, PFO MSCs의 줄기세포능이 향상되었으며, 이식편대숙주질환(Graft-versus-host disease; GVHD), 천식 및 방광 질환 치료 효과도 향상시키는 것을 확인하였다.The present invention relates to a use for the treatment of intractable immune diseases using a single process culture method that simultaneously enhances stem cell antioxidant capacity, engraftment rate, and stem cell properties. Specifically, stem cell antioxidant through the PFO process (Primed Fresh OCT-4 enrichment). It is about a single process culture technology that simultaneously enhances potency, engraftment rate, and stem cellularity. As a result of evaluating the stem cell capacity cultured by the PFO process of the present invention through glutathione (GSH) recovery capacity (GRC) analysis, the stem cell capacity of PFO MSCs was improved, and graft-versus-host disease ( Graft-versus-host disease (GVHD), asthma and bladder diseases were also confirmed to be improved.

도 1은 아스코르브산 2-글루코사이드(ascorbic acid 2-glucoside; AA2G)와, 저농도의 스핑고신-1-포스페이트(sphingosine-1-phoshate; S1P, 50 nM) 및 발프로익산(valproic acid; VPA, 0.5 mM)를 첨가하여, 작은 크기 및 높은 글루타치온(glutathione; GSH) 동역학으로 특징되는 원시성 MSCs를 보존하기 위해 최적의 환경을 제공하는 PFO(Primed Fresh OCT-4 enrichment) 공정의 모식도를 나타낸다.
도 2는 PFO 공정이 NRF2 경로를 활성화시킨다는 결과를 나타낸다.
도 3은 PFO 공정이 원시성 작은 크기의 UC-MSCs를 유지시킨다는 결과를 나타낸다.
도 4는 높은 GSH 동역학을 가진 작은 크기의 UC-MSCs가 향상된 면역조절 기능을 나타낸다는 결과이다.
도 5는 MSCs의 특성에 대한 PFO 공정의 효과를 나타낸다.
도 6은 인간 AD-MSCs에서 PFO 공정의 효과를 나타낸다.
도 7은 PFO 공정이 인간 UC-MSCs의 복제 유도 노화를 보호한다는 결과를 나타낸다.
도 8은 PFO UC-MSCs에서 OCT4 -ASOX2의 발현 결과를 나타낸다.
도 9는 인간 UC-MSCs의 핵심 기능에 대한 PFO 공정의 효과를 나타낸다.
도 10은 인간 AD-MSCs에서 PFO 공정의 유익한 효과를 나타낸다.
도 11은 PFO UC-MSCs의 유전자 발현 프로파일 결과를 나타낸다.
도 12는 높은 GRC MSCs가 GVHD의 치료 효과를 향상시킨다는 결과를 나타낸다.
도 13은 GVHD 치료에 있어 PFO UC-MSCs의 생체 내(in vivo) 치료 효과 및 생착 효과 개선에 대한 결과를 나타낸다.
도 14는 GVHD 마우스의 혈청에서의 사이토카인 프로파일 결과를 나타낸다.
도 15는 PFO MSCs의 전사체(Transcrtiptome) 분석 결과를 나타낸다.
도 16 내지 도 20은 PFO MSCs의 전사체(Transcrtiptome) Gene Ontology, Gene network 분석 결과를 나타낸다.
도 21 내지 도 23은 PFO MSCs의 메틸롬(Methylome) 분석 결과를 나타낸다.
도 24 내지 도 26은 PFO MSCs의 단백질체(Proteome) 및 단백질 분비체(Secretome) 분석 결과를 나타낸다.
도 27 내지 도 29는 PFO MSCs의 단일세포 전사체 분석 결과를 나타낸다.
도 30 내지 도 32는 Th2 면역 반응 유도 천식 질환 모델에서 PFO-MSCs 치료 효능 평가 결과를 나타낸다.
도 33 내지 도 39는 PFO-MSC에 의한 당뇨성 저활동성 방광(streptozotocin induced detrusor underactivity, STZ-DUA)의 생체내(in vivo) 치료 효과 결과를 나타낸다.
도 40은 만성 방광 허혈(Chronic bladder ichemia; CBI) 손상 유도 저활동성 방광 (CBI induced DUA) 질환 모델에서 PFO-MSCs 치료 효능 평가 결과를 나타낸다.
도 41은 만성 방광 허혈 유도 과민성 방광(CBI induced OAB) 질환 모델에서 PFO-MSCs 치료 효능 평가 결과를 나타낸다.
도 42 내지 도 44는 PFO-MSC 특징적 역가 단백질에 대한 시험관 내(in vitro) 유효성 평가 결과를 나타낸다.
도 45는 PFO-MSC 특징적 역가 단백질에 대한 생체 내(in vivo) 유효성 평가 결과를 나타낸다.
1 shows ascorbic acid 2-glucoside (AA2G), low concentrations of sphingosine-1-phosphate (S1P, 50 nM) and valproic acid (VPA, 0.5). mM) to provide an optimal environment for preserving primitive MSCs characterized by small size and high glutathione (GSH) kinetics, a schematic diagram of the Primed Fresh OCT-4 enrichment (PFO) process is shown.
Figure 2 shows the results that the PFO process activates the NRF2 pathway.
Figure 3 shows the results that the PFO process maintains the primitive small size UC-MSCs.
4 is a result showing the improved immunomodulatory function of small-sized UC-MSCs with high GSH kinetics.
Figure 5 shows the effect of the PFO process on the properties of MSCs.
Figure 6 shows the effect of the PFO process in human AD-MSCs.
7 shows the results that the PFO process protects the replication-induced senescence of human UC-MSCs.
8 shows the expression results of OCT4 -A and SOX2 in PFO UC-MSCs.
Figure 9 shows the effect of the PFO process on the core function of human UC-MSCs.
Figure 10 shows the beneficial effects of the PFO process in human AD-MSCs.
11 shows the gene expression profile results of PFO UC-MSCs.
12 shows the results that high GRC MSCs enhance the therapeutic effect of GVHD.
13 shows the results for improving the in vivo treatment effect and engraftment effect of PFO UC-MSCs in the treatment of GVHD.
Figure 14 shows the cytokine profile results in the serum of GVHD mice.
15 shows the results of analysis of the transcriptome of PFO MSCs.
16 to 20 show the results of PFO MSCs transcriptome gene ontology and gene network analysis.
21 to 23 show methylome analysis results of PFO MSCs.
24 to 26 show the results of analysis of the protein body (Proteome) and the protein secretion body (Secretome) of PFO MSCs.
27 to 29 show the results of single-cell transcriptome analysis of PFO MSCs.
30 to 32 show the evaluation results of PFO-MSCs treatment efficacy in the Th2 immune response-induced asthma disease model.
33 to 39 show the results of the in vivo treatment effect of diabetic underactive bladder (streptozotocin induced detrusor underactivity, STZ-DUA) by PFO-MSC.
40 shows the evaluation results of PFO-MSCs treatment efficacy in a chronic bladder ischemia (CBI) injury-induced hypoactive bladder (CBI induced DUA) disease model.
41 shows the evaluation results of PFO-MSCs treatment efficacy in chronic bladder ischemia-induced overactive bladder (CBI induced OAB) disease model.
42 to 44 show in vitro efficacy evaluation results for PFO-MSC characteristic titer protein.
45 shows the in vivo efficacy evaluation results for the PFO-MSC characteristic titer protein.

본 발명은 1) 분리된 중간엽줄기세포에 아스코르브산 2-글루코사이드(ascorbic acid 2-glucoside; AA2G)를 처리하여 계대배양하는 단계; 및 2) 상기 계대배양에 스핑고신-1-포스페이트(sphingosine-1-phoshate; S1P) 및 발프로익산(valproic acid; VPA)을 첨가하는 단계를 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of 1) subculturing the separated mesenchymal stem cells by treating ascorbic acid 2-glucoside (AA2G); And 2) provides a method for promoting mesenchymal stem cell activity comprising the step of adding sphingosine-1-phosphate (S1P) and valproic acid (VPA) to the subculture.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포는 탯줄 유래 중간엽줄기세포(umbilical cord derived MSCs; UC-MSCs) 또는 지방 유래 중간엽줄기세포(adipose derived MSCs; AD-MSCs)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cells may be umbilical cord derived MSCs (UC-MSCs) or adipose derived MSCs (AD-MSCs), but are limited thereto. not.

바람직하게는, 상기 1) 단계는 0.1 내지 0.75 mM의 AA2G를 처리하여 4일 내지 11일 동안 계대배양할 수 있고, 상기 2) 단계는 10 내지 50 nM의 S1P 및 0.1 내지 1.0 mM의 VPA을 첨가할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, step 1) may be subcultured for 4 to 11 days by treating 0.1 to 0.75 mM of AA2G, and in step 2), 10 to 50 nM of S1P and 0.1 to 1.0 mM of VPA are added. can, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 방법에 의해 활성이 촉진된 중간엽줄기세포는 세포 내 글루타치온 수준 및 글루타치온 회복능(glutathione-recovering capacity; GRC)이 향상되고, 줄기세포성, 콜로니 형성 유닛-섬유아세포(colony forming unit-fibroblast; CFU-F) 활성, 혈소판 유래 성장인자(platelet-derived growth factor; PDGF)에 대한 주화성, 자가재생, 세포이동, 생착능, 항염증 및 T-세포 억제능으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 줄기세포 활성이 촉진될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cells whose activity is promoted by the method have improved intracellular glutathione levels and glutathione-recovering capacity (GRC), stem cell characteristics, colony forming units - fibroblasts (colony forming) unit-fibroblast; CFU-F) activity, chemotaxis to platelet-derived growth factor (PDGF), self-renewal, cell migration, engraftment ability, anti-inflammatory and any selected from the group consisting of T-cell inhibitory ability One or more stem cell activity may be promoted, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 0.1 내지 0.75 mM의 AA2G, 10 내지 50 nM의 S1P 및 0.1 내지 1.0 mM의 VPA를 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for promoting mesenchymal stem cell activity comprising 0.1 to 0.75 mM of AA2G, 10 to 50 nM of S1P, and 0.1 to 1.0 mM of VPA as active ingredients.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포는 탯줄 유래 중간엽줄기세포(umbilical cord derived MSCs; UC-MSCs) 또는 지방 유래 중간엽줄기세포(adipose derived MSCs; AD-MSCs)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cells may be umbilical cord derived MSCs (UC-MSCs) or adipose derived MSCs (AD-MSCs), but are limited thereto. not.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포는 세포 내 글루타치온 수준 및 글루타치온 회복능(glutathione-recovering capacity; GRC)이 향상되고, 줄기세포성, 콜로니 형성 유닛-섬유아세포(colony forming unit-fibroblast; CFU-F) 활성, 혈소판 유래 성장인자(platelet-derived growth factor; PDGF)에 대한 주화성, 자가재생, 세포이동, 생착능, 항염증 및 T-세포 억제능으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 줄기세포 활성이 촉진될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cells have improved intracellular glutathione levels and glutathione-recovering capacity (GRC), and stem cell, colony forming unit-fibroblasts (colony forming unit-fibroblast; CFU-F). ) activity, platelet-derived growth factor (PDGF) for chemotaxis, self-renewal, cell migration, engraftment, anti-inflammatory and T-cell inhibitory ability to promote any one or more stem cell activity selected from the group consisting of may be, but is not limited thereto.

본 명세서에서 사용되는 용어 "프라이밍(Priming)"은 줄기세포의 치료 효능을 증진시키기 위하여 반응성(활성)이 향상되는 현상을 의미한다.As used herein, the term “priming” refers to a phenomenon in which reactivity (activity) is improved in order to enhance the therapeutic efficacy of stem cells.

또한, 상기 활성 촉진용 조성물은 치료를 위한 세포치료제와 혼합하여 생체 내 주입함으로써 세포치료제의 생체 내 효과를 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라, 줄기세포 자체에 본 조성물을 처리한 후 기능이 증가된 세포치료제를 생체 내 이식하는 방법으로도 사용될 수 있다.In addition, the composition for promoting the activity can not only enhance the in vivo effect of the cell therapy agent by mixing it with the cell therapy agent for treatment and injecting it in vivo, but also a cell therapy agent whose function is increased after treating the stem cells themselves with the composition. It can also be used as a method for in vivo transplantation.

또한, 본 발명은 AA2G, S1P 및 VPA를 처리하여 활성이 촉진된 중간엽줄기세포 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 난치성 면역질환 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공한다. In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of intractable immune diseases comprising mesenchymal stem cells whose activity is promoted by treatment with AA2G, S1P and VPA or a culture medium thereof as an active ingredient.

바람직하게는, 상기 AA2G는 0.1 내지 0.75 mM 농도로, 상기 S1P는 10 내지 50 nM 농도로, 상기 VPA는 0.1 내지 1.0 mM 농도로 처리될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the AA2G may be treated at a concentration of 0.1 to 0.75 mM, the S1P may be treated at a concentration of 10 to 50 nM, and the VPA may be treated at a concentration of 0.1 to 1.0 mM, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포는 탯줄 유래 중간엽줄기세포(umbilical cord derived MSCs; UC-MSCs) 또는 지방 유래 중간엽줄기세포(adipose derived MSCs; AD-MSCs)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cells may be umbilical cord derived MSCs (UC-MSCs) or adipose derived MSCs (AD-MSCs), but are limited thereto. not.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포는 세포 내 글루타치온 수준 및 글루타치온 회복능(glutathione-recovering capacity; GRC)이 향상되고, 줄기세포성, 콜로니 형성 유닛-섬유아세포(colony forming unit-fibroblast; CFU-F) 활성, 혈소판 유래 성장인자(platelet-derived growth factor; PDGF)에 대한 주화성, 자가재생, 세포이동, 생착능, 항염증 및 T-세포 억제능으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 줄기세포 활성이 촉진될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cells have improved intracellular glutathione levels and glutathione-recovering capacity (GRC), and stem cell, colony forming unit-fibroblasts (colony forming unit-fibroblast; CFU-F). ) activity, platelet-derived growth factor (PDGF) for chemotaxis, self-renewal, cell migration, engraftment, anti-inflammatory and T-cell inhibitory ability to promote any one or more stem cell activity selected from the group consisting of may be, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 난치성 면역질환은 이식편대숙주질환(Graft-versus-host disease; GVHD), 천식, 저활동성 방광 또는 과민성 방광일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the intractable immune disease may be graft-versus-host disease (GVHD), asthma, underactive bladder or overactive bladder, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 중간엽줄기세포는 SV2A, CD2AP 및 ALDH6A1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 특이적으로 발현할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the mesenchymal stem cells may specifically express any one or more selected from the group consisting of SV2A, CD2AP and ALDH6A1, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, "배양액"은 생체 외에서 줄기세포 성장 및 생존을 지지할 수 있게 하는 배지, 상기 배지에 포함된 배양된 줄기세포의 분비물 등을 포함한다. 배양에 사용되는 배지는 줄기세포의 배양에 적절한 당 분야에서 사용되는 통상의 배지를 모두 포함한다. 세포의 종류에 따라 배지와 배양 조건을 선택할 수 있다. 배양에 사용되는 배지는 바람직하게는 세포 배양 최소 배지(cell culture minimum medium: CCMM)로, 일반적으로 탄소원, 질소원 및 미량원소 성분을 포함한다. 이런 세포 배양 최소 배지에는 예들 들어, DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM(Minimal essential Medium), BME(Basal Medium Eagle), RPMI1640, F-10, F-12, αMEM(α Minimal essential Medium), GMEM(Glasgow's Minimal essential Medium), Iscove's Modified Dulbecco's Medium 등이 있으나, 이로 제한되지 않는다.In the present invention, the "culture medium" includes a medium capable of supporting the growth and survival of stem cells in vitro, the cultured stem cell secretions contained in the medium, and the like. The medium used for culture includes all of the conventional medium used in the art suitable for culturing stem cells. Depending on the type of cell, the medium and culture conditions can be selected. The medium used for the culture is preferably a cell culture minimum medium (CCMM), and generally contains a carbon source, a nitrogen source, and a trace element component. Such cell culture minimal medium includes, for example, DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM (Minimal essential Medium), BME (Basal Medium Eagle), RPMI1640, F-10, F-12, αMEM (α Minimal essential Medium), GMEM (Glasgow's Minimal essential Medium), Iscove's Modified Dulbecco's Medium, etc., but is not limited thereto.

