KR20240006059A - Ipsc-유래된 미세아교세포에 대한 방법 및 조성물 - Google Patents

Ipsc-유래된 미세아교세포에 대한 방법 및 조성물 Download PDF

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Abstract

본원의 개시내용은 보호 CD33 대립유전자를 포함하는 iPSC-유래된 미세아교세포를 제공한다. 본원에서는 추가로 보호 CD33 대립유전자와 관련된 분석물 및 유전자를 스크리닝하기 위한 검정이 제공된다.

Description

IPSC-유래된 미세아교세포에 대한 방법 및 조성물
우선권 주장
[0001] 본 출원은 2021년 5월 5일자로 출원된 미국 가출원 번호 제63/184,711호에 대한 우선권을 주장하고, 이의 전문은 본원에 참조로 인용된다.
1. 분야
[0002] 본 발명은 일반적으로 분자 생물학 및 의약 분야에 관한 것이다. 보다 특히, 보호용 CD33 대립유전자를 포함하는 미세아교세포에 관한 것이다.
2. 관련 분야의 기재
[0003] 알츠하이머 질환(AD)은 가장 만연된 신경변성 질환이고 노인 치매의 주요 원인이다. 신경변성과 인지 기능 저하의 발병과 진행의 근본적인 기전은 불완전하게 이해되고 있다. AD에 대한 이해의 주요한 돌파구는 희귀한 가족성 AD(FAD) 사례와 관련된 유전자 돌연변이의 동정이었다. 아밀로이드 베타(A4) 전구체 단백질(APP) 및 프레세닐린 1 및 2(PSEN1/2) 유전자의 상염색체 우성 돌연변이는 인지 기능 저하 속도를 크게 가속화하여 치매를 조기에 발병시킨다.
[0004] 대부분의 AD 사례는 명백한 멘델리언 유전 패턴이 없는 후기-발병 형태(LOAD)이다. LOAD는 강력한 유전학적 요소를 갖고 있고, 각각 완만하고 부분적인 영향을 미치는 다수의 위험 대립유전자와 환경적 요인이 복합적으로 작용하여 발생할 가능성이 높다(문헌참조: Bertram et al., 2010).
[0005] 아포지질단백질 E ε4 (APOE ε4)는 오랜 시간 동안 LOAD에 대한 유일하게 확인된 위험 요인을 유지하였고, 이것은 LOAD 위험의 단지 10-20%를 차지하고 이는 추가의 위험 요인의 존재를 시사한다(문헌참조: Liu et al., 2013). 최근 대규모 코호트(수천 명)를 대상으로 실시한 게놈-광범위 연관성 연구(GWAS)를 통해 AD의 유전학적 위험 요소가 추가로 동정되었다: CD33(문헌참조: Bertram et al., 2008; Hollingworth et al., 2011; Naj et al., 2011), CLU, BIN1, PICALM, CR1, CD2AP, EPHA1, ABCA7, MS4A4A/MS4A6E(문헌참조: Harold et al., 2009; Hollingworth et al., 2011; Lambert et al., 2009; Naj et al., 2011; Seshadri et al., 2010) 및 TREM2(문헌참조:Guerreiro et al., 2013; Jonsson et al., 2013). 그러나 이들 유전학적 위험 요인과 신경변성과의 연관성을 더 잘 이해하고 새로운 치료법을 개발하기 위해 이들 유전학적 위험 요인을 연구하기 위한 모델 시스템에 대한 필요성이 충족되지 않았다.
발명의 개요
[0006] 본원 개시내용의 특정 구현예는 CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419 대립유전자를 포함하는 단리된 유도 만능 줄기 세포 (iPSC)-유래된 미세아교세포주를 제공한다.
[0007] 일부 양상에서, 세포주는 APOE 3/3 유전자형을 갖는다. 다른 양상에서, 세포주는 APOE 4/4 유전자형을 갖는다. 특정 양상에서, iPSC 유래 미세아교세포주의 iPSC는 건강한 공여자로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된 iPSC이다. 특정 양상에서, iPSC-유래된 미세아교 세포의 iPSC는 알츠하이머 질환을 갖는 공여자로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된다. 일부 양상에서, 세포주는 CD45, CD11c, CD33, CD11b, 및/또는 TREM2를 발현한다. 특정 양상에서, 세포주는 PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12, 및/또는 TMEM119를 발현한다. 특정 양상에서, 세포주는 동질성이다.
[0008] 추가의 구현예는 적합한 컨테이너에 본 구현예의 세포주(CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 단리된 유도 만능 줄기 세포 (iPSC)-유래된 미세아교세포주)를 포함하는 키트를 제공한다.
[0009] 특정 양상에서, 키트는 제 1 컨테이너에 CD33 rs12459419T 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주 및 제 2 컨테이너에 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주를 포함한다. 일부 양상에서, 세포주는 APOE 3/3 또는 APOE 4/4 유전자형을 갖는다.
[0010] 추가 양상에서, 키트는 튜브와 같은 적절한 컨테이너에 각각 IFNγ, LPS 및/또는 GM-CSF를 추가로 포함한다. 일부 양상에서, 키트는 튜브와 같은 적절한 컨테이너에 각각 IL-4, IL-13 및/또는 디부틸 cAMP를 추가로 포함한다. 추가의 양상에서, 상기 키트는 효소-결합된 면역흡착 검정(ELISA) 시약과 같은 적절한 컨테이너에서 각각 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22 및/또는 PD-1의 수준을 검출하기 위한 시약을 추가로 포함한다. 키트는 하나 이상의 ELISA 플레이트를 추가로 포함할 수 있다.
[0011] 또 다른 구현예는 CD33 rs12459419T 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주를 샘플과 접촉시키는 것을 포함하는 신경 변성 질환을 스크리닝하기 위한 방법을 제공한다.
[0012] 일부 양상에서, 세포주는 APOE 3/3 유전자형을 갖는다. 다른 양상에서, 세포주는 APOE 4/4 유전자형을 갖는다. 일부 양상에서, 방법은 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주를 샘플과 접촉시키는 것을 추가로 포함한다. 특정 양상에서, CD33 rs12459419T 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주 및/또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주는 본 구현예의 세포주 및 이의 양상이다. 일부 양상에서, 세포주는 APOE 3/3 유전자형을 갖는다. 다른 양상에서, 세포주는 APOE 4/4 유전자형을 갖는다. 특정 양상에서, iPSC 유래 미세아교세포주의 iPSC는 건강한 공여자로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된 iPSC이다. 특정 양상에서, iPSC-유래된 미세아교 세포의 iPSC는 알츠하이머 질환을 갖는 공여자로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된다. 일부 양상에서, 세포주는 CD45, CD11c, CD33, CD11b, 및/또는 TREM2를 발현한다. 특정 양상에서, 세포주는 PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12, 및/또는 TMEM119를 발현한다. 특정 양상에서, 세포주는 동질성이다. 일부 양상에서 샘플은 혈액 샘플과 같은 환자 샘플이다. 일부 양상에서 샘플은 합성된 저분자와 같은 분자 라이브러리를 포함한다.
[0013] 추가 양상에서, 방법은 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22 및/또는 PD-1의 수준을 검출하는 것을 추가로 포함한다. 일부 양상에서 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22 및/또는 PD-1의 감소된 수준은 신경변성 질환의 존재를 지적한다. 예를 들어, 신경변성 질환은 알츠하이머 질환, 파킨슨 질환, 헌팅턴 질환 또는 다발성 경화증이다.
[0014] 추가의 구현예는 본 구현예의 미세아교세포주(예를 들어, CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 단리된 유도 만능 줄기 세포 (iPSC)-유래된 미세아교세포주)에 시험 화합물을 도입하고 분석물의 수준을 측정함을 포함하는 시험 화합물을 스크리닝하기 위한 방법을 제공한다.
[0015] 일부 양상에서, 방법은 아밀로이드 베타 식세포 기능을 측정하는 것을 추가로 포함한다. 특정 양상에서, 미세아교세포 집단은 적어도 하나의 염증 촉진(M1) 제제 또는 항염증(M2) 제제에 추가로 도입된다. 예를 들어, 염증 촉진 (M1) 제제는 LPS, IFNγ, 및/또는 GM-CSF이다. 일부 양상에서 항염증(M2) 제제는 IL-4, IL-13, IL-10 및/또는 디부틸 cAMP이다. 특정 양상에서, 분석물은 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및 PD-1으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 양상에서, 분석물은 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및 PD-1이다. 특정 양상에서 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22 및/또는 PD-1의 수준을 증가시키는 제제는 항베타 아밀로이드 제제이다. 추가적인 양상에서, 방법은 아밀로이드 축적을 방지하거나 감소시키는 데 효과적인 양으로 항베타 아밀로이드 제제를 대상체에게 투여하는 것을 추가로 포함한다. 일부 양상에서, 대상체는 APOE 4/4 양성이다.
[0016] 또 다른 구현예에서, 신경변성에 대한 위험에 처한 대상체를 동정하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 혈액 샘플에서 표 1A로부터의 적어도 10개 유전자 및 표 1B로부터 적어도 10개 유전자의 발현 수준을 결정하는 것을 포함하고, 여기서 대조군과 비교하여 표 1A에서 유전자 발현이 감소하고 표 1B에서 유전자 발현이 증가된 대상체는 신경변성 위험에 처해 있다.
[0017] 특정 양상에서, 표 1A에서 적어도 10개의 유전자는 TENM4, MTND1P23, GREM1, GPAT2, AC243772.3, CD300E, FN1, SLC1A1, TNC, 및 NPPC이다. 특정 양상에서, 표 1B에서 적어도 10개 유전자는 MMP2, MAG, FCER1A, CYTL1, PDCD1, ZNF90, HS3ST2, CST7, NT5DC4, 및 AQP1이다. 일부 양상에서 신경변성은 알츠하이머 질환, 파킨슨 질환, 헌팅턴 질환 또는 다발성 경화증과 관련된다. 특정 양상에서, 발현 수준을 결정하는 데는 역전사 정략적 실시간 PCR(RT-qPCR), 마이크로어레이 분석, Nanostring® nCounter 검정, 피코방울 표적화 및 역전사 또는 RNA 서열분석을 수행하는 것을 포함한다. 추가적인 양상에서, 방법은 신경변성의 위험이 있는 것으로 동정된 상기 대상체에게 유효량의 치료요법을 투여하는 것을 추가로 포함한다. 특정 양상에서, 치료요법은 콜린에스테라제 억제제 또는 항염증 제제이다.
[0018] 추가의 구현예는 본 구현예의 세포주(예를 들어, CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33rs12459419C 대립유전자를 포함하는 단리된 유도 만능 줄기 세포(iPSC) 유래 미세아교세포주와 복수의 후보 제제를 접촉시키고, 분석물의 수준을 측정하는 것을 포함하는 치료학적 제제를 동정하기 위한 고처리량 스크리닝을 수행하기 위한 방법을 제공한다.