또한, 상기 배지는 페니실린(penicillin), 스트렙토마이신(streptomycin), 겐타마이신(gentamicin) 등의 항생제를 포함할 수 있다.In addition, the medium may contain antibiotics such as penicillin, streptomycin, and gentamicin.

한편, 본 발명은 상기 줄기세포, 이의 분비물, 배지 성분을 모두 포함하는 형태, 분비물 및 배지성분만을 포함하는 형태, 분비물만을 분리하여 단독으로 또는 줄기세포와 함께 사용하는 형태, 또는 줄기세포만을 투여하여 체내에서 분비물을 생성하는 형태로 사용하는 것도 모두 가능하다.On the other hand, the present invention provides a form including all of the stem cells, their secretions, and medium components, a form containing only secretions and medium components, a form that separates only secretions and uses them alone or together with stem cells, or administers only stem cells. It is also possible to use it in a form that produces secretions in the body.

상기 줄기세포는 통상적으로 당업계에 공지된 어떠한 방법을 이용하여 획득할 수 있다.The stem cells can be obtained using any method known in the art.

본 발명의 AA2G, S1P 및 VPA를 처리하여 활성이 촉진된 중간엽줄기세포는 특정 질환의 치료를 위한 세포치료제로 이용될 수 있으며, 상기 처리는 상기 분자들의 직접적인 처리 또는 전-처리일 수 있다.The mesenchymal stem cells whose activity is promoted by treatment with AA2G, S1P and VPA of the present invention can be used as a cell therapy agent for the treatment of specific diseases, and the treatment can be direct treatment or pre-treatment of the molecules.

상기 "세포치료제"란, 세포와 조직의 기능을 복원하기 위하여 살아 있는 자가(autologous), 동종(allogenic), 이종(xenogenic) 세포를 체외에서 증식, 선별하거나 여타 방법으로 세포의 생물학적 특성을 변화시키는 등 일련의 행위를 통하여 치료, 진단, 예방 목적으로 사용되는 의약품을 의미한다.The "cell therapy agent" refers to a method that proliferates, selects, or otherwise changes the biological properties of living autologous, allogenic, and xenogenic cells in vitro in order to restore the functions of cells and tissues. It refers to medicines used for treatment, diagnosis, and prevention purposes through a series of actions such as

상기 세포 치료제는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 인체에 투여될 수 있다.The cell therapeutic agent may be administered to the human body through any general route as long as it can reach the target tissue.

본 발명의 약학 조성물은 유효 성분 이외에 약제학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등의 가용화제를 사용할 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 투여를 위해서 유효 성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1 종 이상 포함하여 의약 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 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. The pharmaceutical composition of the present invention may be prepared using a pharmaceutically suitable and physiologically acceptable adjuvant in addition to the active ingredient, and the adjuvant includes an excipient, a disintegrant, a sweetener, a binder, a coating agent, a swelling agent, a lubricant, and a lubricant. Alternatively, a solubilizing agent such as a flavoring agent may be used. The pharmaceutical composition of the present invention may be preferably formulated into a pharmaceutical composition including one or more pharmaceutically acceptable carriers in addition to the active ingredient for administration. In the composition formulated as a liquid solution, acceptable pharmaceutical carriers are sterile and biocompatible, and include saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, albumin injection, 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 bacteriostats may be added as needed. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants may be additionally added to form an injectable formulation such as an aqueous solution, suspension, emulsion, etc., pills, capsules, granules or tablets.

본 발명의 약학 조성물의 약제 제제 형태는 과립제, 산제, 피복정, 정제, 캡슐제, 좌제, 시럽, 즙, 현탁제, 유제, 점적제 또는 주사 가능한 액제 및 활성 화합물의 서방출형 제제 등이 될 수 있다. 본 발명의 의약 조성물은 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 복강내, 흉골내, 경피, 비측내, 흡입, 국소, 직장, 경구, 안구내 또는 피내 경로를 통해 통상적인 방식으로 투여할 수 있다. 본 발명의 의약 조성물의 유효성분의 유효량은 질환의 예방 또는 치료 요구되는 양을 의미한다. 따라서, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효 성분 및 다른 성분의 종류 및 함량, 제형의 종류 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. The pharmaceutical formulation of the pharmaceutical composition of the present invention may be granules, powders, coated tablets, tablets, capsules, suppositories, syrups, juices, suspensions, emulsions, drops or injectable solutions and sustained-release formulations of the active compound. can The pharmaceutical composition of the present invention can be administered in a conventional manner via intravenous, intraarterial, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intraperitoneal, intrasternal, transdermal, intranasal, inhalation, topical, rectal, oral, intraocular or intradermal routes. can be administered as The effective amount of the active ingredient of the pharmaceutical composition of the present invention means an amount required for prevention or treatment of a disease. Therefore, the type of disease, the severity of the disease, the type and content of the active ingredient and other ingredients contained in the composition, the type of formulation and the age, weight, general health status, sex and diet of the patient, administration time, administration route and composition It can be adjusted according to various factors including secretion rate, duration of treatment, and drugs used at the same time.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

<< 실험예Experimental example >>

하기의 실험예들은 본 발명에 따른 각각의 실시예에 공통적으로 적용되는 실험예를 제공하기 위한 것이다.The following experimental examples are intended to provide experimental examples commonly applied to each embodiment according to the present invention.

1. 연구 승인1. Study Approval

모든 동물 실험들은 울산대학교 의과대학의 동물실험윤리위원회로부터 승인받았다(IACUC-2020-12-141). 서울아산병원의 인체실험윤리위원회에서 승인한 가이드라인(IRB#: 2015-0303)에 따라 부모의 서면 동의를 얻은 후, 건강하고, 정상적이며, 만삭인 출생아로부터 인간 탯줄(umbilical cord; UC) 및 지방 샘플을 얻었다. UC 수집 전, 모든 임산부로부터 사전 동의를 얻었다.All animal experiments were approved by the Animal Experimental Ethics Committee of Ulsan University College of Medicine (IACUC-2020-12-141). Human umbilical cord (UC) and Fat samples were obtained. Prior to UC collection, informed consent was obtained from all pregnant women.

2. 세포 배양 및 2. Cell Culture and MSCs의MSCs 시험관 내(in vitro) 특성 분석 In vitro characterization

10% 열 불활화된 우태아혈청(fetal bovine serum; FBS), 5 ng/ml 인간 상피 성장인자(Sigma-Aldrich), 10 ng/ml basic FGF 및 50 ng/ml long-R3 인슐린 유사 성장인자-1(ProSpec, Rehovot, Israel)을 포함하는 저농도 글루코스 DMEM에서, 인간 UC MSCs (UC-MSCs)을 배양하였다. 인간 지방 조직 유래 MSCs(adipose tissue derived MSCs; AD-MSCs)는 이전에 보고된 대로 확립하였고, UC-MSCs와 동일한 과정으로 유지시켰다. 본 발명에 사용된 모든 MSCs는 기능성을 확보하기 위해서 7 계대 이하로 확장시켰고, 37℃에서 5% CO2의 습윤 대기에서 유지시켰다. 세포 증식, 자가-재생을 위한 콜로니 형성 유닛(CFU)-섬유아세포, 혈소판-유래 성장 인자에 반응하는 트랜스-웰 이동(10 ng/mL PDGF-AA, R&D Systems, Minneapolis, MN, USA), 마트리젤 관-형성 분석을 통한 혈관형성능, 시험관 내(In vitro) 항-염증, 면역 조절 및 동종 혼합 림프구 반응(mixed lymphocyte reaction; MLR) 분석을 통한 동종 자극에 반응하는 억제 특성을 포함하는 시험관 내(In vitro) MSCs 세포 활성 분석은 이전에 보고된 대로 수행하였다. MSCs의 핵심 기능은 Image Pro 5.0 software (Media-Cybernetics, Rockville, MD, USA)를 이용하여 디지털 이미지 분석을 통해 정량화하였다. FACS 데이터 분석은 FlowJo software 7.6.5 (FlowJo, LLC, Ashland, OR, USA)를 사용하여 수행하였다.10% heat inactivated fetal bovine serum (FBS), 5 ng/ml human epidermal growth factor (Sigma-Aldrich), 10 ng/ml basic FGF and 50 ng/ml long-R3 insulin-like growth factor- In low-glucose DMEM containing 1 (ProSpec, Rehovot, Israel), human UC MSCs (UC-MSCs) were cultured. Human adipose tissue derived MSCs (AD-MSCs) were established as previously reported and maintained by the same procedure as UC-MSCs. All MSCs used in the present invention were extended to 7 passages or less to ensure functionality, and were maintained at 37° C. in a humidified atmosphere of 5% CO 2 . Trans-well migration in response to colony forming unit (CFU)-fibroblasts, platelet-derived growth factors for cell proliferation, self-renewal (10 ng/mL PDGF-AA, R&D Systems, Minneapolis, MN, USA), Mart Angiogenesis by Liesel tube-forming assay, in vitro anti-inflammatory, immunomodulatory, and inhibitory properties in response to allogeneic stimuli via allogeneic mixed lymphocyte reaction (MLR) assay. In vitro ) MSCs cell activity assay was performed as previously reported. The core functions of MSCs were quantified through digital image analysis using Image Pro 5.0 software (Media-Cybernetics, Rockville, MD, USA). FACS data analysis was performed using FlowJo software 7.6.5 (FlowJo, LLC, Ashland, OR, USA).

3. 인간화된 3. Humanized GVHDGVHD 동물 모델 animal model

GVHD 동물모델 제작을 위해, 9주령 수컷 NOD/ShiLtJ-Prkdc em1AMC Il2rg em1AMC (NSG) 마우스(26-29 g)는 JOONGAH BIO (JA BIO, Suwon-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea)로부터 구입하였고, X-RAD 320 X-ray irradiator (Precision X-ray, North Branford, CT, USA)를 사용하여 2.0 Gy로 조사하였다. 조사 후 24시간 내에, GVHD를 유도하기 위해, 1.0 × 106 인간 PBMCs (#70025; STEMCELL Technologies, Vancouver, Canada) 또는 동일 부피의 포스페이트-완충된 식염수(phosphate-buffered saline; PBS; Sham group)을 꼬리 정맥을 통해 주입하였다. 치료 옵션에 있어서, 정상 배양(naive) 또는 PFO 공정하에서 확장된 인간 UC-MSCs는 인간 PBMCs의 주입 18일 후, 100 μL PBS 내 1 × 105 세포 밀도로 꼬리 정맥을 통해 주입하였다. Sham 및 GVHD 그룹에 대해, 대조군으로 PBS를 단독 주입하였다. 마우스는 치료 그룹에 임의로 배정하였고, 조사, 세포 이식, 또는 비히클 주입 및 일일 검사의 순서는 임의로 진행하였다. 치료 그룹은 GVHD 유도 절차에 관련된 연구자에게는 숨겼다.For GVHD animal model production, 9-week-old male NOD/ShiLtJ -Prkdc em1AMC Il2rg em1AMC (NSG) mice (26-29 g) were purchased from JOONGAH BIO (JA BIO, Suwon-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea). , was irradiated at 2.0 Gy using an X-RAD 320 X-ray irradiator (Precision X-ray, North Branford, CT, USA). To induce GVHD, within 24 hours after irradiation, 1.0 × 10 6 human PBMCs (#70025; STEMCELL Technologies, Vancouver, Canada) or an equal volume of phosphate-buffered saline (PBS; Sham group) were administered. Injected via tail vein. As a treatment option, human UC-MSCs expanded under normal culture (naive) or PFO process were injected via tail vein at a density of 1 × 10 5 cells in 100 μL PBS 18 days after injection of human PBMCs. For the Sham and GVHD groups, PBS alone was injected as a control. Mice were randomly assigned to treatment groups, and the sequence of irradiation, cell transplantation, or vehicle infusion and daily testing was randomized. The treatment group was hidden from investigators involved in the GVHD induction procedure.

4. 4. GVHDGVHD 동물 평가 animal evaluation

GVHD의 임상 증상은 체중 감소, 생존율, 허리 구부러짐 및 털 질감을 측정하여 매일 평가하였고, GVHD 유도 후 60일 동안, 그룹 당 5마리 마우스를 이틀마다 기록하였다. 인간 PBMCs의 주입 6주 후에, 그룹 당 5마리 마우스의 독립적 실험 세트를 사용하여, GVHD 표적 기관(폐, 간, 신장 및 소장)의 조직학적 평가, 공여 T 세포군에 대한 면역학적 분석 및 다중 인간 사이토카인 분석을 수행하였다. 모든 GVHD 증상, 조직학적 분석, 사이토카인 및 비장 림프구 평가는 블라인드된 연구자에 의해 수행되었다.Clinical symptoms of GVHD were assessed daily by measuring weight loss, survival rate, waist curvature and fur texture, and for 60 days after GVHD induction, 5 mice per group were recorded every other day. Six weeks after injection of human PBMCs, histological evaluation of GVHD target organs (lung, liver, kidney and small intestine), immunological analysis of donor T cell populations and multiple human astrocytes using an independent experimental set of 5 mice per group. Cain analysis was performed. All GVHD symptoms, histological analyzes, cytokine and splenic lymphocyte evaluations were performed by blinded investigators.

공여 T 세포 증식에 있어서, GVHD 마우스 비장으로부터 분리된 세포는 500 μl PBS에 재현탁되었고, FITC- 또는 PE-접합된 1차 항체들로 상온에서 30분 동안 반응시켰다. 인간 항원 CD3 (#300412), CD4 (#300512) 및 CD45 (#555483)과, 마우스 항원 CD45 (#553079)에 대한 1차 항체들은 BD Biosciences로부터 구입하였다. 세포의 형광 세기는 BD FACS Canto II flow cytometer (BD Biosciences)를 사용하여 분석하였다. 데이터는 FlowJo software 7.6.5 (FlowJo)를 사용하여 분석하였다.For donor T cell proliferation, cells isolated from GVHD mouse spleen were resuspended in 500 μl PBS and reacted with FITC- or PE-conjugated primary antibodies at room temperature for 30 minutes. Primary antibodies against the human antigens CD3 (#300412), CD4 (#300512) and CD45 (#555483) and the mouse antigen CD45 (#553079) were purchased from BD Biosciences. Cell fluorescence intensity was analyzed using a BD FACS Canto II flow cytometer (BD Biosciences). Data were analyzed using FlowJo software 7.6.5 (FlowJo).