[0019] 일부 양상에서, 분석물은 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및/또는 PD-1이다. 특정 양상에서, 방법은 아밀로이드 베타 식세포 기능을 측정하는 것을 추가로 포함한다.
[0020] 또 다른 구현예는 본 구현예의 미세아교세포주(CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 단리된 유도 만능 줄기 세포 (iPSC)-유래된 미세아교세포주), 및 내피 세포, 혈관주위세포, 성상세포 및/또는 신경 전구세포를 포함하는 동시 배양물을 제공한다.
[0021] 본원에서 추가로 제공되는 것은 본 구현예의 미세아교세포주(예를 들어, CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 단리된 유도 만능 줄기 세포(iPSC) 유래 미세아교세포주) 및 알츠하이머 질환, 파킨슨 질환, 헌팅턴 질환 또는 다발성 경화증과 같은 신경변성 질환의 모델로서 내피 세포, 혈관주위세포, 성상세포 및/또는 신경 전구세포의 동시 배양물의 용도이다. 일부 양상에서 모델은 칩 위의 장기(organ-on-a-chip)로 추가로 정의된다.
[0022] 추가의 구현예는 TREM2, CD45, CD11c, CD33, CD11b, PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12 및/또는 TMEM119에 적어도 90% 양성인 미세아교세포 집단을 포함하는 조성물을 제공하고, 여기서 미세아교세포 집단은 CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC로부터 분화된다.
[0023] 일부 양상에서, 미세아교세포 집단은 CD33 rs12459419T 대립유전자를 포함하는 iPSC로부터 분화된다. 특정 양상에서, 미세아교세포 집단은 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC로부터 분화된다. 일부 양상에서, 세포주는 APOE 3/3 유전자형을 갖는다. 다른 양상에서, 세포주는 APOE 4/4 유전자형을 갖는다. 특정 양상에서, iPSC 유래 미세아교세포주의 iPSC는 건강한 공여자로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된 iPSC이다. 특정 양상에서, iPSC-유래된 미세아교 세포의 iPSC는 알츠하이머 질환을 갖는 공여자로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된다. 일부 양상에서, 세포주는 CD45, CD11c, CD33, CD11b, 및/또는 TREM2를 발현한다. 특정 양상에서, 세포주는 PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12, 및/또는 TMEM119를 발현한다. 특정 양상에서, 세포주는 동질성이다.
[0024] 추가의 구현예는 TREM2, CD45, CD11c, CD33, CD11b, PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12, 및/또는 TMEM119에 대해 적어도 90% 양성인 미세아교세포 집단을 포함하는 조성물의 용도를 제공하고, 여기서, 상기 미세아교세포 집단은 본 구현예의 미세아교세포주(예를 들어, CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 단리된 유도 만능줄기세포(iPSC) 유래 미세아교세포주)에 시험 화합물을 도입하고 분석물의 수준을 측정함을 포함하는, 시험 화합물의 스크리닝을 위해 CD33 rs12459419T 대립 유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립 유전자를 포함하는 iPSC로부터 분화된다.
[0025] 일부 양상에서, 상기 용도는 아밀로이드 베타 식세포 기능을 측정하는 것을 추가로 포함한다. 특정 양상에서, 미세아교세포 집단은 적어도 하나의 염증 촉진(M1) 제제 또는 항염증(M2) 제제에 추가로 도입된다. 예를 들어, 염증 촉진 (M1) 제제는 LPS, IFNγ, 및/또는 GM-CSF이다. 일부 양상에서 항염증(M2) 제제는 IL-4, IL-13, IL-10 및/또는 디부틸 cAMP이다. 특정 양상에서, 분석물은 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및 PD-1으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 양상에서, 분석물은 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및 PD-1이다. 특정 양상에서 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22 및/또는 PD-1의 수준을 증가시키는 제제는 항베타 아밀로이드 제제이다. 추가적인 양상에서, 용도는 아밀로이드 축적을 방지하거나 감소시키는 데 효과적인 양으로 항베타 아밀로이드 제제를 대상체에게 투여하는 것을 추가로 포함한다. 일부 양상에서, 대상체는 APOE 4/4 양성이다.
[0026] 또 다른 구현예에서, TREM2, CD45, CD11c, CD33, CD11b, PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12, 및/또는 TMEM119에 적어도 90% 양성인 미세아교세포 집단을 포함하는 조성물의 용도가 제공되고, 여기서, 상기 미세아교세포 집단은 혈액 샘플에서 표 1A로부터 적어도 10개 유전자 및 표 1B의 적어도 10개 유전자의 발현 수준을 결정하는 것을 포함하는 신경변성 위험에 있는 대상체를 동정하기 위해 CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC로부터 분화되고, 여기서, 대조군과 비교하여 표 1A에서 유전자 발현이 감소하고 표 1B의 유전자 발현이 증가한 대상체는 신경변성의 위험에 처해 있다.
[0027] 특정 양상에서, 표 1A에서 적어도 10개의 유전자는 TENM4, MTND1P23, GREM1, GPAT2, AC243772.3, CD300E, FN1, SLC1A1, TNC, 및 NPPC이다. 특정 양상에서, 표 1B에서 적어도 10개 유전자는 MMP2, MAG, FCER1A, CYTL1, PDCD1, ZNF90, HS3ST2, CST7, NT5DC4, 및 AQP1이다. 일부 양상에서 신경변성은 알츠하이머 질환, 파킨슨 질환, 헌팅턴 질환 또는 다발성 경화증과 관련된다. 특정 양상에서, 발현 수준을 결정하는 데는 역전사 정략적 실시간 PCR(RT-qPCR), 마이크로어레이 분석, Nanostring® nCounter 검정, 피코방울 표적화 및 역전사 또는 RNA 서열분석을 수행하는 것을 포함한다. 추가적인 양상에서, 용도는 신경변성의 위험이 있는 것으로 동정된 상기 대상체에게 유효량의 치료요법을 투여하는 것을 추가로 포함한다. 특정 양상에서, 치료요법은 콜린에스테라제 억제제 또는 항염증 제제이다.
[0028] 본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점은 하기의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 구현예를 제시하는 구체적인 실시예는, 상기 상세한 설명으로부터 본 발명의 개념과 범위 내에서 다양한 변화 및 변형을 줄 수 있음이 당업계의 숙련자에게는 명백하기 때문에, 단지 예시로서만 제공되는 것임을 알아야 한다.
[0029] 하기의 도면은 본 명세서의 일부를 형성하고 본 발명의 특정 양상을 추가로 입증하기 위해 포함된다. 본 발명은 본원에 제공된 특정 구현예의 상세한 설명과 함께 이들 도면 중 하나 이상을 참조로 보다 잘 이해될 수 있다.
[0030] 도 1a-1b: (도 1a) 보호 대립유전자 rs12459419T의 존재 및 부재하에 APOE 3/3 배경에서 말기 미세아교세포의 순도 프로필. 동결 보존된 미세아교세포를 해동하여 세포 표면 및 세포 내 유동세포측정을 통해 순도를 직접 평가하였다. CD45, CD11c, CD33, CD11b, TREM2 및세포내 마커; PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12, 및 TMEM119의 세포 표면 발현을 정량하였다. (도 1b) 보호 대립유전자 rs12459419 T의 존재 및 부재하에 APOE 4/4 배경에서 말기 미세아교세포의 순도 프로필. CD33의 존재 및 부재하에 APOE 4/4 배경에서 말기 미세아교세포의 순도 프로필. 동결 보존된 미세아교세포를 해동하여 세포 표면 및 세포 내 유동세포측정에 의해 순도에 대해 직접 평가하였다. CD45, CD11c, CD33, CD11b, TREM2 및세포내 마커; PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12, 및 TMEM119의 세포 표면 발현을 정량하였다.
[0031] 도 2a-2b: (도 2a) 보호 CD33 대립유전자 rs12459419 T의 존재 및 부재하에 APOE 3/3 배경에서 해동 후 미세아교세포에서 pHrodo 표지된 아밀로이드 베타의 식세포작용. (도 2b) 보호 CD33 대립유전자 rs12459419 T의 존재 및 부재하에 APOE 4/4 배경에서 해동 후 미세아교세포에서 pHrodo 표지된 아밀로이드 베타의 식세포작용.
[0032] 도 3a-3k: 동결 보존된 iCell 미세아교세포를 미세아교세포 유지 배지에 플레이팅하고 24시간 동안 자극 전 3일 동안 회복되도록 방치하였다. 상등액은 멀티플렉스 Luminex 시스템을 사용하여 기술적으로 중복하여 검정하였다. 자극되지 않은 대조군에 대한 배수 변화는 각각의 세포주에 대해 계산하였고, 이어서 보호 대립유전자 rs12459419 T를 갖는 세포주는 (도 3a) LPS, (도 3b) IFNγ, (도 3c) LPS + IFNγ (도 3d) IL-4 (도 3e) IL-13, (도 3f) IL-10, (도 3g) TGFβ, (도 3h) IL-4 + IL-13, (도 3i) IL-4 + IL-13 + IL-10, (도 3j) IL-4 + IL-13 + TGFβ, 및 (도 3k) IL-4 + dBu-cAMP를 사용한 자극 동안 각각의 APOE 3/3 또는 APOE 4/4 코호트 내에서 비-보호 세포주와 비교하였다. 오차 막대 = ±1 SEM.
[0033] 도 4a-4k: 동결 보존된 iCell 미세아교세포를 미세아교세포 유지 배지에 플레이팅하고 24시간 동안 자극 전 3일 동안 회복되도록 방치하였다. 상등액은 멀티플렉스 Luminex 시스템을 사용하여 기술적으로 중복하여 검정하였다. 자극되지 않은 대조군에 대한 배수 변화는 각각의 세포주에 대해 계산하였고, 이어서 보호 대립유전자 rs12459419 T를 갖는 세포주는 (도 4a) LPS, (도 4b) IFNγ, (도 4c) LPS + IFNγ (도 4d) IL-4 (도 4e) IL-13, (도 4f) IL-10, (도 4g) TGFβ, (도 4h) IL-4 + IL-13, (도 4i) IL-4 + IL-13 + IL-10, (도 4j) IL-4 + IL-13 + TGFβ, 및 (도 4k) IL-4 + dBu-cAMP를 사용한 자극 동안 각각의 APOE 3/3 또는 APOE 4/4 코호트 내에서 비-보호 세포주와 비교하였다. 오차 막대 = ±1 SEM.