다중 사이토카인 분석을 위해, Magnetic Luminex Screening Assay Human Premixed Multi-Analyte Kit (#LXSAHM-28, R&D Systems)를 사용하여, 인간화된 GVHD 마우스 유래 혈청을 분석하였다. 28-plex 인간 사이토카인들의 측정 및 정량화는 KOMA BIOTECH INC. (Seoul, Korea)에 의뢰하였고, Varioskan Flash Reader (Invitrogen/Thermo Fisher Scientific)를 사용하여 제조사의 지시에 따라 수행하였다.For multiple cytokine analysis, humanized GVHD mouse serum was analyzed using the Magnetic Luminex Screening Assay Human Premixed Multi-Analyte Kit (#LXSAHM-28, R&D Systems). Measurement and quantification of 28-plex human cytokines is KOMA BIOTECH INC. (Seoul, Korea), and was performed according to the manufacturer's instructions using a Varioskan Flash Reader (Invitrogen/Thermo Fisher Scientific).

5. 살아있는 5. Alive MSCs에서in MSCs GRC의 실시간 관측 Real-time observation of GRC

다양한 배양 조건하에서 살아있는 모든 단일 세포의 GSH 변화를 실시간 추적하기 위해서, 본 발명자들은 ×200 또는 ×400 배율을 가진 Operetta High-Content Imaging System (HH12000000; PerkinElmer, Waltham, MA, USA)를 사용하여, GRC 분석을 수행하였다. 상기 GRC 분석은 살아있는 MSCs에서 GSH 동역학의 정성 및 정량 분석을 위해 비-파괴, 통합 및 이미지 기반 고처리 분석으로 수행되었다. GRC 분석은 GSH에 대한 가역적 화학 프로브인, FreSHtracer (Fluorescent real-time thiol tracer; Cell2in, Inc., Seoul, Korea)의 독특한 특성을 기반으로 하여 수행되었다. GSH와의 반응에서, FreSHtracer는 520 nm부터 430 nm까지 자외선-가시광선 흡광도의 λmax 스펙트럼 이동을 나타냈는데, 이는 580 nm (F580, λex 520 nm)에서의 형광 방출 세기는 감소하는 것으로 나타났고, 510 nm (F510, λex 430 nm)에서의 형광 세기는 증가하는 것으로 나타났다. FreSHtrace의 형광 비율(fluorescence ratio; FR) 수치를 얻기 위해서, 430 및 520 nm에서 여기되는 형광 방출을 510 및 580 nm에서 각각 검출하였다. 상기 FreSHtrace의 형광 신호는 공초점 모드를 가진 Harmony High-Content Imaging and Analysis Software 3.1 (PerkinElmer)를 사용하여 분석하였다. In order to track the GSH changes of all living single cells in real time under various culture conditions, we used the Operetta High-Content Imaging System (HH12000000; PerkinElmer, Waltham, MA, USA) with ×200 or ×400 magnification, GRC Analysis was performed. The GRC analysis was performed as a non-destructive, integrated and image-based high-throughput assay for qualitative and quantitative analysis of GSH kinetics in live MSCs. GRC analysis was performed based on the unique properties of FreSHtracer (Fluorescent real-time thiol tracer ; Cell2in , Inc., Seoul, Korea), a reversible chemical probe for GSH. In the reaction with GSH, FreSHtracer exhibited a λ max spectral shift of UV-Vis absorbance from 520 nm to 430 nm, which was shown to decrease the fluorescence emission intensity at 580 nm (F 580 , λ ex 520 nm). , the fluorescence intensity at 510 nm (F 510 , λ ex 430 nm) was shown to increase. To obtain the fluorescence ratio (FR) values of FreSHtrace, fluorescence emission excited at 430 and 520 nm was detected at 510 and 580 nm, respectively. The fluorescence signal of FreSHtrace was analyzed using Harmony High-Content Imaging and Analysis Software 3.1 (PerkinElmer) with confocal mode.

6. 유전자 발현 및 6. Gene Expression and 웨스턴western 블랏팅blotting 분석 analysis

표시된 유전자들의 전사체에 대한 정량적 측정은 이전에 보고된 대로 50 ng의 총 RNA를 사용하여 수행하였다. 상기 유전자들의 상대 발현 수준은 2- ΔΔCt 방법을 사용하여 측정하였고, GAPDH는 내재성 대조군 유전자로서 사용되었다. Quantitative measurements of the transcripts of the indicated genes were performed using 50 ng of total RNA as previously reported. Relative expression levels of these genes were measured using the 2 - ΔΔCt method, and GAPDH was used as an endogenous control gene.

웨스턴 블랏 분석을 위해, RIPA lysis buffer (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA)로, 세포 추출물(30 ㎍)을 제조하였고, SDS-PAGE 젤 상에서 분리하였다. 표시된 단백질들의 발현 수준은 특정 항체들을 프로브로 하여 측정하였다. 표시된 단백질들에 대한 신호 밀도는 NIH Image J software를 사용하여 측정하고 정량화하였다.For Western blot analysis, a cell extract (30 μg) was prepared with RIPA lysis buffer (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA), and separated on an SDS-PAGE gel. Expression levels of the indicated proteins were measured using specific antibodies as probes. Signal densities for the indicated proteins were measured and quantified using NIH Image J software.

7. 7. 크로마틴chromatin -면역침전(Chromatin--immunoprecipitation (Chromatin- immunoprecipitationimmunoprecipitation ; ; ChIPChIP ) 분석) analysis

ChIP 분석은 Magna ChIP G Kit (Millipore, Billerica, MA, USA)를 사용하여, 제조사의 지시에 따라 수행하였다. 자세한 과정은 acetylated histone-3 (H3Ac), tri-methylation at lysine-4 of histone-3 (H3K4me3) 및 tri-methylation at lysine-27 of histone-3 (H3K27me3)에 대한 3 ㎍의 ChIP 등급 항체를 사용하여, 이전에 보고된 대로 수행하였다. ChIP analysis was performed using the Magna ChIP G Kit (Millipore, Billerica, MA, USA) according to the manufacturer's instructions. The detailed procedure used 3 μg of ChIP-grade antibody against acetylated histone-3 (H3Ac), tri-methylation at lysine-4 of histone-3 (H3K4me3) and tri-methylation at lysine-27 of histone-3 (H3K27me3). Thus, it was performed as previously reported.

8. 면역염색8. Immunostaining

OCT4-A 단백질을 검출하기 위해서, 인간 MSCs는 4% 파라포름알데히드(Sigma-Aldrich)로 30분 동안 고정시켰고, OCT4-A에 특이적인 항체(#Ab62352; Abcam)로 염색하였으며, 이후 Alexa 488-conjugated anti-rabbit antibody (#A11008, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)로 표지하였다. 핵은 DAPI (Sigma-Aldrich)로 대비염색하였다. 이미지들은 ZEISS LSM800 confocal microscope system (Carl Zeiss, Munich, Germany)를 사용하여 획득하였다. To detect OCT4-A protein, human MSCs were fixed with 4% paraformaldehyde (Sigma-Aldrich) for 30 min, stained with an antibody specific for OCT4-A (#Ab62352; Abcam), and then Alexa 488- Labeled with conjugated anti-rabbit antibody (#A11008, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). Nuclei were counterstained with DAPI (Sigma-Aldrich). Images were acquired using a ZEISS LSM800 confocal microscope system (Carl Zeiss, Munich, Germany).

9. 통계적 분석9. Statistical Analysis

데이터는 Bonferroni post-hoc test와 함께, non-parametric Mann-Whitney test 또는 ANOVA (one- or two-way)를 사용하여 통계적으로 분석하였다. 모든 분석은 GraphPad Prism 7.0 software (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA)를 사용하여 수행하였다. p < 0.05는 통계적으로 유의성이 있다고 판단하였다.Data were statistically analyzed using the non-parametric Mann-Whitney test or ANOVA (one- or two-way) with the Bonferroni post-hoc test. All analyzes were performed using GraphPad Prism 7.0 software (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA). p < 0.05 was judged to be statistically significant.

10. 10. 전사체transcript 분석 analysis

전사체 분석을 위하여 상기 작성한 실험 방법대로 Naive 와 PFO MSC로부터 RNA를 분리하였다. Affymetrix GeneChip Human (for hESC-derived M-MSCs) 20 ST Array (Affymetrix, Santa Clara, CA, USA)을 사용하는 분석을 위해, 1 마이크로그램의 총 RNA를 적용하였다. 마이크로어레이 이미지 데이터는 GeneChip GCS3000 Scanner and Command Console software (Affymetrix)로 가공하였다. 6개의 샘플(각 그룹에서 3개의 독립적인 샘플)의 CEL 파일을 가져온 후, Affymetrix Expression Console Software에서 구현된 강력한 multi-average (RMA) 방법을 사용하여 데이터를 요약하고 표준화하였다.For transcript analysis, RNA was isolated from Naive and PFO MSCs as described above. For analysis using the Affymetrix GeneChip Human (for hESC-derived M-MSCs) 20 ST Array (Affymetrix, Santa Clara, CA, USA), 1 microgram of total RNA was applied. Microarray image data were processed with GeneChip GCS3000 Scanner and Command Console software (Affymetrix). After importing CEL files of 6 samples (3 independent samples from each group), data were summarized and normalized using a robust multi-average (RMA) method implemented in Affymetrix Expression Console Software.

유전자 네트워크, 생체 기능 및 표준 경로에 대한 전사체 데이터베이스의 기능적 분석을 위해, 기본 설정으로 MetaCore microarray software (Clarivate Analytics, Philadelphia, PA, USA) 또는 geneset enrichment analysis (GSEA; Broad Institute, Cambridge, MA, USA)을 사용하였다. MetaCore 분석에 있어서, p < 0.05인, 15배 이상 상향- 또는 하향-조절된 유전자들은 유의적으로 변화가 있는 것으로 정의하였다. GSEA에 있어서, 유전자 세트들은 공개된 문헌으로부터 얻거나, 선별된 기능적 유전자 세트(C2) 데이터베이스에서 필터링하였다. 유의적 차이는 오류 발견 비율(false discovery rate; FDR) <0.25을 기반으로 결정하였다. For functional analysis of transcriptome databases for gene networks, biological functions, and canonical pathways, either MetaCore microarray software (Clarivate Analytics, Philadelphia, PA, USA) or geneset enrichment analysis (GSEA; Broad Institute, Cambridge, MA, USA) with default settings ) was used. In the MetaCore analysis, genes with p < 0.05 and more than 15-fold up- or down-regulated genes were defined as having significant changes. For GSEA, gene sets were obtained from published literature or filtered from a selected functional gene set (C2) database. Significant differences were determined based on false discovery rate (FDR) <0.25.

11. 단일세포 11. Single Cell 전사체transcript 분석 analysis

단일세포 전사체 분석을 위한 단일세포로 분리한 PFO MSC에서 RNA를 추출한 후, 단일세포 cDNA 라이브러리 합성은 이전에 보고된 대로 T7-primed 단일세포 cDNA 라이브러리로 증폭되었다. 본 실험은 이바이오젠 사에 의뢰하여 진행하였으며 실험방법은 PFO MSC의 cDNA 라이브러리의 초기 스크리닝에서, 20배 희석된 T7-primed PCR 증폭 산물을 이용하여, human GAPDH 발현량을 조사하여, transcriptome 분석이 가능한 수준의 단일세포 cDNA 라이브러리만을 게놈-와이드 분석을 위해 선택되었는데, 젤-용출된 T7-primed 라이브러리는 GeneChip  3' in vitro transcription kit (Affymetrix, Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 비오틴-표지되었다.After RNA extraction from single-cell isolated PFO MSCs for single-cell transcriptome analysis, single-cell cDNA library synthesis was amplified with a T7-primed single-cell cDNA library as previously reported. This experiment was commissioned by eBiogen, and the experimental method was used in the initial screening of the cDNA library of PFO MSC, using the T7-primed PCR amplification product diluted 20 times, by examining the expression level of human GAPDH, and it is possible to analyze the transcriptome. Only high-level single-cell cDNA libraries were selected for genome-wide analysis, and gel-eluted T7-primed libraries were biotin-labeled using the GeneChip 3' in vitro transcription kit (Affymetrix, Santa Clara, CA, USA).

단일세포 라이브러리 유래 비오틴-표지된 aRNA를 절편화하였고, Affymetrix GeneChip  Human Genome U133 Plus 2.0 Array로 혼성화시켰다. 마이크로어레이 이미지 데이터는 GeneChip GCS3000 Scanner 및 Command Console software (Affymetrix)로 가공하였다. Affymetrix GeneChip  Command Console  Software (AGCC)에서 제공되는 소프트웨어를 사용하여, Affymetrix 데이터 추출 프로토콜에서 미가공 데이터는 자동적으로 추출되었다. Biotin-labeled aRNA derived from a single cell library was fragmented and hybridized with Affymetrix GeneChip™ Human Genome U133 Plus 2.0 Array. Microarray image data were processed with GeneChip GCS3000 Scanner and Command Console software (Affymetrix). Raw data was automatically extracted from the Affymetrix data extraction protocol using software provided by the Affymetrix GeneChip™ Command Console™ Software (AGCC).

전사체의 기능 분석 및 유전자 네트워크, 생물기능성 및 규정 경로의 코어 분석은 MetaCore (Clarivate Analytics, Philadelphia, PA, USA) 또는 GSEA (Broad Institute, Cambridge, MA, USA) 마이크로어레이 소프트웨어 기본 설정을 이용하여 수행하였다. MetaCore 분석에서, p<0.05의 1.5 배 상향- 또는 하향-조절은 유의성있는 변화에 대한 컷오프 수치로 정의하였다. GSEA에서, 유전자 세트는 출판된 문헌에 얻었거나, 선별된 기능성 유전자 세트 (C2) 데이터베이스로부터 필터링되었다.Functional analysis of transcriptome and core analysis of gene networks, biofunctionality and regulatory pathways were performed using MetaCore (Clarivate Analytics, Philadelphia, PA, USA) or GSEA (Broad Institute, Cambridge, MA, USA) microarray software default settings. did. In MetaCore analysis, 1.5-fold up- or down-regulation of p<0.05 was defined as the cutoff value for a significant change. In the GSEA, gene sets were obtained from published literature or filtered from a selected functional gene set (C2) database.