[0034] 도 5a-5k: 동결 보존된 iCell 미세아교세포를 미세아교세포 유지 배지에 플레이팅하고 24시간 동안 자극 전 3일 동안 회복되도록 방치하였다. 상등액은 멀티플렉스 Luminex 시스템을 사용하여 기술적으로 중복하여 검정하였다. 자극되지 않은 대조군에 대한 배수 변화는 각각의 세포주에 대해 계산하였고, 이어서 보호 대립유전자 rs12459419 T를 갖는 세포주는 (도 5a) LPS, (도 5b) IFNγ, (도 5c) LPS + IFNγ (도 5d) IL-4 (도 5e) IL-13, (도 5f) IL-10, (도 5g) TGFβ, (도 5h) IL-4 + IL-13, (도 5i) IL-4 + IL-13 + IL-10, (도 5j) IL-4 + IL-13 + TGFβ, 및 (도 5k) IL-4 + dBu-cAMP를 사용한 자극 동안 각각의 APOE 3/3 또는 APOE 4/4 코호트 내에서 비-보호 세포주와 비교하였다. 오차 막대 = ±1 SEM.
[0035] 도 6: APOE 3/3 또는 APOE 4/4 배경을 가진 보호 CD33 대립유전자 rs12459419 T의 존재 및 부재하에 미세아교세포 저장소에서 해동 후 3일 및 7일째의 가용성 TREM의 정량화. iCell 미세아교세포를 해동하고 96웰 프리마리아 플레이트 내 성숙 배지에서 동일한 밀도로 플레이팅하였다. sTREM2의 절대 수준은 별도의 웰(기술적 3중체)에서 3일 및 7일 DIV상에 상청액을 수거함에 의해 정량하였다. 오차 막대 = ±1 SEM.
[0036] 도 7a-7j: (도 7a) APOE 3/3 배경에서 배수 변화 >= 2로 비보호 CD33을 보유한 미세아교세포에서 상향 조절된 유전자 요약. (도 7b) APOE 3/3 배경에서 배수 변화 >= 2로 비보호 CD33을 보유한 iPSC 유래 미세아교세포에서 하향 조절된 유전자 요약. (도 7c) APOE 4/4 배경에서 배수 변화 >= 2로 비보호 CD33 변이체를 보유한 iPSC 유래 미세아교세포에서 상향 조절된 유전자 요약. (도 7d) APOE 4/4 배경에서 배수 변화 >= 2로 비보호 CD33 변이체를 보유한 iPSC 유래 미세아교세포에서 하향 조절된 유전자 요약. (도 7e) APOE3/3 배경에서 보호 CD33 변이체의 존재 및 부재하에 미세아교세포에서 상향 또는 하향 조절되는 상위 10개 유전자의 요약. (도 7f) APOE4/4 배경에서 보호 CD33 변이체의 존재 및 부재하에 미세아교세포에서 상향 또는 하향 조절되는 상위 10개 유전자의 요약. (도 7g) 보호 및 비보호 CD33 변이체를 보유한 AP0E3/3 미세아교세포에서 상향 및 하향 조절되는 경로 요약. (도 7h) 보호 및 비보호 CD33 변이체를 보유한 AP0E4/4 미세아교세포에서 상향 및 하향 조절되는 경로 요약. (도 7i) 비보호 CD33 변이체를 발현하는 미세아교세포에서 상향 및 하향 조절되는 경로 요약. (도 7j) 보호 CD33 변이체를 발현하는 미세아교세포에서 상향 및 하향 조절되는 경로 요약.
[0037] 도 8a-8b: pHrodo SE 표지화된 아밀로이드 베타 식세포작용. 미세아교세포를 해동하고 3일 동안 성숙시킨 후 식세포작용 검정을 위해 플레이팅하였다. 미세아교세포를 384 웰 플레이트에 웰당 5,000개의 세포로 씨딩하였다. pHrodo 표지화된 아밀로이드 베타(1μM/웰) 및 NucSpot 488 핵 염색(1:10,000)을 플레이트에 첨가하고 4시간마다 IncuCyte S3 라이브 셀 이미지화기를 사용하여 적색 및 녹색 형광에 대해 모니터링하였다. 총 적색 물체 통합 강도(RCU x μm2/이미지)는 IncuCyte 소프트웨어(v2019B)를 사용하여 웰당 총 녹색 수로 정규화하였다. (도 8a) 비보호 CD33(rs12459419)을 포함하는 미세아교세포는 보호 CD33(rs12459419)에 비해 pHrodo 아밀로이드 베타에 노출되었을 때 식세포작용 동역학이 감소하는 것으로 나타났다. (도 8b) pHrodo 아밀로이드 베타에 노출되었을 때 가장 높고 가장 낮은 식세포작용 동역학에 대한 보호 CD33(rs12459419)을 포함하는 APOE 3/3 미세아교세포. 비보호 CD33(rs12459419)을 포함하는 미세아교세포는 C1222 보호와 비교하여 유사한 수준의 식세포작용을 나타냈다.
[0038] 도 9a-9b: APOE 3/3 및 APOE 4/4 미세아교세포의 예비 호흡 용량. 미세아교세포를 해동하고 Agilent Seahorse 검정을 위해 씨딩하기 전에 3일 동안 휴식을 취하였다. 미세아교세포를 PDL로 코팅된 96웰 플레이트에 웰당 20,000개의 세포를 씨딩하고 하룻밤 동안 휴식을 취하였다. 검정 당일, 배지를 Seahorse XF DMEM, 글루코스(10mM), 나트륨 피루베이트(1mM), 및 L-글루타메이트(2mM)를 포함하는 검정 배지로 교환하였다. 이어서 플레이트를 주변 CO2가 있는 37°C 항온처리기에서 1시간 동안 항온처리하였다. 제조업체의 지침에 따라 Agilent Cell Mito 스트레스 시험 키트로부터의 올리고마이신 A(10uM), FCCP(30uM), 및 로테논/안티마이신 A(5uM)의 스톡 화합물을 제조하여 XF96 센서 카트릿지의 해당 포트에 부하하였다. 샘플은 웨이브 컨트롤러 소프트웨어 팩키지가 포함된 Agilent Seahorse 분석기에서 분석하였다. 검정 후 Hoechst 핵 염료(1:1000)를 사용하여 세포 수를 결정하고 ImageXpress MetaXpress 고함량 이미지화기를 사용하여 캡처하였다. 데이터는 세포당 산소 소비율 (OCR)로 정규화하였다. 통계적 유의성은 p < 0.05에 대한 양측(two-tailed) t-시험에 의해 결정하였다. (도 9a) APOE 3/3 및 (도 9b) 보호(PR) CD33(rs12459419) SNP를 포함하는 APOE 4/4 미세아교세포는 비보호(NP) CD33(rs12459419) SNP를 포함하는 미세아교세포에 비해 통계적으로 유의적인 OCR을 나타냈다.
[0039] 면역 기능 및 특히 조직 내 상주 대식세포는 질환 발병에 통합적 역할을 수행한다. 예를 들어, 신경 면역 축과 뇌 상주 대식세포인 미세아교세포는 알츠하이머 질환을 포함한 신경변성 질환 병태생리학에서 필수적인 역할을 하며, 이는 게놈 광범위 연관성 연구와 오믹스 연구 모두에서 뒷받침된다. 또한 조직 상주 대식세포는 NASH(쿠퍼(Kupffer) 세포), AMD(망막하 미세아교세포), 천식 및 COPD(폐포 대식세포), HIV의 발병 기전에서 중요한 역할을 수행한다. 또한 수많은 연구에서 지질 조절 기능 장애가 망막 미세아교세포 드루젠 형성, 죽상 경화성 플라크 형성(말초 대식세포), 폐 거품 세포 및 뇌 AD 신경 병리에 기여하는 것으로 밝혀졌다. 조직 상주 대식세포의 지질 기능 장애가 항상성 기능에 어떻게 영향을 미치는지 이해하면 염증을 병인으로 하는 다양한 만성 질환을 치료하는 데 도움이 될 것이다.
[0040] 최근 게놈 광범위 연관성 연구(GWAS)에 따르면 미세아교세포에서 발현되는 유전자 내에서 후기 발병 알츠하이머 질환(LOAD) 위험을 조절하는 여러 단일 뉴클레오타이드 다형성(SNP)이 동정되었다. 아포지질단백질 E(APOE4)의 APOE 대립유전자의 유전 또는 골수성 세포 2(TREM2)상에서 발현되는 촉발 (triggering) 수용체에서 R47H 돌연변이의 존재는 알츠하이머 질환(AD) 위험을 증가시키는 반면, 시글렉 계열 막관통 당단백질인 CD33에 rs12459419 T 변이체의 존재는 보호 효과가 있다. 아밀로이드 베타(Aβ) 함유 플라크의 침착은 FAD와 LOAD 둘다의 병리학적인 특징이다. ApoE4는 Aβ의 생성, 제거 및 응집에 영향을 미친다. CD33 동질체 분석 결과 엑손 2가 결여된 공통된 동질체(D2-CD33)가 동정되었다. D2-CD33으로 발현되는 CD33의 비율은 rs3865444 유전자형과 강력한 상관관계를 보였다. rs3865444는 CD33 프로모터 영역에 있고 프로모터에서 엑손 4까지 CD33을 추가로 서열분석한 결과 rs3865444, 즉 엑손 2의 rs12459419와 동시 유전되는 단일 다형성이 동정되었다. 따라서 CD33은 미세아교세포 mRNA이고, rs3865444는 CD33 엑손 2 스플라이싱을 조절하는 rs12459419에 대해 프록시 SNP이다. 엑손 2는 전형적으로 SIGLEC 계열 구성원에서 시알산 결합을 매개하는 CD33 IgV 도메인을 암호화한다. APOE3/3 또는 APOE4/4의 존재하에 CD33에서 보호 rs12459419 T 변이체의 분자 및 세포 활성과 이들의 기능적 상호 작용을 이해하면 AD에 대한 이해가 크게 진보할 것이다.
[0041] LOAD시 APOE4와 CD33 사이의 유전학적 연관성과 보호 CD33 rs12459419T 대립유전자의 카피 수와 용량 의존적 AD 위험 감소 사이의 강한 상관관계를 고려하여, 사람 유도 만능 줄기 세포(iPSC) 유래 미세아교세포를 생성하여 AD 발병에서 이러한 변이체의 상승작용적 기여도를 이해하였다. (i) APOE3/3 유전자형을 발현하는 건강한 공여자와 (ii) CD33 보호 rs12459419T 대립유전자 또는 비보호 rs12459419C 대립유전자를 가진 APOE4/4 유전자형을 발현하는 AD 공여자로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된 iPSC를 확장하여 미세아교세포로 성공적으로 분화시켰다. 모든 공여자 샘플로부터 동결 보존된 미세아교세포는 미세아교세포 특이적 세포 마커(CD45, TREM2, CD33, P2RY12, TMEME119, CX3CR1, IBA-1)를 발현하였다. 말기 동결 보존 미세아교세포의 기능적 평가는 보호 rs12459419T 또는 rs12459419C 대립유전자를 보유한 공여자 간에 식세포작용의 변경된 동역학 및 가용성 TREM2 수준의 차이를 나타내었다. 미세아교세포를 염증 촉진성(M1) 또는 항염증성(M2) 자극으로 처리하여 신경 염증과 신경 복구의 뚜렷한 단계 동안에 관여하는 경로를 규명하였다. 보호 rs12459419T 대립유전자를 보유한 공여자로부터 유래한 미세아교세포는 APOE 3/3과 APOE4/4를 보유한 공여자에서 비보호 rs12459419C 대립유전자를 보유한 미세아교세포에 비해 IL-10, IL-13, IL-12, IL-27, CCL8, CCL13 및 CCL6을 포함한 면역 조절 M2 분석물을 보다 많은 수준으로 방출하였다. 이들 발견은 APOE 유전자형의 맥락에서 보호 rs12459419T 대립유전자가 유도하는 세포 반응의 기전을 밝혀냈다. 상기 iPSC 유래 미세아교세포 패널은 AD 위험과 관련된 유전학적 변이의 상호 작용을 이해하고 AD 치료를 위한 치료학적 표적을 동정하는 데 사용될 수 있다. 본 방법에 의해 생성된 세포는 질환 모델링, 약물 개발 및 재생 의학에 사용될 수 있다.
[0042] 따라서, 일부 구현예에서, 본원 개시내용은 유도 만능 줄기 세포(iPSC)(예를 들어, 건강한 대상체 또는 신경변성 질환을 갖는 대상체)로부터의 미세아교세포를 생산하는 방법을 제공한다. 일반적으로, 상기 방법은 iPSC를 미세아교세포로 분화시킴을 포함한다. 일부 양상에서, 세포는 하전된 표면 상에서 배양한다. 구체적으로, 분화 방법은 세포외 매트릭스(ECM) 단백질의 부재하에 수행될 수 있다. 환자 유래 iPSC로부터 유래한 이들 미세아교세포는 2D 또는 3D 오가노이드 시스템에서 사람 미세아교세포, 뉴런, 성상세포 간의 복잡한 상호작용을 이해하고 신경 재생성 질환을 모방할 수 있는 보다 정확한 모델을 생성하는 시험관 내 도구를 제공한다.
[0043] 또한, 특정 구현예에서, 본원 개시내용은 보호 CD33 rs12459419 T 대립유전자 또는 비보호 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 세포주를 제공한다. 본원에서는 신경변성 연구와 AD와 같은 신경변성 질환의 진단 및 치료를 위해 이러한 세포주를 사용하기 위한 키트, 모델 및 분석법이 추가로 제공된다. 본 방법 및 조성물은 보호 대립 유전자 rs12459419 T 및 기타 공지된 CD33의 보호 대립 유전자의 기전에 대한 이해를 증진시켜 AP0E4/4 양성 공여자에서 AD 발병을 예방하는 데 사용될 수 있다. 실제로 본 연구에서는 APOE4/4 배경에서 증진될 때 대상체에서 베타 아밀로이드 축적을 저하, 억제 또는 감소시킬 수 있는 단백질(예를 들어, 가용성 TREM2), 사이토킨 및 케모킨을 추가로 동정하였다. 특히, 본 연구에서는 rs12459419 T가 존재할 때 IL-27의 항염증 효과를 보여주었다.
[0044] 또한, 본 연구에서는 비보호적 rs12459419C 대립유전자에 비해 보호적 CD33 rs12459419 T 대립유전자를 가진 iPSC 유래 미세아교세포에서 특정 유전자가 상향 조절되거나 하향 조절되는 것을 발견하였다. 표 1은 발현이 적어도 2배 차이를 갖는 유전자를 보여준다. 표 2는 상위 10개의 상향 및 하향 조절된 유전자를 보여준다. 이들 유전자는 대상체의 예후가 양호한지의 여부를 검출하는 데 사용될 수 있다. 본원의 개시내용은 질환과 관련된 미세아교세포에 의해 특이적으로 방출되는 유전자 상향 또는 하향 조절 및 단백질 기반 바이오마커 조합에 대한 통찰력을 제공한다. 따라서, 일부 구현예에서, 이들 분석물은 신경변성 질환의 조기 발병을 검출하거나 환자의 질환 상태를 정성 분석하는 데 사용될 수 있다. 정상 및 질환 관련 미세아교세포의 현재 패널은 분자 기전을 밝히고 미세아교세포를 재생 촉진/비염증성 기능으로 프라이밍하여 신경변성 질환의 발병을 예방하는 치료학적 표적을 동정할 수 있다.
[0045] 표 1. 비보호 rs12459419C 대립유전자와 비교하여 보호 CD33 rs12459419 T 대립유전자를 가진 iPSC 유래 미세아교세포에서의 유전자 발현.
[0046] 표 2. 상위 10개의 상향 및 하향 조절된 유전자들.
I. 정의
[0047] 본원 명세서에서, 단수형 관사("a" 또는 "an")는 하나 이상을 의미할 수 있다. 본원 청구항에서, 단수형 관사 ("a" 또는 "an")는 "포함하는" 이라는 단어와 함께 사용되는 경우 하나 또는 하나 이상을 의미할 수 있다.
[0048] 청구항에서 "또는" 이라는 용어의 사용은, 그것이 명시적으로 대안만을 언급하지 않는 한 또는 명세서가 대안 및 "및/또는"만을 언급하는 정의를 뒷받침하고 있더라도 그 대안이 상호 배타적이지 않는 한 "및/또는"을 의미하는 것으로 사용된다. 본원에서 "또 다른" 이라는 말은 적어도 두번째 또는 그 이상을 의미할 수 있다.
[0049] "필수적으로"라는 용어는 방법 또는 조성물이 특정 단계 또는 재료만을 포함하고 이러한 방법 및 조성물의 기본적이고 신규한 특징에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들로 이해되어야 한다.　
[0050] 본원에 사용된 바와 같이, 특정 물질 또는 재료가 “실질적으로 부재”인 조성물 또는 매질은 물질 또는 재료의 ≤30%, ≤20%, ≤15%, 보다 바람직하게 ≤10%, 보다 더 바람직하게 ≤5%, 또는 가장 바람직하게 ≤1%를 함유한다.　
[0051] 본원에 사용된 "실질적으로" 또는 "대략"이라는 용어는 관련된 기본 기능의 변화를 초래하지 않고 허용될 수 있는 임의의 정량적 비교, 값, 측정 또는 기타 표현을 수식하기 위해 적용될 수 있다.
[0052] 용어 "약"은 일반적으로 명시된 값을 측정하기 위한 표준 분석 기술을 사용하여 결정된 명시된 값의 표준 편차 이내를 의미한다.　 상기 용어는 명시된 값의 플러스 또는 마이너스 5%를 언급함으로써 사용될 수도 있다.
[0053] 본원에 사용된 바와 같은 특정 성분과 관련하여 “필수적으로 부재”는 본원에서 특정 성분의 어느 것도 의도적으로 조성물에 제형화되지 않고/않거나 오염물로서 또는 미량으로만 존재함을 의미하기 위해 사용된다. 따라서, 조성물의 의도치 않은 임의의 오염으로 야기된 특정 성분의 총량은 0.05% 미만, 바람직하게는 0.01%이다. 표준 분석 방법으로 특정 성분의 양이 검출될 수 없는 조성물이 가장 바람직하다.
[0054] “피더(feeder)가 없는” 또는 “피더 독립적인” 이라는 말은 본원에서 지지 세포층에 대한 대체물로서 사이토카인과 생장 인자 (예를 들어, TGFβ, bFGF, LIF)로 보충된 배양액을 가리키는데 사용된다. 따라서, “피더가 없는” 또는 피더 독립적인 배양 시스템 및 배지는 만능 세포를 배양하여 미분화 및 증식 상태로 유지하는데 사용될 수 있다. 일부의 경우, 피더가 없는 배양물은 동물계 매트릭스 (예를 들어, MATRIGEL™)를 이용하거나, 또는 피브로넥틴, 콜라겐 또는 비트로넥틴과 같은 기질 상에서 성장한다. 이러한 접근법들은 사람 줄기 세포가 마우스 섬유아세포 “피더층”에 대한 필요없이 필수적으로 미분화 상태로 남아있도록 해준다.
[0055] “피더층”은 배양 접시의 바닥 상에서와 같은 세포의 코팅층으로 정의된다. 상기 피더는 배양 배지로 영양분을 방출하여 만능 줄기 세포와 같은 다른 세포가 부착할 수 있는 표면을 제공할 수 있다.
[0056] 배지, 세포외 매트릭스 또는 배양 조건과 관련하여 사용되는 “합성 (defined)” 또는 “완전 합성 (fully defined)” 이라는 용어는 거의 모든 성분들의 화학 조성과 양이 공지된 배지, 세포외 매트릭스 또는 배양 조건을 가리킨다. 예를 들어, 합성 배지는 소태아 혈청, 소 혈청 알부민 또는 사람 혈청 알부민에서와 같이 규정되지 않은 인자들은 포함하지 않는다. 일반적으로, 합성 배지는 재조합 알부민, 화학적으로 합성된 지질 및 재조합 인슐린이 보충된 기본 배지 (예를 들어, 둘베코의 변형된 이글 배지 (DMEM), F12, 또는 아미노산, 비타민, 무기염, 완충액, 산화방지제 및 에너지원을 포함하는 로스웰 파크 메모리얼 인스티튜트 (Roswell Park Memorial Institute, RPMI) 배지 1640)를 포함한다. 완전 합성 배지의 예는 Essential 8™ 배지이다.
[0057] 사람 세포와 함께 사용되는 배지, 세포외 매트릭스 또는 배양 시스템에 대해, 용어 “제노-프리(Xeno-Free) (Xf)”는 사용되는 물질이 비-사람 동물-기원이 아닌 조건을 언급한다.
[0058] “치료" 또는 "치료하는"은, (1) 질환의 병리 또는 증상을 경험하거나 나타내는 대상체 또는 환자에서 질환을 억제하는 것 (예를 들어, 병리 및/또는 증상의 추가 진행을 저지하는 것), (2) 질환의 병리 또는 증상을 경험하거나 나타내는 대상체 또는 환자에서 질환을 개선하는 것 (예를 들어, 병리 및/또는 증상을 역전시키는 것), 및/또는 (3) 질환의 병리 또는 증상을 경험하거나 나타내는 대상체 또는 환자에서 임의의 측정가능한 감소를 달성하는 것을 포함한다.