12. T helper (12. T helper ( ThTh ) type 2 반응 유도 천식 동물 모델 및 ) type 2 response-induced asthma animal model and PFOPFO -- MSC의MSc's 투여 administration

모든 동물실험은 울산대학교 의과대학의 동물실험 윤리위원회(IACUC-2015-12-061)에 의해 승인을 받았으며, 천식 마우스 모델을 제작하기 위해, 6 주령의 BALB/c 마우스(오리엔트바이오, 가평, 경기도, 한국)를 사용하였다. 0, 7 일 째에 2 mg Alum(Thermo, #77161, USA)로 복강 내 투여로 감작했고, 14, 15, 16, 21, 22, 23 일째에 50 μg OVA(Sigma, #A5503, USA)로 마취 후, 비강 내 투여로 challenge 하여 장애를 일으켰다. 상기 마우스는 17 일째에 정맥 주사를 통하여 1.0×105 개의 Navie MSC와 PFO MSC를 주입하였다. 마지막 면역화 후 24 시간 경과한 마우스로부터 BALF, 림프절, 및 폐조직을 수득하였다. 모노사이트, 호염기성구, 호중성구, 및 림프구의 수와 BALF와 폐조직에서 사이토카인 발현 변화는 종래에 기술한 바대로 측정하였다. 조직병리평가를 위해서, 폐에 대하여 오른쪽 심실을 통해서 5 ml PBS를 관류시키고 기관지를 통하여 1 ml PBS를 투입팽창시켰다. 상기 투입 팽창시킨 폐는 10% 중성 완충 포르말린 용액에서 24 시간 동안 담금으로써 고정하였다. 상기 고정된 폐조직을 파라핀에 포매시키고 4 μm 두께로 절편화하여 기관지 및 혈관 주위 영역에서 염증의 크기를 헤마토실린 및 에오신 염색으로 시험하였다. 주입한 MSC의 생착은 인간 β2-마이크로글로불린(ab15976; Abcam, USA)의 면역형광분석으로 결정하였고, FITC-표지된 이차 항체를 사용하여 시각화하였다. 핵은 4'-6-다이아미노-2-페닐인돌(DAPI; Sigam, USA)를 사용하여 상대적으로 염색하였다.All animal experiments were approved by the Animal Experiment Ethics Committee (IACUC-2015-12-061) of Ulsan University College of Medicine, and to produce an asthma mouse model, 6-week-old BALB/c mice (Orient Bio, Gapyeong, Gyeonggi-do) , Korea) was used. On days 0 and 7, it was sensitized by intraperitoneal administration with 2 mg Alum (Thermo, #77161, USA), and on days 14, 15, 16, 21, 22, and 23 with 50 μg OVA (Sigma, #A5503, USA). After anesthesia, the challenge was caused by intranasal administration. The mice were injected with 1.0×10 5 Navie MSCs and PFO MSCs via intravenous injection on the 17th day. BALF, lymph nodes, and lung tissues were obtained from mice 24 hours after the last immunization. The number of monocytes, basophils, neutrophils, and lymphocytes and changes in cytokine expression in BALF and lung tissues were measured as previously described. For histopathological evaluation, the lungs were perfused with 5 ml PBS through the right ventricle and inflated with 1 ml PBS through the bronchus. The inflated lungs were fixed by immersion in 10% neutral buffered formalin solution for 24 hours. The fixed lung tissue was embedded in paraffin and sectioned to a thickness of 4 μm, and the size of inflammation in the bronchial and perivascular regions was tested by hematocillin and eosin staining. Engraftment of the injected MSCs was determined by immunofluorescence analysis of human β2-microglobulin (ab15976; Abcam, USA) and visualized using a FITC-labeled secondary antibody. Nuclei were relatively stained using 4'-6-diamino-2-phenylindole (DAPI; Sigam, USA).

13. 당뇨성 13. Diabetes 저활동성hypoactivity 방광( bladder( streptozotocinstreptozotocin induced induced detrusordetrusor underactivity, STZ-induced underactivity, STZ-induced DUADUA ) 동물 모델 및 ) animal models and PFOPFO -- MSC의MSc's 투여 administration

모든 동물실험은 울산대학교 의과대학의 실험동물 운영위원회(Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인을 받아 진행되었다(IACUC-2019-12-129). STZ-induced DUA (streptozotocin induced detrusor underactivity) 랫트 모델에 STZ 주입은 기존에 기재된 바대로 수행되었다. STZ-DUA 동물 모델을 만들기 위하여, 8주의 암컷 Sprague-Dawley rats (OrientBio, Gapyong, Gyeonggi-do, Korea)에 Streptozotocin (STZ, Sigma)의 복강주사로 당뇨병을 유발하였다. 0.1M의 citrate buffer를 pH 4.5로 적정한 다음, 50mg/kg의 분량으로 1회 복강 주사 하였고, 정상군은 동일한 양의 0.1M의 citrate buffer를 복강 주사하였다. 72시간 이후, 혈당을 측정하여 200mg/dL가 넘는 쥐를 당뇨병이 유발되었다고 생각하고 실험에 사용하였다. STZ 주사가 이루어지고 3주 후에 복부 절개가 이루어졌고, PBS 비히클 또는 PFO-MSC는 기존에 보고된대로 500 μm 주사기와 26-게이지 바늘을 이용하여 방광의 전방벽과 원개(dome)의 점막하층으로 직접 주입되었다. PFO-MSC 투여 1주일 후, 비마취 및 미제한 방광내압측정법(각성 방광내압측정) 및 조직학적 염색을 통하여, 각각 방광 배뇨 기능 및 조직 손상을 측정하였다.All animal experiments were carried out with the approval of the Institutional Animal Care and Use Committee of Ulsan University College of Medicine (IACUC-2019-12-129). STZ-induced DUA (streptozotocin induced detrusor underactivity) STZ injection into the rat model was performed as previously described. To create the STZ-DUA animal model, diabetes was induced by intraperitoneal injection of Streptozotocin (STZ, Sigma) in 8-week-old female Sprague-Dawley rats (OrientBio, Gapyong, Gyeonggi-do, Korea). After titrating 0.1M citrate buffer to pH 4.5, it was intraperitoneally injected once at a dose of 50mg/kg, and the normal group was intraperitoneally injected with the same amount of 0.1M citrate buffer. After 72 hours, blood glucose was measured and mice with a blood sugar level of 200 mg/dL or more were used for the experiment, thinking that diabetes was induced. An abdominal incision was made 3 weeks after STZ injection, and PBS vehicle or PFO-MSC was injected into the anterior wall of the bladder and the submucosal layer of the dome using a 500 μm syringe and a 26-gauge needle as previously reported. was injected directly. After one week of PFO-MSC administration, bladder voiding function and tissue damage were measured through non-anesthetic and unrestricted cystometry (arousal cystometry) and histological staining, respectively.

14. 14. CBICBI (Chronic bladder (chronic bladder ichemiaichemia ) 유도된 과민성 방광(Overactive bladder; OAB)과 저활동성 방광(Detrusor underactivity; DUA) 모델 확립) Establishment of induced overactive bladder (OAB) and detrusor underactivity (DUA) models

16 주령의 Sprague Dawley rat (Orient) 실험동물을 30 mg/kg 졸레틸 및 5mg/kg 자일라진을 복강 투여하여 마취 하였다. 마취 후 방광에 혈류를 공급하는 장골동맥 내강에 손상을 유도하기 위하여, 앙아위에서 양측 하복부를 종절개하여 장골동맥을 박리하고, 박리된 장골동맥 내강에 2 French Fogarty catheter (Edwards Lifesciences LLC, Irvine, CA)를 사용하여, 장골동맥 내강에 손상(10회; 과민성방광, overactivity bladder, OAB), 30회; 저활동성 방광, Dtrusor underactivity, DUA)을 가하고 이 후 8주간 1.25% 고지방식이 (D12336, Research Diets, Brunswick, NJ, USA)를 적용 하였다. 대조군은 실험군과 동일한 부위에 가짜(sham) 수술을 시행하고 고지방식이를 8주간 적용 하였다. 장골동맥 내강 손상 8주 후 방광내압을 측정하여 OAB, DUA 모델이 만들어 졌음을 확인 하였다.16-week-old Sprague Dawley rat (Orient) experimental animals were anesthetized by intraperitoneal administration of 30 mg/kg zoletyl and 5 mg/kg xylazine. After anesthesia, to induce damage to the lumen of the iliac artery supplying blood to the bladder, the iliac artery was dissected by longitudinal incision in the lower abdomen on both sides in the supine position, and a 2 French Fogarty catheter (Edwards Lifesciences LLC, Irvine, CA) was placed in the lumen of the dissected iliac artery. ) using the iliac artery lumen (10; overactive bladder, OAB), 30; Underactive bladder, Dtrusor underactivity, DUA) was applied, and then a 1.25% high-fat diet (D12336, Research Diets, Brunswick, NJ, USA) was applied for 8 weeks. For the control group, sham surgery was performed on the same site as the experimental group and a high-fat diet was applied for 8 weeks. After 8 weeks of iliac artery lumen injury, bladder pressure was measured to confirm that OAB and DUA models were created.

15. 15. 어웨이크awake 방광내압측정법(awake cystometry)에In awake cystometry 의한 by 방광내압측정bladder manometry 도(cystometrogram)diagram (cystometrogram)

방광내압측정도는 대사 케이지에 있는 마취되지 않고 억압되지 않은 랫트에서 수행되었다. 방광내압(intravesical pressure; IVP) 및 복강내압(intraabdominal pressure; IAP)의 기록을 위해서 기존의 보고대로 동시의 도뇨(catheterization)가 방광내압측정 전 3일 동안 수행되었다. 방광은 압력변환기(Research Grade Blood Pressure Transducer; Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA)와 미세주입펌프(microinjection pump, PHD22/2000 pump; Harvard Apparatus)에 연결된 부풀어지는 PE-50 카테터(Clay Adams, Parsippany, NJ)를 사용하여 접근되었다. 배뇨 부피(micturition volume; MV)는 물리적 변위변환기(Research Grade Isometric Transducer; Harvard Apparatus)에 연결된 체액집합관에 의해 계속적으로 기록되었고, 이때 멸균된 식염수는 0.4 ml/min 정도로 방광으로 주입되었다. IVP, IAP 및 MV는 50 Hz의 샘플링 레이트로 Acq Knowledge 3.8.1 software와 MP150 data acquisition system(Biopac Systems, Goleta, CA, USA)을 사용하여 계속적으로 기록되었다. 각 그룹에 5 마리의 동물을 사용하여 3번 반복된 배뇨로부터 평균값을 계산하였다(n= 5). NVC(Non-voiding contraction)는 IVP의 증가가 배뇨없이 기준치로부터 2cmH2O 를 초과할 때부터 계산되었다. BP(bladder basal pressure)는 방광이 채워지는 동안의 가장 낮은 방광압이며, MP(micturition pressure)는 배뇨 주기 동안 최대 방광압이고, MV(micturition volume)은 배뇨되는 뇨의 부피이며, RV(residual volume)은 배뇨 후 잔존하는 뇨의 부피이다. BC(bladder capacity)는 MV와 RV를 합한 값이며, MI(micturition interval)은 배뇨 수축 사이의 간격을 말한다.Cystometry was performed in non-anesthetized, unsuppressed rats in metabolic cages. For the recording of intravesical pressure (IVP) and intraabdominal pressure (IAP), as previously reported, simultaneous catheterization was performed for 3 days before intravesical pressure measurement. The bladder was connected to a pressure transducer (Research Grade Blood Pressure Transducer; Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA) and a microinjection pump (PHD22/2000 pump; Harvard Apparatus) with an inflated PE-50 catheter (Clay Adams, Parsippany, NJ) was used. The micturition volume (MV) was continuously recorded by a bodily fluid collection tube connected to a Research Grade Isometric Transducer (Harvard Apparatus), and sterile saline was injected into the bladder at about 0.4 ml/min. IVP, IAP and MV were continuously recorded using Acq Knowledge 3.8.1 software and MP150 data acquisition system (Biopac Systems, Goleta, CA, USA) at a sampling rate of 50 Hz. Mean values were calculated from 3 repeated urinations using 5 animals in each group (n=5). Non-voiding contraction (NVC) was calculated from when the increase in IVP exceeded 2 cmH 2 O from baseline without urination. BP (bladder basal pressure) is the lowest bladder pressure during bladder filling, MP (micturition pressure) is the maximum bladder pressure during the voiding cycle, MV (micturition volume) is the volume of urine voided, and RV (residual volume) ) is the volume of urine remaining after urination. BC (bladder capacity) is the sum of MV and RV, and MI (micturition interval) is the interval between voiding contractions.

16. 방광 평활근 장력 측정을 통한 방광 기능 평가16. Evaluation of Bladder Function by Measurement of Bladder Smooth Muscle Tension

방광평할근 장력을 측정하기 위하여, 방광의 전 층을 2×1 cm 크기로 절제하여 절제된 조직을 섭씨 25도에서 5% O2와 95% CO2로 혼합한 가스로 미리 포화(aeration)시킨 중탄산염 완충액(bicarbonate buffered solution)에 담아 재빨리 실험실로 운반한다. 7.5배 입체현미경(stereo-microscopy) 시야 하에 미세수술도구를 이용하여 방광점막층을 조심스럽게 제거하고, 현미경 시야에서 일정한 크기로 방광근 종절편을 제작하여(0.7×1.1×5.7mm) 미리 디자인된 조직고정틀(tissue holder)에 절편의 양단을 5-0 silk로 결찰, 고정하였다. 이를 5ml 수직형 용기 (bath)에 걸고 등장성수축력(isometric tension)을 기록하였다. 실험을 시작하기 전 약 50분간 평형시킨 후 최적길이(optimal length)를 구하고, 수축반응의 극대화를 위해 최적길이에 근거하여 실험을 진행하고(예비실험에서 휴지기 길이의 200%에서 최대수축을 보임) 이 길이를 실험 내내 유지하였다. 모든 약물에 대한 조직반응은 단 1회의 실험으로 종결하고 다른 조직 절편으로 교체하였다. 장력의 기록은 4개의 bath로 연결된 4개의 장력변환기(force transducer)로 방광근 절편에서 나오는 등장성 수축신호를 개인용 컴퓨터와 컴퓨터 소프트웨어를 이용하여 전산화하고 기록하여 방광기능을 평가하였다.To measure the bladder flat muscle tension, the entire layer of the bladder was excised to a size of 2 × 1 cm, and the excised tissue was pre-saturated with a gas mixed with 5% O2 and 95% CO2 at 25°C in a bicarbonate buffer solution ( bicarbonate buffered solution) and quickly transported to the laboratory. The bladder mucosa layer was carefully removed using a microsurgical tool under a 7.5x stereo-microscopy field of view, and a pre-designed tissue fixation frame was made by making a bladder muscle longitudinal section of a certain size in the microscope field of view. Both ends of the section were ligated and fixed with 5-0 silk (tissue holder). It was hung in a 5 ml vertical bath and the isometric tension was recorded. After equilibrating for about 50 minutes before starting the experiment, the optimal length is obtained, and the experiment is performed based on the optimal length to maximize the contraction response (maximum contraction is shown at 200% of the resting period in the preliminary experiment). This length was maintained throughout the experiment. Tissue reactions to all drugs were terminated with only one experiment and replaced with another tissue section. For the recording of tension, the isotonic contraction signal from the bladder muscle section was computerized and recorded using a personal computer and computer software using four force transducers connected to four baths to evaluate bladder function.