[0059] “예방항적으로 치료하는”은 다음을 포함한다: (1) 질환의 위험에 처할 수 있고/있거나 질환에 걸리기 쉬울 수 있지만 아직 질환의 임의 또는 모든 병리 또는 증상을 경험하지 않았거나 나타내지 않는 대상체 또는 환자에서 질환의 발병을 감소시키거나 이의 위험을 완화시키는 것, 및/또는 (2) 질환의 위험에 있을 수 있고/있거나 질환에 걸리기 쉬울 수 있지만 아직 질환의 임의 또는 모든 병리 또는 증상을 경험하지 않았거나 나타내지 않는 대상체 또는 환자에서 질환의 병리 또는 증상의 발병을 지연시키는 것.
[0060] 본 명세서에서 사용되는 용어 "환자" 또는 "대상체"는 살아있는 포유동물 유기체, 예를 들어, 사람, 원숭이, 소, 양, 염소, 개, 고양이, 마우스, 래트, 기니피그 또는 이들의 유전자전이 종을 의미한다. 특정 구현예에서, 환자 또는 대상체는 영장류이다. 사람 환자의 비제한적인 예는 성인, 청소년, 유아 및 태아이다.
[0061] 해당 용어가 명세서 및/또는 청구항에서 사용되는 용어 "효과적인"은 원하거나 예상되거나 의도된 결과를 달성하기에 적절한 것을 의미한다. 환자 또는 대상체를 화합물로 치료하는 맥락에서 사용될 때의 "유효량", "치료학적 유효량" 또는 "약제학적 유효량"은 질환을 치료하거나 예방하기 위해 대상체 또는 환자에게 투여될 때 상기 질환의 치료 또는 예방을 달성하기에 충분한 화합물의 양을 의미한다.
[0062] 본 명세서에서 일반적으로 사용되는 "약제학적으로 허용되는"은, 타당한 의학적 판단의 범위 내에서, 과도한 독성, 자극, 알러지 반응 또는 다른 문제 또는 합병증 없이, 합리적인 유익/위험 비율에 적합하고, 사람 및 동물의 조직, 기관 및/또는 체액과의 접촉에 사용하기에 적합한 화합물, 물질, 조성물 및/또는 제형을 의미한다.
[0063] "유도성 만능 줄기 세포 (iPSC)"는 인자들 (본원에서 재프로그래밍 인자로 지칭함) 조합의 발현 또는 그 발현을 유도함으로써 체세포를 재프로그래밍하여 생성된 세포이다. iPSC는 태아, 출생후, 신생, 발육기, 또는 성체 체세포를 사용하여 제조될 수 있다. 특정 구현예에서, 체세포를 만능 줄기 세포로 재프로그래밍하는데 사용될 수 있는 인자들로는, 예를 들어, Oct4 (Oct 3/4로도 언급됨), Sox2, c-Myc, Klf4, Nanog 및 Lin28을 포함한다. 일부 구현예에서, 체세포는 2개 이상의 재프로그래밍 인자, 3개 이상의 재프로그래밍 인자, 또는 4개의 재프로그래밍 인자를 발현시켜 체세포를 만능 줄기 세포로 재프로그래밍함으로써 재프로그래밍된다.
[0064] "세포외 매트릭스 단백질"은 주변 세포에 구조적 및 생화학적 지원을 제공하는 분자를 지칭한다. 세포외 매트릭스 단백질은 재조합체일 수 있고, 또한 이의 단편 또는 펩타이드를 지칭할 수도 있다. 예는 콜라겐 및 헤파린 설페이트를 포함한다.
[0065] “3차원(3D) 배양”이란 생물학적 세포가 모든 3차원에서 성장하거나 주변 환경과 상호작용할 수 있도록 인위적으로 생성된 환경을 지칭한다. 3D 배양은 생물반응기, 세포가 구형으로 성장할 수 있는 소형 캡슐 또는 비접착식 배양 플레이트와 같은 다양한 세포 배양 컨테이너에서 성장할 수 있다. 특정 양상에서, 3-D 배양물은 스캐폴드 부재이다. 대조적으로, “2차원 (2-D)” 배양물은 접착 표면 상에 단층과 같은 세포 배양물을 지칭한다.
[0066] 본원에 사용된 바와 같은, 유전자의 "파괴"는 파괴 부재하에 유전자 생성물의 발현 수준과 비교하여, 세포에서 대상체 유전자에 의해 암호화된 하나 이상의 유전자 생성물의 발현의 제거 또는 감소를 언급한다. 예시적인 유전자 생성물은 유전자에 의해 암호화된 mRNA 및 단백질 생성물을 포함한다. 일부 경우에 파괴는 일시적이거나 가역적이고 다른 경우에 영구적이다. 일부 경우에 파괴는 절단된 또는 비-기능성 생성물이 생성될 수 있다는 사실에도 불구하고 기능성 또는 전장 단백질 또는 mRN에 대한 것이다. 본원에서 일부 구현예에서, 발현과는 반대로 유전자 활성 또는 기능은 파괴된다. 유전자 파괴는 일반적으로 인공 방법에 의해, 즉, 화합물, 분자, 복합체 또는 조성물의 첨가 또는 유도에 의해 및/또는 DNA 수준에서와 같이 유전자의 핵산 또는 이와 연관된 핵산의 파괴에 의해 유도된다. 유전자 파괴를 위한 예시적 방법은 유전자 사일런싱, 녹다운, 녹아웃, 및/또는 유전자 편집과 같은 유전자 파괴 기술을 포함한다. 이의 예는 안티센스 기술, 예를 들어, 일반적으로 발현의 일시적 감소를 유도하는, RNAi, siRNA, shRNA, 및/또는 리보자임과 같은 안티센스 기술, 및 예를 들어, 절단 유도 및/또는 상동성 재조합에 의한 표적화된 유전자 불활성화 또는 파괴를 유도하는 유전자 편집 기술을 포함한다. 이의 예는 삽입, 돌연변이 및 결실을 포함한다. 상기 파괴는 전형적으로 유전자에 의해 암호화된 정상 또는 “야생형” 생성물 발현의 억제 및/또는 완전한 부재를 유도한다. 상기 유전자 파괴의 예는 삽입, 판독전환(frameshift) 및 미스센스 돌연변이, 전체 유전자의 결실을 포함하는, 유전자 또는 유전자 일부의 결실, 녹인 (knock-in) 및 녹아웃(knock-out)이다. 상기 파괴는 암호화 영역에서, 예를 들어, 하나 이상의 엑손에서 발생하여 예를 들어, 종료 코돈의 삽입에 의한 것과 같이 전장 생성물, 기능성 생성물 또는 임의의 생성물을 생성하지 못하는 능력을 유도할 수 있다. 상기 파괴는 또한 유전자의 전사를 방지하도록, 프로모터 또는 인핸서 또는 전사의 활성화에 영향을 미치는 다른 영역 내 파괴에 의해 발생할 수 있다. 유전자 파괴는 상동성 재조합에 의한 표적화된 유전자 불활성화를 포함하는, 유전자 표적화를 포함한다.
II. iPSC 분화 방법
A. HPCs
[0067] iPSC는 본원에 참조로 인용되는 미국 특허 제8,372,642호에 기재된 바와 같이 당업계에 공지된 방법에 의해 HPC로 분화될 수 있다. 하나의 방법에서, BMP4, VEGF, Flt3 리간드, IL-3, 및 GM-CSF의 조합을 사용하여 조혈 분화를 촉진시킬 수 있다. 특정 구현예에서, 세포 배양물의 분화를 위해 iPSC를 제조하기 위한 제1 배지, BMP4, VEGF, 및 FGF를 포함하는 제2 배지에 이어서 Flt3 리간드, SCF, TPO, IL-3, 및 IL-6을 포함하는 제3 배지에 세포 배양물로 순차적 노출은 만능 세포를 HPC 및 조혈 세포로 분화시킬 수 있다. 제2 합성 배지는 또한 헤파린을 포함할 수 있다. 추가로, BMP4 및 VEGF를 함유하는 배지에서 FGF-2 (50 ng/ml)의 내포는 만능 세포로부터 조혈 전구 세포의 생성 효율을 증진시킬 수 있다.
[0068] 일반적으로, 만능 세포의 조혈 전구세포로의 분화는 한정되거나 비한정된 조건을 사용하여 수행될 수 있다. 한정된 조건은 일반적으로 수득한 세포가 사람 대상체에게 투여되는 것으로 의도되는 구현예에서 바람직할 수 있는 것으로 인지된다. 조혈 줄기 세포는 한정된 조건 (예를 들어, TeSR 배지를 사용하여) 하에서 만능 줄기 세포로부터 유래될 수 있고, 조혈 세포는 만능 세포로부터 유래된 배아체로부터 생성될 수 있다. 다른 구현예에서, 만능 세포는 OP9 세포 또는 마우스 배아 섬유아세포 상에서 동시 배양되고 후속적으로 분화될 수 있다.
[0069] 만능 세포는 분화 공정의 일부로서 배아체 또는 응집물을 형성하도록 될 수 있다. 분화를 유도하기 위해, “배아체”(EB) 또는 성장하는 세포의 클러스터의 형성은 일반적으로 사람 만능 줄기 세포의 EB로의 시험관내 응집을 포함하고 내배엽, 외배엽 및 중배엽 기원을 나타내는 다중 조직 유형으로의 자발적 및 무작위 분화를 가능하게 한다. 따라서 3차원 EB를 사용하여 조혈 세포 및 내피 세포의 일부 분획물을 생성할 수 있다.
[0070] 응집물 형성을 촉진시키기 위해, 세포는 75% IMDM (Gibco), RA 보충물 없이 0.05% N2 및 B-27이 보충된 25% 햄스 개질된 F12 (Cellgro), 200 mM 1-글루타민, 0.05 mg/ml 아스코르브산-2-포스페이트 마그네슘 염(Asc 2-P) (WAKO), 및 4.5 x 10-4 MTG로 이루어진, 무혈청 분화 (SFD) 배지에서 밤새 항온처리를 위해 저-접착 플레이트에 전달될 수 있다. 다음 날, 세포는 각각의 웰로부터 수거하고 원심분리할 수 있다. 세포는 이어서 제1의 4일 분화 동안 약 50 ng/ml 골 형태형성 인자 (BMP4), 약 50 ng/ml 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 및 50 ng/ml zb FGF가 보충된 SFD 기본 배지로 이루어진, “EB 분화 배지”에 재현탁시킬 수 있다. 세포는 48시간 마다 절반 공급한다. 분화 5일째에, 배지는 50 ng/ml 줄기 세포 인자 (SCF), 약 50 ng/ml Flt-3 리간드 (Flt-3L), 50 ng/ml 인터류킨-6 (IL-6), 50 ng/ml 인터류킨-3 (IL-3), 50 ng/ml 트롬보포이에틴 (TPO)이 보충된 SFD 배지로 구성된 제2 배지로 대체한다. 세포에 신선한 분화 배지가 49시간 마다 절반 공급된다. 배지 변화는 5분 동안 300g에서 분화 배양물을 회전 침강시키고 분화 배양물로부터 용적 절반을 흡인시키고 이를 새로운 배지로 새롭게 함에 의해 수행된다. 특정 구현예에서, EB 분화 배지는 약 BMP4 (예를 들어, 약 50 ng/ml), VEGF (예를 들어, 약 50 ng/ml), 및 임의로 FGF-2 (예를 들어, 약 25-75 ng/ml 또는 약 50 ng/ml)을 포함할 수 있다. 상등액은 흡인될 수 있고 분화 배지로 대체될 수 있다. 대안적으로 세포에 2일 마다 신선한 배지가 절반 공급될 수 있다. 세포는 분화 공정 동안에 상이한 시점에서 수확될 수 있다.