<< 실시예Example 1> 1> PFOPFO (Primed Fresh OCT-4 enrichment) 단일 공정 배양을 통한 MSCs의 줄기세포 항산화능, 생착률 및 줄기세포성 증진 효과 (Primed Fresh OCT-4 enrichment) Stem cell antioxidant capacity, engraftment rate and stem cell enhancement effect of MSCs through a single process culture

본 발명자들은 CREB1 의존적 기작을 통해 MSCs의 원시 상태 및 후성유전학적 완전성을 보존하는데 유익한 효과를 나타내는 비타민-C 유도체(vitamin-C; VitC)인, 아스코르브산 2-글루코사이드(ascorbic acid 2-glucoside; AA2G)를 적용하였다. 0.74 mM AA2G 조건하에서 배양된 인간 탯줄 유래 MSC(umbilical cord derived MSC; UC-MSCs)는 핵 내로의 NRF2 단백질 전좌를 촉진하였고, MSCs에서 레독스 항상성을 유지시키는 주요 CREB1-NRF2 표적 유전자들을 상향조절하였는데(e.g., GCLM, GCLC, PRDX1, and GSR), 이는 NRF2 경로의 활성화를 나타낸다(도 2). AA2G 프라이밍 외에, MSCs의 생체 내(in vivo) 생착률을 향상시키기 위해, 저농도의 스핑고신-1-포스페이트(sphingosine-1-phoshate; S1P, 50 nM) 및 발프로익산(valproic acid; VPA, 0.5 mM)를 첨가하는 프라이밍 조합을 확립하였는데, 이는 GVHD 치료에 핵심적인 부분일 수 있다. 상기 신규한 생체 외(ex vivo) 확장 공정을 PFO( P rimed Fresh O CT-4 enrichment)라고 명명하였다(도 1).The present inventors have reported that ascorbic acid 2-glucoside (AA2G), a vitamin-C derivative (vitamin-C; VitC), that exhibits beneficial effects in preserving the native state and epigenetic integrity of MSCs through a CREB1-dependent mechanism. ) was applied. Human umbilical cord derived MSCs (UC-MSCs) cultured under 0.74 mM AA2G conditions promoted NRF2 protein translocation into the nucleus and upregulates key CREB1-NRF2 target genes that maintain redox homeostasis in MSCs. (eg, GCLM , GCLC , PRDX1 , and GSR ), indicating activation of the NRF2 pathway ( FIG. 2 ). In addition to AA2G priming, to improve the in vivo engraftment rate of MSCs, low concentrations of sphingosine-1-phosphate (S1P, 50 nM) and valproic acid (VPA, 0.5 mM) ), which may be a key part of the treatment of GVHD. The novel ex vivo expansion process was named PFO ( primed fresh O CT-4 enrichment) (FIG. 1).

우선, 본 발명자들은 다양한 AA2G 처리 시간이 작은 크기의 원시성 MSCs 유지에 영향을 미치는지 시험하였다(도 3a). 형광-활성화된 세포 분류 및 현미경 분석을 통해서, 확대된 세포 크기를 가진 UC-MSCs 세포군이 정상 배양 조건(naive) 하에서 점차적으로 증가하는 것을 확인하였다. 하지만, PFO 공정(PFO UC-MSCs)에서는 복제 유도되는 UC-MSCs 세포 크기 확대가 보호되는 것을 확인하였다(도 4a 및 도 4b). 2개의 독립적인 공여체 유래 UC-MSCs에서, 상기 보호 효과는 AA2G 처리 4일째부터 시작되었고, 8 계대(11일) 확장 이상까지 유지되었고(도 3b-d), 이들의 다능성 및 세포 표면 표현형의 변화는 전혀 없었다(도 5). 또한, PFO 공정은 지방 유래 MSCs(adipose derived MSCs; AD-MSCs)에서도 작은 크기 세포들을 보호하는데 효과적이었다(도 6).First, we tested whether various AA2G treatment times affect the maintenance of small-sized primitive MSCs (Fig. 3a). Through fluorescence-activated cell sorting and microscopic analysis, it was confirmed that the UC-MSCs cell population with enlarged cell size gradually increased under normal culture conditions (naive). However, it was confirmed that replication-induced UC-MSCs cell size expansion was protected in the PFO process (PFO UC-MSCs) ( FIGS. 4a and 4b ). In two independent donor-derived UC-MSCs, the protective effect started from day 4 of AA2G treatment and was maintained until at least 8 passages (day 11) expansion (Fig. 3b-d), and their pluripotency and cell surface phenotype There was no change at all ( FIG. 5 ). In addition, the PFO process was effective in protecting small-sized cells even from adipose derived MSCs (AD-MSCs) ( FIG. 6 ).

PFO 공정에 의해 농축된 작은 크기의 UC-MSCs는 복제 노화에 저항성이 있고, 향상된 증식 활성을 나타냈으며(도 4c 및 도 7a), 노화-연관 β-갈락토시다제(β-galactosidase; SA-β-gal) 염색은 전혀 발현되지 않았다(도 4d 및 도 7b). naive 배양된 세포와 비교하면, PFO UC-MSCs는 p21CIP1 및 p53과 같은 사이클린-의존성 키나제 억제제를 낮게 발현하는 것으로 나타났으나, 줄기세포성 마커인 BMI-1은 높게 발현하는 것으로 나타났다(도 4e 및 도 7c). 일관성 있게, PFO UC-MSCs는 만능성 특이 전사체인 OCT-4ASOX2 를 발현했는데(도 4f), 이는 OCT-4 및 SOX2 단백질의 핵 내 염색을 통해 추가적으로 검증되었고(도 4g 및 도 8a), DNA 메틸화가 적은 OCT4 프로모터 내 열린 크로마틴 구조 및 전사체적으로 선호하는 히스톤 변형의 농축도 확인되었다(도 8b 및 도 8c).Small-sized UC-MSCs enriched by the PFO process were resistant to replicative senescence and exhibited enhanced proliferative activity (Fig. 4c and Fig. 7a), and senescence-associated β-galactosidase (β-galactosidase; SA- β-gal) staining was not expressed at all ( FIGS. 4D and 7B ). Compared with naive cultured cells, PFO UC-MSCs showed low expression of cyclin-dependent kinase inhibitors such as p21 CIP1 and p53, but high expression of stem cell marker BMI-1 (Fig. 4e). and Figure 7c). Consistently, PFO UC-MSCs expressed pluripotent-specific transcripts OCT-4A and SOX2 (Fig. 4f), which was further verified through intranuclear staining of OCT-4 and SOX2 proteins (Fig. 4g and Fig. 8a), The open chromatin structure in the OCT4 promoter with low DNA methylation and the enrichment of transcriptionally preferred histone modifications were also confirmed ( FIGS. 8b and 8c ).

본 발명자들은 PFO 공정이 MSCs의 GSH 동역학에 영향을 미치는지 시험하였다. 이를 위해, 본 발명자들은 GSH에 대한 가역적 화학 프로브로, 비-파괴, 통합 및 이미지 기반 고처리 분석이 가능한 FreSHtracer를 이용하여, GSH 회복능(GSH-recovering capacity; GRC)의 정성 및 정량적 측면을 실시간 관측하였다(도 1). naive 세포와 비교하면, PFO UC-MSCs는 티올-특이적 산화제인 100 μM 디아미드(diamide)에 짧게 노출한 후의 기본 GSH 수준 및 GRC 활성이 더 높게 나타났다(도 4h). PFO UC-MSCs는 콜로니 형성 유닛-섬유아세포(colony forming unit-fibroblast; CFU-F) 활성, 혈소판 유래 성장인자(platelet-derived growth factor; PDGF)에 대한 주화성 및 항-염증 능력에 관한 활성이 높게 나타났다(도 9). 또한, 상기 PFO 공정의 유익한 효과는 2개의 독립적 공여체 유래 AD-MSCs에서도 관측되었다(도 10). 그리고, PFO UC-MSCs에서는 줄기세포성, 세포 이동, 성장인자들, 케모카인, 염증 및 면역 조절과 관련된 유전자들이 상향-조절되었다(도 11). We tested whether the PFO process affects the GSH kinetics of MSCs. To this end, the present inventors used FreSHtracer, which is a reversible chemical probe for GSH, capable of non-destructive, integrated, and image-based high-throughput analysis, in real time to measure qualitative and quantitative aspects of GSH-recovering capacity (GRC). observed (Fig. 1). Compared with naive cells, PFO UC-MSCs showed higher basal GSH levels and GRC activity after brief exposure to 100 μM diamide, a thiol-specific oxidizing agent (Fig. 4h). PFO UC-MSCs have colony forming unit-fibroblast (CFU-F) activity, chemotaxis against platelet-derived growth factor (PDGF) and anti-inflammatory activity. was found to be high (FIG. 9). In addition, the beneficial effect of the PFO process was also observed in AD-MSCs from two independent donors (Fig. 10). And, genes related to stem cell characteristics, cell migration, growth factors, chemokines, inflammation and immune regulation were up-regulated in PFO UC-MSCs (FIG. 11).

면역-조절 능력에 있어서, PFO UC-MSCs는 세포 내(in vitro)에서 파이토헤마글루티닌(phytohaemagglutinin; PHA) 자극을 통해 인간 말초혈액 단핵구 세포(peripheral blood mononuclear cells; PBMC) 내 CD3+ T-세포 증식을 억제하였다(도 4i). 동종 혼합 림프구 반응(mixed lymphocyte reaction; MLR) 분석 결과, PFO UC-MSCs에서 동종(allogeneic) 자극에 따른 PBMCs의 증식은 강하게 억제되었는데(도 4j), 이는 면역 조절 활성이 향상되었음을 뒷받침한다. 종합하면, 상기 결과는 PFO 공정이 높은 GSH 동역학과 함께 작은 크기의 원시성 MSCs를 농축시킬 수 있고, 이는 노화에 저항성을 가지며, 자가재생, 항-염증 및 면역조절 능력을 향상시킬 수 있다는 것을 나타낸다.In terms of immuno-modulatory capacity, PFO UC-MSCs are CD3 + T- in human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) through phytohaemagglutinin (PHA) stimulation in vitro . Cell proliferation was inhibited (Fig. 4i). As a result of allogeneic mixed lymphocyte reaction (MLR) analysis, proliferation of PBMCs following allogeneic stimulation was strongly inhibited in PFO UC-MSCs (FIG. 4j), which supports improved immunomodulatory activity. Taken together, these results indicate that the PFO process can enrich small-sized primitive MSCs with high GSH kinetics, which can be resistant to aging and enhance self-renewal, anti-inflammatory and immunomodulatory abilities.

<< 실시예Example 2> 2> PFOPFO 단일 공정 배양을 통한 Through single process culture MSCs의MSCs GVHDGVHD 치료 개선 효과 treatment improvement effect

상기 결과들의 생체 내(in vivo) 관련성을 확인하기 위해서, 본 발명자들은 인간 PBMCs의 이식에 의해 인간화된 GVHD 마우스 모델에서, PFO 공정에 의해 농축된 원시성 UC-MSCs의 치료 효과를 조사하였다. 인간 PBMCs 단독으로 이식된 모든 마우스(GVHD)는 60일 이내에 사망한 반면, naive 배양(60%) 및 PFO 공정(90%)의 UC-MSCs 주입시 GVHD 마우스의 생존율은 증가하였다(도 12a). 일관되게, GVHD 마우스의 체중 감소는 PFO UC-MSCs 이식에 의해 보호되었고, naive 배양 세포보다 유익한 효과가 높게 나타났다(도 12b 및 도 13a). GVHD 표적 기관인 소장, 폐, 간 및 신장 내에서, PFO UC-MSCs의 주입은 GVHD 마우스의 임상 점수 및 조직학적 손상을 상당히 개선시켰다(도 12c 및 도 12d). 상기 GVHD 증상에 대한 결과와 일치하게, PFO UC-MSCs는 생체 내(in vivo) 호밍(homing) 및 GVHD 표적 기관 내로의 생착 능력이 우수한 것으로 나타났다(도 13b). To confirm the in vivo relevance of the above results, the present inventors investigated the therapeutic effect of primitive UC-MSCs enriched by the PFO process in a GVHD mouse model humanized by transplantation of human PBMCs. All mice transplanted with human PBMCs alone (GVHD) died within 60 days, whereas the survival rate of GVHD mice increased upon injection of UC-MSCs in naive culture (60%) and PFO process (90%) (Fig. 12a). Consistently, the weight loss of GVHD mice was protected by transplantation of PFO UC-MSCs, and the beneficial effect was higher than that of naive cultured cells ( FIGS. 12b and 13a ). In the GVHD target organs, the small intestine, lung, liver and kidney, injection of PFO UC-MSCs significantly improved clinical scores and histological damage in GVHD mice ( FIGS. 12C and 12D ). Consistent with the results for the above GVHD symptoms, PFO UC-MSCs were shown to have excellent in vivo homing and engraftment ability into GVHD target organs ( FIG. 13b ).

또한, 인간 PBMCs 이식 40일 후에, GVHD 마우스에서 혈청 및 비장 림프구를 각각 사용하여, 다중 사이토카인 프로파일링 및 유세포 분석을 수행하였다. 시험관 내(in vitro) 결과와 일치하게, PFO UC-MSCs는 Th17 (e.g., IL17, IL6 및 GM-CSF), Th1 (e.g., INF-γ 및 IL18) helper T cell 및 전-염증 (e.g., CXCL13, TNF-a, IL8 및 IL23) 반응과 관련된 인간 사이토카인들 및 케모카인들의 수준을 효과적으로 감소시켰다(도 12e 및 도 14). 또한, GVHD 마우스 내 인간 CD45+, CD3+ 및 CD3+CD4+ 세포의 세포군은 PFO UC-MSCs 주입한 GVHD 마우스의 비장에서 더 감소하였는데(도 12h), 이는 생체 내(in vivo) 항-염증 및 면역조절 활성이 향상되었다는 것을 뒷받침한다.In addition, 40 days after transplantation of human PBMCs, multiplex cytokine profiling and flow cytometry were performed using serum and splenic lymphocytes from GVHD mice, respectively. Consistent with in vitro results, PFO UC-MSCs are Th17 (eg, IL17, IL6 and GM-CSF), Th1 (eg, INF-γ and IL18) helper T cells and pro-inflammatory (eg, CXCL13) , TNF-a, IL8 and IL23) effectively reduced the levels of human cytokines and chemokines associated with the response ( FIGS. 12E and 14 ). In addition, the cell populations of human CD45 + , CD3 + and CD3 + CD4 + cells in GVHD mice were further reduced in the spleen of GVHD mice injected with PFO UC-MSCs ( FIG. 12h ), indicating that in vivo anti-inflammatory and It supports the improved immunomodulatory activity.

<< 실시예Example 3> 3> PFOPFO MSCs의MSCs 전사체transcript (( TranscrtiptomeTranscrtiptome ) 분석) analysis

Naive MSC(아무것도 처리하지 않은 세포; 비교군)와 PFO MSC 세포군들 특성 차이를 genome-wide 수준에서 입증하기 위하여, 두 세포에서 추출한 RNA를 활용하여 전사체 분석을 실시하였다. 이때 PFO-MSC 제조에 사용되는 2가지 프라이밍 기술인 AA2G와 S1P+VPA 혼합 프라이밍을 진행한 MSC의 전사체 dataset들을 추가 분석하여, PFO-MSC와 AA2G 단독 혹은 S1P+VPA 혼합 프라이밍 MSC의 전사체들과의 특성 비교를 실시하였다. In order to demonstrate the difference in characteristics between naive MSC (cells treated with nothing; control group) and PFO MSC cell groups at a genome-wide level, transcriptome analysis was performed using RNA extracted from both cells. At this time, by further analyzing transcriptome datasets of MSCs that have undergone mixed priming with AA2G and S1P+VPA, two priming techniques used for PFO-MSC production, PFO-MSC and AA2G alone or S1P+VPA mixed priming MSC transcripts and A comparison of the properties was carried out.