[0071] HPC는 합성 배지를 사용하여 만능 줄기 세포로부터 배양될 수 있다. 합성 배지를 사용하여 만능 세포를 조혈 CD34+ 줄기 세포로 분화시키기 위한 방법은 예를 들어, 이의 전문이 본원에 참조로 인용된 미국 출원 제12/715,136호에 기재되어 있다. 이들 방법은 본원의 개시내용에 따라 사용될 수 있는 것으로 예상된다.
[0072] 예를 들어, 합성 배지를 사용하여 조혈 CD34+ 분화를 유도할 수 있다. 합성 배지는 성장 인자 BMP4, VEGF, Flt3 리간드, IL-3 및/또는 GMCSF를 함유할 수 있다. 만능 세포는 BMP4, VEGF, 및 임으로 FGF-2를 포함하는 제1의 합성 배지에서 배양하고 이어서 (Flt3 리간드, IL-3, 및 GMCSF) 또는 (Flt3 리간드, IL-3, IL-6, 및 TPO)를 포함하는 제2 배지에서 배양할 수 있다. 제1 및 제2의 배지는 또한 하나 이상의 SCF, IL-6, G-CSF, EPO, FGF-2, 및/또는 TPO를 포함할 수 있다. 실질적으로 저산소 조건(예를 들어, 20% O2 미만)은 추가로 조혈 또는 내피 분화를 촉진시킬 수 있다.
[0073] 세포는 실질적으로 기계적 또는 효소적 수단 (예를 들어, 트립신 또는 TrypLETM를 사용하여)을 통해 개별화될 수 있다. ROCK 억제제(예를 들어, H1152 또는 Y-27632)는 또한 상기 배지에 포함될 수 있다. 이들 근접법은 예를 들어, 로봇 자동화를 사용하여 자동화될 수 있는 것으로 예상된다.
[0074] 특정 구현예에서, 실질적으로 저산소 조건을 사용하여 만능 세포의 조혈 전구 세포로의 분화를 촉진시킬 수 있다. 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 약 20.8% 미만의 대기 산소 함량은 저산소인 것으로 고려된다. 배양물 중 사람 세포는 주위 공기와 비교하여 감소된 산소 함량을 갖는 대기 조건에서 성장시킬 수 있다. 상기 상대적인 저산소증은 배양 배지에 노출된 대기 산소를 감소시킴에 의해 성취될 수 있다. 배아 세포는 주위 수준의 이산화탄소와 함께, 전형적으로 약 1% 내지 약 6%의 감소된 산소 조건하에서 생체내 발육시킨다. 이론에 국한시키고자 하는 것 없이, 저산소 조건은 특정 배아 발육 조건의 양상을 모방할 수 있는 것으로 예상된다. 하기 실시예에 나타낸 바와 같이, 저산소 조건은 특정 구현예에서 사용하여 유도 만능 세포를 HPC와 같은 보다 분화된 세포 유형으로의 추가 분화를 촉진시킬 수 있다.
[0075] 하기의 저산소 조건을 사용하여 만능 세포의 조혈 전구세포로의 분화를 촉진시킬 수 있다. 특정 구현예에서, 약 20% 미만, 약 19% 미만, 약 18% 미만, 약 17% 미만, 약 16% 미만, 약 15% 미만, 약 14% 미만, 약 13% 미만, 약 12% 미만, 약 11% 미만, 약 10% 미만, 약 9% 미만, 약 8% 미만, 약 7% 미만, 약 6% 미만, 약 5% 미만, 약 5%, 약 4%, 약 3%, 약 2%, 또는 약 1%의 대기 산소 함량을 사용하여 조혈 전구체 세포로의 분화를 촉진시킬 수 있다. 특정 구현예에서, 저산소 대기는 약 5% 산소 가스를 포함한다.
[0076] 임의의 소정의 조혈 전구세포 확장에서 사용되는 특정 배지에 상관 없이, 사용되는 배지는 바람직하게 약 0.1 ng/mL 내지 약 500 ng mL, 보다 일반적으로 10 ng/mL 내지 100 ng/mL의 농도로 적어도 하나의 사이토킨이 보충된다. 적합한 사이토카인은 c-키트 리간드(KL) (또한 강철 인자 (Stl), 비만 세포 성장 인자 (MGF), 및 줄기세포 인자 (SCF)), IL-6, G-CSF, IL-3, GM-CSF, IL-1α, IL-11 MIP-1α, LIF, c-mpl 리간드/TPO, 및 flk2/flk3 리간드(Flt2L 또는 Flt3L)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 특히, 배양물은 SCF, Flt3L 및 TPO 중 적어도 하나를 포함한다. 보다 특히, 배양물은 SCF, Flt3L 및 TPO를 포함한다.
[0077] 하나의 구현예에서, 사이토킨은 배지에 함유되고 배지 관류에 의해 보충된다. 대안적으로, 생물반응기 시스템을 사용하는 경우, 사이토킨은 별도의 주입구 포트를 통해 농축된 용액으로서 배지 관류 없이 별도로 첨가될 수 있다. 사이토킨이 관류 없이 첨가되는 경우, 이들은 전형적으로 새로운 사이토킨이 대략 2 내지 4일마다 첨가되면서 생물반응기 내 용적의 10분의 1 내지 1/100과 동일한 양으로 10x 내지 100x 용액으로서 첨가된다. 추가로, 새로운 농축된 사이토킨은 또한 관류된 배지에서 사이토킨에 추가로 별도로 첨가될 수 있다.
예시적인 HPC 분화 방법
[0078] 2D HPC 분화: iPSC는 E8의 존재하에 MATRIGEL™ 또는 비트로넥틴 상에 유지될 수 있고 적어도 5 내지 10계대 동안 저산소증에 적응될 수 있다. 세포를 서브컨플루언트 iPSC에서 분리하여 5 uM 블레비스타틴이 보충된 무혈청 합성 (SFD) 배지의 존재하에 아민 배양 디쉬상에 25만 세포/웰의 밀도로 플레이팅한다. 플레이팅 후 24시간에 50ng/ml의 BMP4, VEGF 및 FGF2가 보충된 SFD 배지를 배양액에 첨가한다. 다음날 새로운 배지를 교체하여 블레비스타틴을 제거한다. 분화 과정 5일째에 세포를 50ng/ml Flt-3 리간드, SCF, TP0, IL3 및 IL6가 포함된 배지에 5U/ml의 헤파린과 함께 위치시킨다. 세포는 분화 공정 전반에 걸쳐 48시간 마다 공급한다. 전체 공정은 저산소 조건과 하전된 아민 플레이트에서 수행된다. HPC는 CD43/CD34 세포와 CFU의 존재에 의해 정량화된다.
[0079] 3D HPC 분화: 세포를 서브컨플루언트 iPSC에서 분리하여 5 uM 블레비스타틴 또는 1 μM H1152가 보충된 무혈청 합성 (SFD) 배지의 존재하에 스피너 플라스크에 25만 내지 50만 세포/ml의 밀도로 플레이팅한다. 플레이팅 후 24시간에 50ng/ml의 BMP4, VEGF 및 FGF2가 보충된 SFD 배지로 교체하였다. 분화 과정 5일째에 세포를 50ng/ml Flt-3 리간드, SCF, TP0, IL3 및 IL6가 포함된 배지에 5-10 U/ml의 헤파린과 함께 위치시킨다. 세포는 분화 공정 전반에 걸쳐 48시간 마다 공급하였다. 전체 공정은 저산소 조건하에서 수행하였다. HPC는 CD43/CD34에 의해 정량화한다. HPC는 CD34 비드를 사용하여 분류된 MACS이다.
B. 유전자 파괴
[0080] 특정 양상에서, TREM2, MeCP2 및/또는 SCNA 유전자 발현, 활성 또는 기능은 PSC(예를 들어, ESC 또는 iPSC)와 같은 세포에서 파괴된다. 일부 구현예에서, 유전자 파괴는 유전자 내 파괴, 예를 들어, 녹-아웃, 삽입, 미스센스 또는 프레임쉬프트 돌연변이, 예를 들어, 이중대립유전자 프레임쉬프트 돌연변이, 유전자 전부 또는 일부의 결실, 예를 들어,따라서, 하나 이상의 엑손 또는 일부, 및/또는 녹-인을 실행함에 의해 수행된다. 예를 들어, 상기 파괴는 DNA-결합 표적화된 뉴클레아제, 예를 들어, 아연 핑거 뉴클레아제(ZFN) 및 전사 활성화인자 유사 이펙터 뉴클레아제 (TALEN), 및 RNA-가이드된 뉴클레아제, 예를 들어, CRlSPR-연합된 뉴클레아제 (Cas)를 포함하고, 구체적으로 유전자 또는 이의 일부의 서열에 표적화되도록 디자인된 서열 특이적 또는 표적화된 뉴클레아제에 의해 실행될 수 있다.
[0081] 일부 구현예에서, 유전자의 발현, 활성 및/또는 기능의 파괴는 유전자를 파괴함에 의해 수행된다. 일부 양상에서, 유전자는 이의 발현이 유전자 파괴의 부재 또는 파괴를 수행하기 위해 도입된 성분들의 부재하의 발현과 비교하여 적어도 또는 약 20, 30, 또는 40%, 일반적으로 적어도 또는 약 50, 60, 70, 80, 90, 또는 95%까지 감소되도록 파괴된다.
[0082] 일부 구현예에서, 상기 파괴는 유전자의 발현이 후기 시점에 회복되도록 일시적이거나 가역적이다. 다른 구현예에서, 상기 파괴는 가역적이거나 일시적이지 않고, 예를 들어, 영구적이다.
[0083] 일부 구현예에서, 유전자 파괴는 전형적으로 표적화된 방식으로 유전자 내 하나 이상의 이중 가닥 파열 및/또는 하나 이상의 단일 가닥 파열의 유도에 의해 수행된다. 일부 구현예에서, 이중 가닥 또는 단일 가닥 파열은 뉴클레아제, 예를 들어, 엔도뉴클레아제, 예를 들어, 유전자-표적화된 뉴클레아제에 의해 수행된다. 일부 양상에서, 상기 파열은 유전자의 암호화 영역 내, 예를 들어, 엑손내 유도된다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 상기 유도는 암호화 영역의 N-말단 부위 부근에서, 예를 들어, 제1 엑손내, 제2 엑손 내 또는 후속 엑손내에서 일어난다.