이들 줄기세포 전사체의 PCA 분석 결과 Naive MSC는 PCA에서 다양한 분포를 보이고 있어, 이질성이 높은 세포임을 확인하였으며, AA2G 단독 혹은 S1P+VPA 혼합 프라이밍 MSC와 genome-wide 유전자 발현 특성에서 뚜렷한 차이가 있는 세포임을 확인하였다(도 15A).As a result of PCA analysis of these stem cell transcripts, naive MSCs showed a diverse distribution in PCA, confirming that they were cells with high heterogeneity. Cells with distinct differences in genome-wide gene expression characteristics from AA2G alone or S1P+VPA priming MSCs was confirmed (FIG. 15A).

PFO-MSC 전사체가 naive MSC와 AA2G 단독 혹은 S1P+VPA 혼합 프라이밍 MSC 전사체와 뚜렷한 차이를 보이는 결과는 heatmap clustering 분석을 통하여 검증하였다 (도 15B).The results of the PFO-MSC transcript showing a distinct difference from the naive MSC and AA2G alone or S1P+VPA mixed priming MSC transcripts were verified through heatmap clustering analysis (FIG. 15B).

PFO-MSC 전사체를 naive MSC와 AA2G 단독 혹은 S1P+VPA 혼합 프라이밍 MSC 전사체와 개별적으로 scatter plotting 분석을 실시한 결과, PFO-MSC는 이들 세포와 뚜렷한 유전자 발현 차이를 보이는 줄기세포군임을 확인하였다(도 15C).As a result of individual scatter plotting analysis of PFO-MSC transcripts with naive MSC and AA2G alone or S1P+VPA mixed priming MSC transcripts, it was confirmed that PFO-MSC was a stem cell group with distinct gene expression differences from these cells (Fig. 15C).

따라서 이러한 줄기세포군들의 전사체 분석을 통하여, PFO-MSC는 naive MSC 뿐만 아니라 AA2G 단독 혹은 S1P+VPA 혼합 프라이밍 MSC와 분자학적 특성이 상이한 줄기세포군임을 입증하였다. Therefore, through the transcriptome analysis of these stem cell groups, it was verified that PFO-MSC is a stem cell group with different molecular characteristics from AA2G alone or S1P+VPA mixed priming MSC as well as naive MSC.

<< 실시예Example 4> 4> PFOPFO MSCs의MSCs 전사체transcript (( TranscrtiptomeTranscrtiptome ) Gene Ontology, Gene network 분석) Gene Ontology, Gene network analysis

Naive MSC 와 PFO MSC 로부터 전사체 특성을 gene ontology, pathway map, gene network 등의 특이성을 연구하는 심층 분석을 진행한 결과, Naive MSC와 비교하여 PFO MSC에서 염증성 반응, 혈관 생성, 분화 등에 관여하는 유전자 군들의 유의적인 발현 차이를 확인하였다(도 16). As a result of in-depth analysis to study the specificity of gene ontology, pathway map, gene network, etc. of transcriptome characteristics from naive MSC and PFO MSC, genes involved in inflammatory response, angiogenesis, differentiation, etc. in PFO MSC compared to naive MSC A significant difference in expression between the groups was confirmed ( FIG. 16 ).

다음으로 그룹간의 차이를 비교하고 이미 기 보고되어있는 정보들을 기반으로 상호작용 및 예상 타겟을 예측할 수 있는 프로그램인 ‘MetaCore(Clarivate Anlaytics사)’ 를 사용하여 결과를 분석하였다. 신호전달체계(Pathway) 중심으로 분석을 하면 기관지천식에서 발생하는 인터류킨(Interleukins; IL)에 의해 유도되는 염증성 반응, 흑색종에서 IL-1의 신호전달, 면역반응시 IL-17 신호전달 체계에 관여하는 것으로 알려진 유전자들이 주로 변화를 보였다. 유전자 온톨로지(GO) 분류기준을 바탕으로 분석하였을 때는 세포신호전달에 관여하는 사이토카인들과 이 때문에 발생하는 세포의 반응 신호체계가 가장 큰 차이를 보인 것으로 분석되었다. 또한 질병의 측면에서는 관절 질환과 질환의 발병과정에 관여하는 유전자들에서 차이를 보인 것으로 분석되었다(도 17).Next, the results were analyzed using 'MetaCore (Clarivate Anlaytics)', a program that can compare the differences between groups and predict interactions and expected targets based on previously reported information. When analyzing the signaling pathway, it is involved in the inflammatory response induced by Interleukins (IL) that occurs in bronchial asthma, IL-1 signaling in melanoma, and the IL-17 signaling system in immune response. Genes known to do so showed mainly changes. When analyzed based on the gene ontology (GO) classification criteria, it was analyzed that the cytokines involved in cell signal transduction and the response signaling system of the cells caused by this showed the greatest difference. In addition, in terms of disease, it was analyzed that there was a difference in the genes involved in the pathogenesis of joint diseases and diseases (FIG. 17).

또한, NFkB, p38 MAPK, IL-6, 등의 염증성 반응에 핵심적인 역할을 하는 단백질들의 발현이 증가되어 있고, 이들을 중심으로 세포의 염증반응에 크게 관여할 것으로 예측되었다. 상기 결과에서 밝혀진 단백질들은 상기 pathway 분석에서도 상호작용 할 것으로 예측한 결과와 중복되므로 해당 결과가 염증성 반응에 관여할 것이라는 신뢰도 높은 결과를 확보하였다(도 18). In addition, the expression of proteins that play a key role in the inflammatory response, such as NFkB, p38 MAPK, and IL-6, is increased, and it is predicted that they will be largely involved in the inflammatory response of the cells. Since the proteins identified in the above results overlap with the results predicted to interact in the pathway analysis, high reliability results were obtained that the corresponding results would be involved in the inflammatory response (FIG. 18).

전사체 분석 후 유효한 타겟을 예측할 수 있는 또 다른 분석법 중에 기 발표된 특정 유전자그룹을 확보하여 분석한 결과와 비교하는 분석법인 GSEA(Gene Set Enrichment Analysis) 새로운 타겟을 예측하는 데에 널리 사용된다. PFO MSC의 전사체 분석 결과를 대입하여 분석하여 여러 geneset에서 중복하여 높게 발현하고 있는 89개의 예상 타겟 유전자들의 List를 확보하였고(도 19), 실시간 유전자발현 분석 기법(qRT-PCR)을 통해 검증한 결과 PFO MSC에서 FAM113A, NFkB2, NFkBID, IL-6, ICAM, QN1, YIPF5, ZC2H12A, LOH11CR2A, MPV, ZNF175, ZFP90 등의 유전자 발현량에 큰 차이(증가)가 있음을 확인하였다(도 20).GSEA (Gene Set Enrichment Analysis), an analysis method that secures a previously announced specific gene group and compares it with the analysis result, is widely used to predict a new target among other analysis methods that can predict effective targets after transcriptome analysis. By substituting and analyzing the transcript analysis results of PFO MSCs, a list of 89 predicted target genes that are highly expressed and overlapped in multiple genes were obtained (Fig. 19), and verified through real-time gene expression analysis technique (qRT-PCR). Results It was confirmed that there was a large difference (increase) in gene expression levels such as FAM113A, NFkB2, NFkBID, IL-6, ICAM, QN1, YIPF5, ZC2H12A, LOH11CR2A, MPV, ZNF175, and ZFP90 in PFO MSC (FIG. 20).

<< 실시예Example 5> 5> PFOPFO MSCs의MSCs 메틸롬methylome (( MethylomeMethylome ) 분석) analysis

유전자의 발현 혹은 미발현(억제)이 결정되는데 매우 중요한 단계인 메틸화(Methylation)를 개별 유전자 수준이 아닌 유전체의 메틸화 정도를 분석하여 Naive MSC 와 PFO MSC의 특성을 비교 분석하였고, 각 시료는 결과의 정확도를 높이기 위하여 3번의 반복실험 군을 준비하였다(도 21). 도 21에서 각각의 지표가 의미하는 바는 다음과 같다. Correlation Matrix는 각 그룹간의 유사성을 의미하고 AVG_Beta는 메틸화의 정도를 의미한다. 또한 BMIQ는 샘플 그룹 내에 동질성을 비교하는 지표이고, M value와 log2 value는 메틸화가 일어난 정도를 나타내는데, 유전체 전체에 걸친 ‘메틸화’가 근소한 차이로 Naive에서 더 많이 발생하였다는 것을 알 수 있었다. The characteristics of naive MSC and PFO MSC were compared and analyzed by analyzing the degree of methylation of the genome, not the level of individual genes, for methylation, a very important step in determining the expression or non-expression (suppression) of a gene. In order to increase the accuracy, a group of three replicates was prepared (FIG. 21). The meaning of each indicator in FIG. 21 is as follows. Correlation Matrix means the similarity between each group, and AVG_Beta means the degree of methylation. In addition, BMIQ is an index comparing homogeneity within a sample group, and M value and log2 value indicate the degree of methylation.

보다 구체적으로 살펴보기 위해, Naive MSC에 비해 PFO MSC 유전자의 프로모터 내 CpG site에서 메틸화가 적게 일어난 세포가 99.27% 였고, 유의적으로 감소되어 있는 유전자군을 발굴하였다(도 22).To look more specifically, 99.27% of cells in which methylation occurred at the CpG site in the promoter of the PFO MSC gene were less than that of the naive MSC, and a significantly reduced gene group was discovered (FIG. 22).

Naive와 PFO MSC를 각각 3번 반복하여 준비한 총 6개의 시료로 비슷한 패턴을 보이는 그룹별로 나누었더니 Naive와 PFO MSC의 메틸화가 완벽하게 서로 다른 특성을 보인다는 것을 확인하였고, 170개 유전자의 메틸화 증가 혹은 감소하는 패턴이 상반되는 결과를 확인함으로써, PFO MSC 가 Naive MSC에 비해 뚜렷한 변화가 있었음을 확인하였다(도 23).When naive and PFO MSC were prepared by repeating 3 times each, a total of 6 samples were divided into groups showing similar patterns, and it was confirmed that methylation of Naive and PFO MSC showed completely different characteristics, and increased methylation of 170 genes or By confirming the opposite results of the decreasing pattern, it was confirmed that the PFO MSC had a distinct change compared to the naive MSC ( FIG. 23 ).

Transcriptome과 DNA methylome 다중 오믹스 분석 결과를 바탕으로 PFO-MSC가 일반 배양한 naive MSC와 분자학적으로 특성이 뚜렷하게 차이가 나는 줄기세포라는 실험적 근거를 제시하였다.Based on the transcriptome and DNA methylome multiple omics analysis results, the experimental evidence was presented that PFO-MSCs are stem cells with distinct molecular characteristics from those of naive MSCs cultured in general.

<< 실시예Example 6> 6> PFOPFO MSCs의MSCs 단백질체( protein body ( ProteomeProteome ) 및 단백질 ) and protein 분비체secretory (( SecretomeSecretome ) 분석) analysis

일반 배양한 naive MSC와 PFO-MSC 간의 세포 특성 차이를 보다 명확하기 증명하기 위하여, 세포 활성을 직접적으로 나타내는 단백질체(proteome) 혹은 단백질 분비체(secretome) 분석을 고효율의 질량분석 기법을 통하여 진행하였다(도 24). In order to more clearly demonstrate the difference in cell characteristics between normally cultured naive MSCs and PFO-MSCs, proteome or secretome analysis that directly indicates cell activity was conducted through high-efficiency mass spectrometry ( Fig. 24).

Naive와 PFO MSC에서 추출된 단백질 중에서 공통적으로 발현된 단백질이 3556개, Naive에서만 발현 된 것이 165개, PFO MSC에서만 발현된 것이 71개임을 확인하였다. 또한 6개의 시료의 (Naive, PFO 각각 3 반복 샘플이므로) 특성을 분석하여 그룹화하였을 때, Naive 와 PFO MSC가 각기 다른 특성을 가진 것으로 나타났다 (도 25). Among the proteins extracted from naive and PFO MSC, it was confirmed that 3556 proteins were expressed in common, 165 were expressed only in naive, and 71 were expressed only in PFO MSC. In addition, when the characteristics of 6 samples (Naive and PFO each were 3 repeated samples) were analyzed and grouped, it was found that Naive and PFO MSC had different characteristics ( FIG. 25 ).

또한, 질량 분석법으로 분석한 결과 WASHC3, COMMD6, NUDT4, INTS4, FYTTD1, DHRS3, GOLIM4, SNAPIN, PARVB 등의 단백질들이 Naive에서는 높게 발현 되는데에 반해 PFO MSC에서는 검출되지 않았다. 반대로 SAAL1, POLR2D, TGOLN2, ALDH6A1, FIBP, CC2B1B, PIH1D1, AASS, CD2AP, SV2A 등의 단백질들은 PFO에서만 높게 발현이 되고 Naive에서는 거의 검출되지 않았다(도 26).In addition, as a result of mass spectrometry analysis, proteins such as WASHC3, COMMD6, NUDT4, INTS4, FYTTD1, DHRS3, GOLIM4, SNAPIN, and PARVB were highly expressed in Naive, but not detected in PFO MSC. Conversely, proteins such as SAAL1, POLR2D, TGOLN2, ALDH6A1, FIBP, CC2B1B, PIH1D1, AASS, CD2AP, and SV2A were highly expressed only in PFO and hardly detected in Naive ( FIG. 26 ).

Transcriptome, DNA methylome, Proteosome, Secretome 다중 오믹스 분석을 통하여, PFO-MSC는 일반 배양한 naive MSC와 분자학적으로 상이한 줄기세포군이며, 특히 두 세포간의 발현이 확연히 차이가 나는 단백질군들의 존재를 입증하여 이를 검증하였다. Through Transcriptome, DNA methylome, Proteosome, and Secretome multi-omics analysis, PFO-MSC is a stem cell group that is molecularly different from that of naive MSC cultured in general. This was verified.

<< 실시예Example 7> 7> PFOPFO MSCs의MSCs 단일세포 single cell 전사체transcript 분석 analysis

PFO-MSC 세포의 단일세포 전사체 dataset을 분석한 결과, PFO MSC는 크게 6 가지의 서로 다른 특성을 가진 세포군집으로 나누어진다는 사실을 확인했고, 각 군집마다 유전자군의 발현 양상이 다르다는 것을 확인하였다(도 27).As a result of analyzing the single-cell transcriptome dataset of PFO-MSC cells, it was confirmed that PFO MSCs are largely divided into six cell clusters with different characteristics, and it was confirmed that the expression patterns of the gene groups in each cluster are different. (Fig. 27).

각 군집의 마커로 쓰일 수 있는 유전자들을 찾아내기 위해 각 군집마다 서로 다른 양상을 보이는 유전자들을 추려내어 확인한 결과, 군집의 차이가 뚜렷하게 나타남을 확인하였다(도 28).In order to find genes that can be used as markers for each cluster, genes showing different aspects for each cluster were selected and confirmed, and as a result, it was confirmed that the difference between the clusters was clearly shown ( FIG. 28 ).