[0084] 일부 양상에서, 이중 가닥 또는 단일 가닥 파열은 예를 들어, 비-상동성 말단-접합 (NHEJ) 또는 상동성-지시된 복구(HDR)에 의해 세포성 복구 공정을 통해 복구를 진행한다. 일부 양상에서, 상기 복구 공정은 오류가 발생하기 용이하고, 유전자의 완전한 녹아웃을 유도할 수 있는, 프레임 전환 돌연변이, 예를 들어, 양대립유전자 프레임 전환 돌연변이와 같은 유전자의 파괴를 유도한다. 예를 들어, 일부 양상에서, 상기 파괴는 결실, 돌연변이 및/또는 삽입을 유도함을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 파괴는 조기 정지 코돈의 존재를 유도한다. 일부 양상에서, 삽입, 결실, 전좌, 프레임전환 돌연변이 및/또는 미성숙한 중지 코돈의 존재는 유전자의 발현, 활성 및/또는 기능의 파괴를 유도한다.
[0085] 일부 구현예에서, 유전자 파괴는 예를 들어, RNA 간섭 (RNAi), 짧은 간섭 RNA (siRNA), 짧은 헤어핀 (shRNA)에 의한 안티센스 기술을 사용하여 성취되고/되거나 리보자임을 사용하여 유전자의 발현을 선택적으로 서프레싱하거나 리프레싱한다. siRNA 기술은 유전자로부터 전사되는 mRNA의 뉴클레오타이드 서열과 상동성인 서열 및 상기 뉴클레오타이드 서열과 상보적인 서열을 갖는 이중 가닥 RNA 분자를 사용하는 RNAi이다. siRNA는 일반적으로 유전자로부터 전사되는 mRNA의 하나의 영역과 상동성/상보성이거나 상이한 영역과 상동성/상보성인 다수의 RNA 분자를 포함하는 siRNA일 수 있다. 일부 양상에서, siRNA는 폴리시스트론성 작제물에 포함된다. 특정 양상에서, 상기 siRNA는 내인성 mRNA로부터 야생형 및 돌연변이체 단백질 해독을 둘다 억제한다.
[0086] 일부 구현예에서, 상기 파괴는 유전자에 특이적으로 결합하거나 이에 하이브리드화하는, DNA-표적화 분자, 예를 들어, DNA-결합 단백질 또는 DNA-결합 핵산, 또는 복합체, 화합물 또는 이를 함유하는 조성물을 사용하여 성취된다. 일부 구현예에서, DNA-표적화 분자는 DNA-결합 도메인, 예를 들어, 아연 핑거 단백질(ZFP) DNA-결합 도메인, 전사 활성화인자-유사 단백질 (TAL) 또는 TAL 이펙터 (TALE) DNA-결합 도메인, 클러스터링된 규칙적 상호 분산된 팔린드롬 반복체 (CRISPR) DNA-결합 도메인, 또는 메가뉴클레아제로부터의 DNA-결합 도메인을 포함한다. 아연 핑거, TALE, 및 CRISPR 시스템 결합 도메인은 예를 들어, 천연적으로 존재하는 아연 핑거 또는 TALE 단백질의 인지 나선 영역의 가공 (하나 이상의 아미노산을 변경하는)을 통해 소정의 뉴클레오타이드 서열에 결합하도록 가공될 수 있다. 가공된 DNA 결합 단백질(아연 핑거 또는 TALE)은 천연적으로 존재하지 않는 단백질이다. 디자인을 위한 합리적 기준에는 기존 ZFP 및/또는 TALE 디자인의 정보와 결합 데이터를 저장하는 데이터베이스에서 정보를 처리하기위한 대체 규칙 및 컴퓨터 알고리즘의 적용이 포함된다. 예를 들어, 미국 특허 제6,140,081호; 제6,453,242호; 및 제6,534,261호를 참조하고; 또한 WO 98/53058; WO 98/53059; WO 98/53060; WO 02/016536 및 WO 03/016496 및 미국 공개 공보 제2011/0301073호를 참조한다.
[0087] 일부 구현예에서, DNA 표적화 분자, 복합체 또는 조합은 DNA 결합 분자 및 유전자의 억제 또는 파괴를 용이하게 하는 이펙터 도메인과 같은 하나 이상의 추가 도메인을 포함한다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 유전자 파괴는 DNA 결합 단백질 및 이종성 조절 도메인 또는 이들의 기능성 단편을 포함하는 융합 단백질에 의해 수행된다. 일부 양상에서 도메인은 예를 들어 활성화제, 억제제, 공동 활성화제, 공동 억제제, 사일런서, 종양 유전자, DNA 복구 효소 및 이들의 관련 인자 및 변형제, DNA 재배열 효소 및 이들의 관련 인자 및 변형제, 염색질 관련 단백질 및 이들의 변형제 등과 같은 전사인자 도메인, 예를 들어, 키나제, 아세틸라제 및 탈아세틸라제, DNA 변형 효소, 예를 들어, 메틸트랜스퍼라제, 토포이소머라제, 헬리카제, 리가제, 키나제, 포스파타제, 폴리머라제, 엔도뉴클레아제 및 이들의 관련 인자 및 변형제를 포함한다. 예를 들어, DNA 결합 도메인과 뉴클레아제 절단 도메인의 융합에 관한 자세한 내용은 미국 특허 출원 공개번호 2005/0064474, 2006/0188987 및 2007/0218528을 이들의 전문으로 참조로 인용된다. 일부 양상에서, 추가의 도메인은 뉴클레아제 도메인이다. 따라서, 일부 구현예에서, 유전자 파괴는 뉴클레아제 및 뉴클레아제 함유 복합체 또는 융합 단백질과 같은 가공된 단백질을 사용하여 유전자 또는 게놈 편집에 의해 촉진되고 상기 단백질은 비특이적 DNA 절단 분자에 융합되거나 복합체화된 서열 특이적 DNA 결합 도메인으로 구성되어 있다.
[0088] 일부 양상에서 이들 표적화된 키메라 뉴클레아제 또는 뉴클레아제 함유 복합체는 표적화된 이중 가닥 절단 또는 단일 가닥 절단을 유도함에 의해 오류 성향의 비상동성 말단 연결(NHEJ) 및 상동성 지시된 복구(HDR)를 포함한 세포 DNA 복구 기전을 자극하여 정밀한 유전학적 변형을 수행한다. 일부 구현예에서, 뉴클레아제는 아연 핑거 뉴클레아제(ZFN), TALE 뉴클레아제(TALEN), 및 CRISPR 관련(Cas) 단백질과 같은 RNA 가이드 엔도뉴클레아제(RGEN), 또는 메가뉴클레아제와 같은 엔도뉴클레아제이다.
[0089] 일부 구현예에서, 공여자 핵산, 예를 들어, 공여자 플라스미드 또는 유전학적으로 가공된 항원 수용체를 암호화하는 핵산이 제공되고, DSB의 도입에 따른 유전자 편집 부위에서 HDR에 의해 삽입된다. 따라서, 일부 구현예에서, 유전자의 파괴 및 항원 수용체, 예를 들어, CAR의 도입은 동시에 수행되며, 이에 따라 유전자는 부분적으로 CAR-암호화 핵산의 녹인 또는 삽입에 의해 파괴된다.
[0090] 일부 구현예에서, 어떠한 공여자 핵산이 제공되지 않는다. 일부 양상에서 DSB 도입 후 NHEJ 매개 복구는 미스센스 돌연변이 또는 프레임전환을 생성하여 유전자 파괴를 유발할 수 있는 삽입 또는 결실 돌연변이를 초래한다.
1. ZFP 및 ZFN
[0091] 일부 구현예에서, DNA-표적화 분자는 엔도뉴클레아제와 같은 이펙터 단백질에 융합된 하나 이상의 아연 핑거 단백질 (ZFP) 또는 전사 활성화인자-유사 단백질 (TAL)과 같은 DNA-결합 단백질을 포함한다. 예는 ZFN, TALE, 및 TALEN을 포함한다.
[0092] 일부 구현예에서, DNA-표적화 분자는 하나 이상의 아연-핑거 단백질 (ZFP) 또는 서열-특이적 방식으로 DNA에 결합하는 이의 도메인을 포함한다. ZFP 또는 이의 도메인은 이의 구조가 아연 이온의 배위를 통해 안정화되는 결합 도메인 내 아미노산 서열 영역인, 하나 이상의 아연 핑거를 통해 서열-특이적 방식으로 DNA에 결합하는 대형 단백질 내 단백질 또는 도메인이다. 용어 아연 핑거 DNA 결합 단백질은 흔히 아연 핑거 단백질 또는 ZFP로서 축약된다. ZFP 중에는 개별 핑거의 어셈블리에 의해 생성되는 전형적으로 9 내지 18개 뉴클레오타이드 길이의 특이적 DNA 서열을 표적화하는 인공 ZFP 도메인이 있다.
[0093] ZFP는 단일 핑거 도메인이 대략 30개 아미노산 길이이고 단일 베터 턴의 2개 시스테인과 함께 아연을 통해 배위된 2개의 영구 히스티딘 잔기를 함유하고 2, 3, 4, 5 또는 6개 핑거를 갖는 알파 나선을 함유하는 것들을 포함한다. 일반적으로, ZFP의 서열-특이성은 아연 핑거 인지 나선 상에 4개의 나선 위치 (-1, 2, 3 및 6)에서 아미노산을 치환함에 의해 변경될 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, ZFP 또는 ZFP-함유 분자는 비-천연적으로 존재하는 것이고, 예를 들어, 선택된 표적 부위에 결합하도록 가공된다.
[0094] 일부 양상에서, MeCP2의 파괴는 유전자 내 첫 번째 표적 부위를 첫 번째 ZFP와 접촉시켜 유전자를 파괴함으로써 수행된다. 일부 구현예에서, 유전자 내 표적 부위는 6개의 핑거와 조절 도메인을 포함하는 융합 ZFP와 접촉하여 유전자의 발현을 억제한다.
[0095] 일부 구현예에서, 접촉시키는 단계는 추가로 유전자 내 제2 표적 부위를 제2 ZFP와 접촉시킴을 포함한다. 일부 양상에서, 제1 및 제2 표적 부위는 인접해 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 ZFP는 공유적으로 연결된다. 일부 양상에서 첫 번째 ZFP는 조절 도메인 또는 적어도 2개의 조절 도메인을 포함하는 융합 단백질이다.