각 군집의 마커로 사용할 수 있는 유전자들 (Cluster 1 : SLBP 외, Cluster 2 : CDCA8 외, Cluster 3 : HIST1H4C 외, Cluster 4 : MXD1 외, Cluster 5 : CCNB1, Cluster 6 : FAM111B 외)을 발굴하였다(도 29).Genes that can be used as markers for each cluster (Cluster 1: SLBP et al., Cluster 2: CDCA8 et al., Cluster 3: HIST1H4C et al., Cluster 4: MXD1 et al., Cluster 5: CCNB1, Cluster 6: FAM111B et al.) were discovered ( Fig. 29).

<< 실시예Example 8> 8> Th2Th2 면역 반응 유도 천식 질환 모델에서 In an immune response-induced asthma disease model PFOPFO -- MSCsMSCs 치료 효능 평가 Evaluation of treatment efficacy

PFO-MSC의 난치성 면역 질환에 대한 우수한 치료 효능의 적응증 확대 연구를 위하여, Type 2 T helper 면역 반응으로 유도되는 난치성 면역 장애 질환인 천식 질환 모델에서 PFO-MSC 치료 효능을 평가하였다. OVA 유도 천식 마우스 모델을 확용하여 1 × 105 Naive MSC와 PFO-MSCs를 정맥 주사한 후 항천식 효능을 평가한 결과, Navie MSC를 투여한 마우스 그룹보다 PFO MSC를 투여한 마우스 그룹의 BALF에서 면역 세포들의 침륜 (infiltration of immune cells)이 유의적으로 억제되는 것을 확인하였다(도 30).In order to expand the indication of the excellent therapeutic efficacy of PFO-MSC for intractable immune diseases, the therapeutic efficacy of PFO-MSC was evaluated in an asthma disease model, an intractable immune disorder induced by a Type 2 T helper immune response. As a result of evaluating the anti-asthma efficacy after intravenous injection of 1 × 10 5 Naive MSCs and PFO-MSCs using the OVA-induced asthma mouse model, the BALF of the PFO MSC-administered mouse group was more immune to the Navie MSC-administered mouse group. It was confirmed that the infiltration of immune cells was significantly inhibited (FIG. 30).

폐조직의 조직학적 평가를 실시한 결과, Navie MSC를 투여한 마우스 그룹보다 PFO MSC를 투여한 마우스 그룹에서 기관지의 염증이 줄어든 것을 확인하여, PFO-MSC의 증진된 치료효능을 확인하였다(도 31).As a result of histological evaluation of lung tissue, it was confirmed that inflammation of the bronchus was reduced in the mouse group administered with PFO MSC than the mouse group administered with Navie MSC, confirming the enhanced therapeutic efficacy of PFO-MSC (FIG. 31) .

PFO-MSC 줄기세포의 폐조직 내 생착률을 평가하기 위하여, 인간 β2-마이크로글로불린(human β2 microglobulin; B2MG) 단백질의 면역형광분석을 실시한 결과, Navie MSC를 투여한 마우스 그룹보다 PFO MSC를 투여한 마우스 그룹의 폐조직에서 human B2MG를 발현하는 인간 유래 세포들이 유의적으로 증가되어 있는 것을 확인하여, PFO-MSC의 향상된 이식 후 생체 내 생착능을 확인하였다(도 32). In order to evaluate the engraftment rate of PFO-MSC stem cells in the lung tissue, as a result of immunofluorescence analysis of human β2 microglobulin (B2MG) protein, the mice administered with PFO MSC compared to the group of mice administered with Navie MSC. It was confirmed that human-derived cells expressing human B2MG were significantly increased in the lung tissue of the group, confirming the improved in vivo engraftment ability of PFO-MSC after transplantation (FIG. 32).

<< 실시예Example 9> 9> PFOPFO -- MSC에on MSc 의한 당뇨성 Diabetes mellitus 저활동성hypoactivity 방광( bladder( streptozotocinstreptozotocin induced detrusor underactivity, STZ-DUA)의 생체내( induced detrusor underactivity, STZ-DUA) in vivo ( in vivoin vivo ) 치료 효과) therapeutic effect

PFO-MSC의 우수한 치료 효능의 적응증 확대 연구를 위하여, 당뇨로 유도되는 대표적인 합병증인 저활동성에 대한 치료 효능을 평가하였으며, 이를 위하여 STZ-DUA 동물 모델을 사용하였다. 어웨이크 방광내압측정법(awake cystometry)을 사용한 방광 기능의 분석은 DUA 랫트에 유도된 STZ 복강주사(STZ-DUA 그룹)가 대조군과 비교할 때, 배뇨간격 (micturition interval, MI), 잔뇨량 (residual volumne, RV), 방광용적 (bladder capacity, BC)의 현저한 증가와 배뇨압 (micturition press, MP)이 감소되는 배뇨 패턴을 보였다. 5×105 PFO-MSC의 이식은 결함된 배뇨 파라미터를 유의적으로 완화시켰다(도 33 및 도 34). For a study to expand the indications for the excellent therapeutic efficacy of PFO-MSC, the therapeutic efficacy for hypoactivity, a typical complication induced by diabetes, was evaluated, and for this, the STZ-DUA animal model was used. Analysis of bladder function using awake cystometry showed that STZ intraperitoneal injection (STZ-DUA group) induced in DUA rats was compared with the control group, micturition interval (MI), residual volume (residual volume, RV), bladder capacity (BC) was significantly increased, and micturition press (MP) was decreased. Transplantation of 5×10 5 PFO-MSCs significantly alleviated defective urination parameters ( FIGS. 33 and 34 ).

어웨이크 방광내압측정 데이터와 함께, 5×105 의 PFO-MSC의 주입은 DUA 환자의 방광에 나타나는 특징인 심각한 근육 조직의 변화, 비만세포 침투, 섬유증과 같은 조직적 변화를 회복시켰다. 따라서, PFO-MSC는 STZ 복강주사로 유도된 저활동성 방광의 예방 또는 치료에 있어 현저한 효과가 있음을 확인하였다(도 35).In combination with awake cystometry data, injection of 5×10 5 PFO-MSC restored histologic changes such as severe muscle tissue changes, mast cell infiltration, and fibrosis, which are characteristic of the bladder of DUA patients. Therefore, it was confirmed that PFO-MSC has a significant effect in preventing or treating underactive bladder induced by STZ intraperitoneal injection (FIG. 35).

장기 치료 효능을 관찰한 결과, PFO-MSC 줄기세포 단회 투여는 그 치료 효과가 줄기세포 이식 후 2주 혹은 4주까지 지속되는 것을 확인하였다(도 36). As a result of observing the long-term treatment efficacy, it was confirmed that the single administration of PFO-MSC stem cells had a therapeutic effect lasting up to 2 or 4 weeks after stem cell transplantation (FIG. 36).

이식한 세포의 분화 특성을 분석하기 위하여, 방광 조직에서 베타 2 마이크로글로불린과 근육 마커인 알파-평활근 항체를 공동-염색하여 확인한 결과 PFO-MSC 그룹에서 근육층에 뚜렷하게 통합되어 있는 것을 확인하였다(도 37).To analyze the differentiation characteristics of the transplanted cells, co-staining of beta 2 microglobulin and muscle marker alpha-smooth muscle antibody in bladder tissue confirmed that the PFO-MSC group was clearly integrated into the muscle layer (FIG. 37). ).

따라서, 기존의 줄기세포 치료제의 한계점이었던 측분비 효과가 현재는 직접 분화를 통해 치료 효능을 보이는 것을 확인하였다.Therefore, it was confirmed that the paracrine effect, which was a limitation of the existing stem cell therapeutics, now shows therapeutic efficacy through direct differentiation.

이러한 이식한 PFO-MSC의 근육 세포로의 분화는 이식한 후 2주와 4주 뒤 방광 조직에서도 관찰되어, PFO-MSC 줄기세포의 높은 생착률에 의한 직접적인 근육 조직 손상의 장기 치료 효과를 입증하였다(도 38 및 도 39). The differentiation of these transplanted PFO-MSCs into muscle cells was also observed in bladder tissue 2 and 4 weeks after transplantation, demonstrating the long-term therapeutic effect of direct muscle tissue damage caused by the high engraftment rate of PFO-MSC stem cells ( 38 and 39).

이에, 본 발명자들은 임상형을 대변하는 저활동성 방광 질환 모델을 최적화 하고, PFO-MSC 줄기세포 효능을 입증하였으며, 줄기세포 투여 세포 수, 투여 빈도와 투여 경로 등에 대한 전임상 프로토콜을 최적화하였다.Accordingly, the present inventors optimized a hypoactive bladder disease model representing the clinical type, demonstrated the efficacy of PFO-MSC stem cells, and optimized the preclinical protocol for the number of stem cell administration cells, administration frequency and administration route, etc.

<< 실시예Example 10> 만성 방광 허혈(Chronic bladder 10> Chronic bladder ichemiaichemia ; ; CBICBI ) 손상 유도 ) damage induction I 활동성 방광 (CBI induced DUA) 질환 모델에서 PFO-MSCs 치료 효능 평가Evaluation of PFO-MSCs Therapeutic Efficacy in Active Bladder (CBI-induced DUA) Disease Model

다양한 병리학적 요인으로 발생하는 저활동성 방광에 대한 PFO-MSC 줄기세포의 우수한 치료 효능을 평가하기 위하여, 노화로 유도되는 저활동성 방광을 대표하는 질환 모델인 CBI induced DUA 랫트 모델을 사용하였다. PFO-MSCs의 치료 효능 평가하기 위해서, 장골동맥 내강 손상 7주 후, 1 × 106 PFO-MSCs를 DUA 랫트의 방광으로 직접 주입하였다. 주입 후 1주일 뒤에 방광 기능 결과를 정확하게 확인하기 위해서, 본 발명자들은 비수면 방광내압측정을 수행하였다. DUA 랫트에 비해, DUA + PFO-MSCs 그룹에서 방광최대 내압 (Maximum pressure; 56.24 ± 7.57 vs. 88.65 ± 17.76 cmH2O) 및 배뇨 압력 (MP; 17.37 ± 1.36 vs. 50.64 ± 8.67 cmH2O; p<0.05)은 증가 하였고, 배뇨량 (MV; 2.77 ± 0.11 vs. 2.16 ± 0.15 mL; p<0.01), 배뇨 간격 (MI; 273.7 ± 14.3 vs. 244 ± 11.46 sec), 잔여 부피 (RV; 0.25 ± 0.01 vs. 0.15 ± 0.01 mL; p<0.005) 및 방광 능력 (BC; 3.03 ± 0.11 vs. 2.32 ± 0.16 mL; p<0.001)는 감소하였다(도 40).In order to evaluate the excellent therapeutic efficacy of PFO-MSC stem cells for underactive bladder caused by various pathological factors, the CBI induced DUA rat model, a disease model representing aging-induced underactive bladder, was used. To evaluate the therapeutic efficacy of PFO-MSCs, 7 weeks after iliac artery lumen injury, 1 × 10 6 PFO-MSCs were directly injected into the bladder of DUA rats. In order to accurately confirm the results of bladder function one week after injection, the present inventors performed non-sleep intravesical manometry. Compared to DUA rats, in the DUA + PFO-MSCs group, maximum intravesical pressure (56.24 ± 7.57 vs. 88.65 ± 17.76 cmH 2 O) and voiding pressure (MP; 17.37 ± 1.36 vs. 50.64 ± 8.67 cmH 2 O; p; <0.05) increased, voiding volume (MV; 2.77 ± 0.11 vs. 2.16 ± 0.15 mL; p<0.01), voiding interval (MI; 273.7 ± 14.3 vs. 244 ± 11.46 sec), residual volume (RV; 0.25 ± 0.01) vs. 0.15 ± 0.01 mL; p<0.005) and bladder capacity (BC; 3.03 ± 0.11 vs. 2.32 ± 0.16 mL; p<0.001) decreased ( FIG. 40 ).

<< 실시예Example 11> 만성 방광 허혈 유도 과민성 방광( 11> Chronic bladder ischemia-induced overactive bladder ( CBICBI induced induced OABOAB ) 질환 모델에서 ) in the disease model PFOPFO -- MSCsMSCs 치료 효능 평가 Evaluation of treatment efficacy

만성 방광 허혈의 경우 그 손상 정도에 따라서 저활동성 방광과 과민성 방광이 유도된다. CBI 유도 과민성 방광 랫트 모델을 사용하여 PFO-MSCs의 치료 효능 평가하기 위해서, 장골동맥 내강 손상 7주 후, 1 × 106 PFO-MSCs를 OAB 랫트의 방광으로 직접 주입하였다. 주입 후 1주일 뒤에 방광 기능 결과를 정확하게 확인하기 위해서, 본 발명자들은 비수면 방광내압측정을 수행하였다. OAB 랫트에 비해, OAB + PFO-MSCs 그룹에서 배뇨 간격 (MI; 75.44 ± 3.79 vs. 204.2 ± 4.3 sec; p<0.001), 배뇨량 (MV; 0.57 ± 0.03 vs. 1.23 ± 0.09 mL; p<0.001), 방광최대 내압 (Maximum pressure; 25.09 ± 1.25 vs. 58.72 ± 5.28 cmH2O; p<0.001), 배뇨 압력 (MP; 17.29 ± 1.56 vs. 51.04 ± 4.78 cmH2O; p<0.001), 잔여 부피 (RV; 0.06 ± 0.01 vs. 0.08 ± 0.01 mL) 및 방광 능력 (BC; 0.50 ± 0.02 vs. 1.36 ± 0.02 mL; p<0.001)이 특징적으로 증가하였다(도 41). In the case of chronic bladder ischemia, depending on the degree of damage, underactive bladder and overactive bladder are induced. To evaluate the therapeutic efficacy of PFO-MSCs using the CBI-induced overactive bladder rat model, 7 weeks after iliac artery lumen injury, 1 × 10 6 PFO-MSCs were directly injected into the bladder of OAB rats. In order to accurately confirm the results of bladder function one week after injection, the present inventors performed non-sleep intravesical manometry. Compared to OAB rats, voiding interval (MI; 75.44 ± 3.79 vs. 204.2 ± 4.3 sec; p<0.001), voiding volume (MV; 0.57 ± 0.03 vs. 1.23 ± 0.09 mL; p<0.001) in the OAB + PFO-MSCs group. , maximum intravesical pressure (25.09 ± 1.25 vs. 58.72 ± 5.28 cmH 2 O; p<0.001), voiding pressure (MP; 17.29 ± 1.56 vs. 51.04 ± 4.78 cmH 2 O; p<0.001), residual volume ( RV; 0.06 ± 0.01 vs. 0.08 ± 0.01 mL) and bladder capacity (BC; 0.50 ± 0.02 vs. 1.36 ± 0.02 mL; p<0.001) were characteristically increased ( FIG. 41 ).

<< 실시예Example 12> 12> PFOPFO -- MSCMSC 특징적 characteristic 역가titer 단백질에 대한 시험관 내(in vitro) 유효성 평가 In vitro efficacy evaluation for proteins

단백질체 분석을 통하여, PFO-MSC에 특이적으로 발현되는 SAAL1, POLR2D, TGOLN2, ALDH6A1, FIBP, CC2B1B, PIH1D1, AASS, CD2AP, SV2A 등의 단백질 중, SV2A, CD2AP, ALDH6A1 유전자에 대한 shRNA (shSV2A, shCD2AP, shADLH6A1)를 발현시키는 렌티바이러스를 안정적으로 발현하는 UC-MSC를 확보하였다. 대조군으로 empty shRNA control (shControl) 렌티바이러스를 사용하였다. Through proteomic analysis, among proteins such as SAAL1, POLR2D, TGOLN2, ALDH6A1, FIBP, CC2B1B, PIH1D1, AASS, CD2AP, and SV2A that are specifically expressed in PFO-MSC, SV2A, CD2AP, shRNA for ALDH6A1 genes (shSV2A, UC-MSCs stably expressing lentiviruses expressing shCD2AP, shADLH6A1) were obtained. As a control, empty shRNA control (shControl) lentivirus was used.

해당 shRNA를 안정적으로 발현하는 UC-MSC에서 각 유전자들을 발현이 감소됨을 확인하였으며(도 42A), 이들 세포들을 활용하여, PFO-MSC를 유도한 후, 상기 PFO-MSC 특이적 역가 단백질의 발현에 따른 자가재생능을 CFU-F assay를 통하여 측정한 결과, shSV2A, shCD2AP, shADLH6A1를 발현하는 PFO-MSC는 shControl 대조군 세포와 비교하여, CFU-F 활성이 유의적으로 감소함을 확인하였다(도 42B 및 도42 C).It was confirmed that the expression of each gene was reduced in UC-MSC stably expressing the shRNA (FIG. 42A), and after inducing PFO-MSC using these cells, the expression of the PFO-MSC-specific titer protein was As a result of measuring the self-renewal ability according to the CFU-F assay, it was confirmed that PFO-MSC expressing shSV2A, shCD2AP, and shADLH6A1 significantly decreased CFU-F activity compared to the shControl control cells (FIG. 42B). and Figure 42C).

세포 이동능에 대한 차이를 확인하기 위하여, Transwell을 활용하여 PDGF-AA에 대한 chemotaxis assay를 실시한 결과, SV2A, CD2AP, ALDH6A1를 knock-down (KD) 시킨 MSC에서 PFO-MSC를 유도한 경우, shControl MSC 세포와 비교하여, PDGF responsive chemotaxis 활성이 크게 감소함을 확인하였다(도 43A 및 도 43B).In order to confirm the difference in cell mobility, chemotaxis assay for PDGF-AA was performed using Transwell. As a result, when PFO-MSC was induced in MSC knocked down (KD) of SV2A, CD2AP, and ALDH6A1, shControl MSC Compared with cells, it was confirmed that PDGF-responsive chemotaxis activity was significantly reduced ( FIGS. 43A and 43B ).

LPS-stimulated MH-S 세포에서 분비되는 TNF-a pro-inflammation 단백질 분비능을 측정한 결과, shSV2A, shCD2AP, shADLH6A1를 발현하는 PFO-MSC에서 획득한 conditioned media (CM)은 대조군 세포와 비교하여, anti-inflammation 활성에 의한 TNF-a 단백질 분비 억제능이 유의적으로 감소함을 확인하였다(도 44).As a result of measuring the ability to secrete TNF-a pro-inflammation protein secreted from LPS-stimulated MH-S cells, conditioned media (CM) obtained from PFO-MSC expressing shSV2A, shCD2AP, and shADLH6A1 was compared with control cells, -It was confirmed that the ability to inhibit TNF-a protein secretion by inflammation activity was significantly reduced (FIG. 44).

따라서, 상기에서 실시한 자가재생능 (CFU-F), 세포이동능 (Transwell chemotatic response to PDGF), 항-염증반응 등의 MSC의 주요 기능이 SV2A, CD2AP, ALDH6A1 KD MSC에서 유도한 PFO-MSC에서 억제되는 것을 확인하여, 본 PFO-MSC 특이적 역가 단백질들의 시험관 내(in vitro) 유의성을 검증하였다.Therefore, the main functions of MSCs, such as self-renewal ability (CFU-F), cell migration ability (Transwell chemotatic response to PDGF), and anti-inflammatory response, as performed above, were observed in PFO-MSC induced by SV2A, CD2AP, and ALDH6A1 KD MSC. By confirming the inhibition, the significance of the PFO-MSC-specific titer proteins was verified in vitro.

<< 실시예Example 13> 13> PFOPFO -- MSCMSC 특징적 characteristic 역가titer 단백질에 대한 생체 내(in protein in vivo (in vivoin vivo ) 유효성 평가) effectiveness evaluation

상기에서 확인한 PFO-MSC 역가 단백질의 중요성에 대한 생체 내(in vivo) 유효성 평가를 위하여, Type 2 T helper 면역 반응으로 유도되는 난치성 면역 장애 질환인 천식 질환 모델에 1 × 105 PFO-MSC (shControl, shSV2A, shCD2AP, shADLH6A1)를 정맥 주사한 후 항천식 효능을 평가하였다. Control MSC에서 유도한 PFO-MSC를 투여한 마우스에서는 천식으로 유도된 폐조직 내 기관지 염증 반응을 효과적으로 억제하는 반면, SV2A, CD2AP, ALDH6A1 KD MSC에서 유도한 PFO-MSC는 기관지 염증 반응 억제 효과가 저하됨을 확인하였다(도 45A). For in vivo efficacy evaluation of the importance of the PFO-MSC titer protein identified above, 1 × 10 5 PFO-MSC (shControl , shSV2A, shCD2AP, shADLH6A1) were administered intravenously and the anti-asthma efficacy was evaluated. In mice administered with PFO-MSC induced by Control MSC, the bronchial inflammatory response in lung tissue induced by asthma was effectively inhibited, whereas PFO-MSC induced by SV2A, CD2AP, ALDH6A1 KD MSC had a reduced inhibitory effect on bronchial inflammatory response. was confirmed (FIG. 45A).

상기 조직학적 검사 결과와 동일하게, 폐기관지세척액 (BALF)에서 면역 세포들의 침윤 (infiltration of immune cells) 정도를 평가한 경우 역시, SV2A, CD2AP, ALDH6A1 KD MSC에서 유도한 PFO-MSC는 대조군 세포와 비교하여, 폐 조직으로의 면역세포 침윤을 억제하는 항천식 능력이 유의적으로 감소함을 확인하였다(도 45B 및 도 45C).As with the histological examination results, when evaluating the degree of infiltration of immune cells in pulmonary bronchial lavage (BALF), SV2A, CD2AP, ALDH6A1 KD MSC-derived PFO-MSC was compared with control cells By comparison, it was confirmed that the anti-asthma ability to inhibit immune cell infiltration into lung tissue was significantly reduced ( FIGS. 45B and 45C ).

따라서, 시험관 내(in vitro) 유효성 평가 실험과 동일하게 PFO-MSC에 의한 항천식 효능에서 SV2A, CD2AP, ALDH6A1 역가 단백질들의 생체 내(in vivo) 유의성을 검증하였다.Therefore, the in vivo significance of SV2A, CD2AP, and ALDH6A1 titer proteins in anti-asthma efficacy by PFO-MSC was verified in the same manner as in the in vitro efficacy evaluation experiment.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above in detail a specific part of the present invention, for those of ordinary skill in the art, this specific description is only a preferred embodiment, and it is clear that the scope of the present invention is not limited thereto. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (14)

1) 분리된 중간엽줄기세포에 아스코르브산 2-글루코사이드(ascorbic acid 2-glucoside; AA2G)를 처리하여 계대배양하는 단계; 및
2) 상기 계대배양에 스핑고신-1-포스페이트(sphingosine-1-phoshate; S1P) 및 발프로익산(valproic acid; VPA)을 첨가하는 단계를 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진 방법.
1) subculture by treating the isolated mesenchymal stem cells with ascorbic acid 2-glucoside (AA2G); and
2) A method for promoting mesenchymal stem cell activity comprising the step of adding sphingosine-1-phoshate (S1P) and valproic acid (VPA) to the subculture.
제1항에 있어서, 상기 중간엽줄기세포는 탯줄 유래 중간엽줄기세포(umbilical cord derived MSCs; UC-MSCs) 또는 지방 유래 중간엽줄기세포(adipose derived MSCs; AD-MSCs)인 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 활성 촉진 방법.The intermediate according to claim 1, wherein the mesenchymal stem cells are umbilical cord derived MSCs (UC-MSCs) or adipose derived MSCs (AD-MSCs). A method for promoting mesenchymal stem cell activity. 제1항에 있어서, 상기 1) 단계는 0.1 내지 0.75 mM의 AA2G를 처리하여 4일 내지 11일 동안 계대배양하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 활성 촉진 방법.[Claim 2] The method of claim 1, wherein in step 1), 0.1 to 0.75 mM of AA2G is treated and subcultured for 4 to 11 days. 제1항에 있어서, 상기 2) 단계는 10 내지 50 nM의 S1P 및 0.1 내지 1.0 mM의 VPA을 첨가하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 활성 촉진 방법.The method of claim 1, wherein in step 2), 10 to 50 nM of S1P and 0.1 to 1.0 mM of VPA are added. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법에 의해 활성이 촉진된 중간엽줄기세포는 세포 내 글루타치온 수준 및 글루타치온 회복능(glutathione-recovering capacity; GRC)이 향상되고, 줄기세포성, 콜로니 형성 유닛-섬유아세포(colony forming unit-fibroblast; CFU-F) 활성, 혈소판 유래 성장인자(platelet-derived growth factor; PDGF)에 대한 주화성, 자가재생, 세포이동, 생착능, 항염증 및 T-세포 억제능으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 줄기세포 활성이 촉진된 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 활성 촉진 방법.The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the mesenchymal stem cells whose activity is promoted by the method have improved intracellular glutathione levels and glutathione-recovering capacity (GRC), and stem cell characteristics. , colony forming unit-fibroblast (CFU-F) activity, chemotaxis to platelet-derived growth factor (PDGF), self-renewal, cell migration, engraftment ability, anti-inflammatory and A method for promoting mesenchymal stem cell activity, characterized in that the activity of any one or more stem cells selected from the group consisting of T-cell inhibitory ability is promoted. 0.1 내지 0.75 mM의 AA2G, 10 내지 50 nM의 S1P 및 0.1 내지 1.0 mM의 VPA를 유효성분으로 포함하는 중간엽줄기세포 활성 촉진용 조성물.A composition for promoting mesenchymal stem cell activity comprising 0.1 to 0.75 mM of AA2G, 10 to 50 nM of S1P, and 0.1 to 1.0 mM of VPA as active ingredients. 제6항에 있어서, 상기 중간엽줄기세포는 탯줄 유래 중간엽줄기세포(umbilical cord derived MSCs; UC-MSCs) 또는 지방 유래 중간엽줄기세포(adipose derived MSCs; AD-MSCs)인 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 활성 촉진용 조성물.The intermediate according to claim 6, wherein the mesenchymal stem cells are umbilical cord derived MSCs (UC-MSCs) or adipose derived MSCs (AD-MSCs). A composition for promoting mesenchymal stem cell activity. 제6항에 있어서, 상기 중간엽줄기세포는 세포 내 글루타치온 수준 및 글루타치온 회복능(glutathione-recovering capacity; GRC)이 향상되고, 줄기세포성, 콜로니 형성 유닛-섬유아세포(colony forming unit-fibroblast; CFU-F) 활성, 혈소판 유래 성장인자(platelet-derived growth factor; PDGF)에 대한 주화성, 자가재생, 세포이동, 생착능, 항염증 및 T-세포 억제능으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 줄기세포 활성이 촉진된 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 활성 촉진용 조성물.The method according to claim 6, wherein the mesenchymal stem cells have improved intracellular glutathione levels and glutathione-recovering capacity (GRC), and stem cell, colony forming unit-fibroblasts (colony forming unit-fibroblast; CFU). -F) activity, any one or more stem cell activity selected from the group consisting of chemotaxis, self-renewal, cell migration, engraftment ability, anti-inflammatory and T-cell inhibitory activity for platelet-derived growth factor (PDGF) A composition for promoting mesenchymal stem cell activity, characterized in that this is promoted. AA2G, S1P 및 VPA를 처리하여 활성이 촉진된 중간엽줄기세포 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 난치성 면역질환 예방 또는 치료용 약학조성물.A pharmaceutical composition for the prevention or treatment of intractable immune diseases comprising mesenchymal stem cells whose activity is promoted by treatment with AA2G, S1P and VPA or a culture medium thereof as an active ingredient. 제9항에 있어서, 상기 AA2G는 0.1 내지 0.75 mM 농도로, 상기 S1P는 10 내지 50 nM 농도로, 상기 VPA는 0.1 내지 1.0 mM 농도로 처리되는 것을 특징으로 하는 난치성 면역질환 예방 또는 치료용 약학조성물.The pharmaceutical composition for preventing or treating intractable immune diseases according to claim 9, wherein the AA2G is treated at a concentration of 0.1 to 0.75 mM, the S1P is at a concentration of 10 to 50 nM, and the VPA is treated at a concentration of 0.1 to 1.0 mM. . 제9항에 있어서, 상기 중간엽줄기세포는 탯줄 유래 중간엽줄기세포(umbilical cord derived MSCs; UC-MSCs) 또는 지방 유래 중간엽줄기세포(adipose derived MSCs; AD-MSCs)인 것을 특징으로 하는 난치성 면역질환 예방 또는 치료용 약학조성물.The intractable according to claim 9, wherein the mesenchymal stem cells are umbilical cord derived MSCs (UC-MSCs) or adipose derived MSCs (AD-MSCs). A pharmaceutical composition for preventing or treating immune diseases. 제9항에 있어서, 상기 중간엽줄기세포는 세포 내 글루타치온 수준 및 글루타치온 회복능(glutathione-recovering capacity; GRC)이 향상되고, 줄기세포성, 콜로니 형성 유닛-섬유아세포(colony forming unit-fibroblast; CFU-F) 활성, 혈소판 유래 성장인자(platelet-derived growth factor; PDGF)에 대한 주화성, 자가재생, 세포이동, 생착능, 항염증 및 T-세포 억제능으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 줄기세포 활성이 촉진된 것을 특징으로 하는 난치성 면역질환 예방 또는 치료용 약학조성물.10. The method of claim 9, wherein the mesenchymal stem cells have improved intracellular glutathione levels and glutathione-recovering capacity (GRC), stem cell, colony forming unit-fibroblasts (colony forming unit-fibroblast; CFU) -F) activity, any one or more stem cell activity selected from the group consisting of chemotaxis, self-renewal, cell migration, engraftment ability, anti-inflammatory and T-cell inhibitory activity for platelet-derived growth factor (PDGF) A pharmaceutical composition for preventing or treating intractable immune diseases, characterized in that this is promoted. 제9항에 있어서, 상기 난치성 면역질환은 이식편대숙주질환(Graft-versus-host disease; GVHD), 천식, 저활동성 방광 또는 과민성 방광인 것을 특징으로 하는 난치성 면역질환 예방 또는 치료용 약학조성물.The pharmaceutical composition for preventing or treating intractable immune diseases according to claim 9, wherein the intractable immune disease is graft-versus-host disease (GVHD), asthma, underactive bladder or overactive bladder. 제9항에 있어서, 상기 중간엽줄기세포는 SV2A, CD2AP 및 ALDH6A1로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 특이적으로 발현하는 것을 특징으로 하는 난치성 면역질환 예방 또는 치료용 약학조성물. The pharmaceutical composition for preventing or treating intractable immune diseases according to claim 9, wherein the mesenchymal stem cells specifically express any one or more selected from the group consisting of SV2A, CD2AP and ALDH6A1.
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