[0096] 일부 구현예에서, 제1 및 제2 ZFP는 각각 조절 도메인을 포함하거나 각각 적어도 2개의 조절 도메인을 포함하는 융합 단백질이다. 일부 구현예에서, 조절 도메인은 전사 억제제, 전사 활성화제, 엔도뉴클레아제, 메틸 트랜스퍼라제, 히스톤 아세틸 트랜스퍼라제 또는 히스톤 데아세틸라제이다.
[0097] 일부 구현예에서, ZFP는 프로모터에 작동 가능하게 연결된 ZFP 핵산에 의해 암호화된다. 일부 양상에서, 방법은 핵산을 지질:핵산 복합체 또는 나출된 핵산에서 세포에 먼저 투여하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, ZFP는 프로모터에 작동 가능하게 연결된 ZFP 핵산을 포함하는 발현 벡터에 의해 암호화된다. 일부 구현예에서, ZFP는 유도성 프로모터에 작동 가능하게 연결된 핵산에 의해 암호화된다. 일부 구현예에서, ZFP는 약한 프로모터에 작동 가능하게 연결된 핵산에 의해 암호화된다.
[0098] 일부 구현예에서, 표적 부위는 유전자의 전사 개시 부위의 업스트림에 있다. 일부 구현예에서, 표적 부위는 유전자의 전사 개시 부위에 인접해 있다. 일부 양상에서, 표적 부위는 유전자의 전사 개시 부위의 다운스트림에 있는 RNA 폴리머라제 중단 부위에 인접해 있다.
[0099] 일부 구현예에서, DNA-표적화 분자는 아연-핑거 뉴클레아제 (ZFN)을 형성하기 위해 DNA 절단 도메인에 융합된 아연-핑거 DNA 결합 도메인이거나 이를 포함한다. 일부 구현예에서, 융합 단백질은 적어도 하나의 Type liS 제한 효소로부터 절단 도메인 (또는 절단 절반-도메인) 및 가공될 수 있거나 가공될 수 없는 하나 이상의 아연 핑거를 포함한다. 일부 구현예에서, 절단 도메인은 유형 liS 제한 엔도뉴클레아제 Fok I로부터 유래한다. Fok I는 일반적으로 하나의 가닥 상에 이의 인지 부위로부터의 9개 뉴클레오타이드 및 다른 가닥 상에 이의 인지 부위로부터 13개 뉴클레오타이드에서 DNA의 이중 가닥 절단을 촉매한다.
[00100] 일부 구현예에서, ZFN은 가공된 세포에 존재하는 유전자를 표적화한다. 일부 양상에서, ZFN은 이중 가닥 절단(DSB)을 예를 들어, 유전자의 암호화 영역 내 미리 결정된 부위에서 효율적으로 생성한다. 표적화된 일반적인 영역에는 엑손, N 말단 영역을 암호화하는 영역, 제1 엑손, 제2 엑손, 프로모터 또는 인핸서 영역을 포함한다. 일부 구현예에서, ZFN의 일시적 발현은 가공된 세포에서 표적 유전자의 매우 효율적이고 영구적인 파괴를 촉진한다. 특히, 일부 구현예에서, ZFN의 전달은 50%를 초과하는 효율로 유전자의 영구적 파괴를 초래한다.
[00101] 많은 유전자-특이적 가공된 아연 핑거는 시판되고 있다. 예를 들어, 제조원(Sangamo Biosciences (Richmond, CA, USA))은 제조원(Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA))과 협력하에 아연-핑거 작제를 위한 플랫폼 (CompoZr)을 개발하여 연구자가 아연-핑거 작제 및 확증을 함께 우회하도록 하여 수천개의 단백질에 대해 특이적으로 표적화된 아연 핑거를 제공한다(문헌참조: Gaj et al., Trends in Biotechnology, 2013, 31(7), 397-405). 일부 구현예에서, 시판되는 아연 핑거를 사용하거나 맞춤식으로 디자인된다.
2. TAL, TALE 및 TALEN
[00102] 일부 구현예에서, DNA-표적화 분자는 천연적으로 존재하거나 전사 활성화인자-유사 단백질 이펙터 (TALE) 단백질에서와 같이 가공된 (비-천연적으로 존재하는) 전사 활성화인자 유사 단백질 (TAL) DNA 결합 도메인을 포함한다. 예를 들어, 미국 특허 공개 공보 제2011/0301073호를 참조하고 이의 전문이 본원에 참조로 인용된다.
[00103] TALE DNA 결합 도메인 또는 TALE는 하나 이상의 TALE 반복체 도메인/유닛을 포함하는 폴리펩타이드이다. 반복체 도메인은 TALE의 이의 동족 표적 DNA 서열로의 결합에 관여한다. 단일 "반복체 유닛" (또한 “반복체”로서 언급됨)은 전형적으로 33 내지 35개 아미노산 길이이고 천연적으로 존재하는 TALE 단백질 내 다른 TALE 반복체 서열과 적어도 일부 서열 상동성을 나타낸다. 각각의 TALE 반복체 유닛은 전형적으로 반복체의 위치 12 및/또는 13에서 반복체 가변 이잔기(RVD)를 구성하는 1 또는 2개 DNA-결합 잔기를 포함한다. 이들 TALE의 DNA 인지를 위한 천연 (정준 (canonical)) 코드는 위치 12 및 13에서 HD 서열이 시토신 (C)로의 결합을 유도하도록 결정되었다. NG의 T로의 결합, NI의 A로의 결합, NN의 G 또는 A로의 결합 및 NO의 T로의 결합 및 비-정준 (비전형적) RVD는 또한 공지되어 있다. 미국 특허 공개 공보 제2011/0301073호를 참조한다. 일부 구현예에서, TALE는 표적 DNA 서열에 대한 특이성과 함께 TAL 어레이의 디자인에 의해 임의의 유전자에 표적화될 수 있다. 표적 서열은 일반적으로 티미딘으로 시작한다.
[00104] 일부 구현예에서, 상기 분자는 DNA 결합 엔도뉴클레아제, 예를 들어, TALE 뉴클레아제(TALEN)이다. 일부 양상에서, TALEN은 TALE로부터 유래된 DNA-결합 도메인 및 핵산 표적 서열을 절단하기 위한 뉴클레아제 촉매 도메인을 포함하는 융합 단백질이다.
[00105] 일부 구현예에서, TALEN은 유전자 내 표적 서열을 인지하고 절단한다. 일부 양상에서, DNA의 절단은 이중 가닥 파열을 유도한다. 일부 양상에서, 상기 파열은 상동성 재조합 또는 비-상동성 말단 연결 (NHEJ)의 속도를 자극한다. 일반적으로, NHEJ는 불완전 복구 공정이고 이는 흔히 절단 부위에서 DNA 서열에 대한 변화를 유도한다. 일부 양상에서, 복구 기전은 직접적인 재-연결을 통해 또는 소위 미세상동성-매개된 말단 연결을 통해 (Critchlow and Jackson, 1998) 또는 소위 마이크로상동성 매개된 말단 연결을 통해 2개의 DNA 말단에 잔류하는 것의 재연결을 포함한다. 일부 구현예에서, NHEJ를 통한 복구는 작은 삽입 또는 결실을 유도하고 이를 사용하여 유전자를 파괴하고 이로써 리프레싱할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 변형은 적어도 하나의 뉴클레오타이드의 치환, 결실 또는 첨가일 수 있다. 일부 양상에서, 절단-유도된 돌연변이유발 이벤트, 즉, NHEJ 이벤트에 연속한 돌연변이유발 이벤트가 일어난 세포는 당업계에 널리 공지된 방법에 의해 동정되고/되거나 선택될 수 있다.
[00106] 일부 구현예에서, TALE 반복체는 유전자를 특이적으로 표적화하도록 어셈블리된다. 18,740개의 사람 단백질-암호화 유전자를 표적화하는 TALEN의 라이브러리를 작제하였다. 맞춤 디자인된 TALE 어레이는 제조원(Cellectis Bioresearch (Paris, France), Transposagen Biopharmaceuticals (Lexington, KY, USA), 및 Life Technologies (Grand Island, NY, USA))을 통해 시판되고 있다.
[00107] 일부 구현예에서, TALEN은 하나 이상의 플라스미드 벡터에 의해 암호화된 트랜스 유전자로서 도입된다. 일부 양상에서, 플라스미드 벡터는 상기 벡터를 수용한 세포의 동정 및/또는 선택을 위해 제공되는 선택 마커를 함유할 수 있다.
3. RGEN (CRISPR/Cas 시스템)
[00108] 일부 구현예에서, 파괴는 RNA-가이드된 엔도뉴클레아제 (RGEN)을 통한 파괴와 같은, 하나 이상의 DNA-결합 핵산을 사용하여 수행된다. 예를 들어, 상기 파괴는 클러스터링된 규칙적으로 이격된 짧은 팔린드롬 반복체 (CRISPR) 및 CRISPR-연합 (Cas) 단백질을 사용하여 수행될 수 있다. 일반적으로, "CRISPR 시스템"은 총체적으로 Cas 유전자를 암호화하는 서열, tracr (트랜스-활성화 CRISPR) 서열(예를 들어, tracrRNA 또는 활성 부분 tracrRNA), tracr-쌍(mate) 서열 (내인성 CRISPR 시스템과 관련하여 “직접적인 반복체” 및 tracrRNA-가공된 부분 직접적인 반복체), 가이드 서열(또한, 내인성 CRISPR 시스템과 관련하여 “스페이서”로서 언급되는)), 및/또는 CRISPR 유전자좌로부터 다른 서열 및 전사체를 포함하는, CRISPR-연합 (“Cas”) 유전자의 발현에 관여하거나 이의 활성을 지시하는 전사체 및 다른 요소들을 언급한다.
[00109] CRISPR/Cas 뉴클레아제 또는 CRISPR/Cas 뉴클레아제 시스템은 뉴클레아제 기능 (예를 들어, 2개의 뉴클레아제 도메인)과 함께 DNA 및 Cas 단백질 (예를 들어, Cas9)에 서열 특이적으로 결합하는 비-암호화 RNA 분자(가이드) RNA를 포함할 수 있다. CRISPR 시스템의 하나 이상의 요소들은 예를 들어, 내인성 CRISPR 시스템을 포함하는 특정 유기체, 예를 들어, 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes)로부터 유래된 I형, II형, 또는 III형 CRISPR 시스템으로부터 유래할 수 있다.
[00110] 일부 양상에서, Cas 뉴클레아제 및 gRNA (표적 서열 및 고정된 tracrRNA에 특이적인 crRNA의 융합을 포함하는)는 세포에 도입한다. 일반적으로, gRNA의 5’ 말단에서 표적 부위는 Cas 뉴클레아제를 상보성 염기 쌍형성을 사용하여 표적 부위, 예를 들어, 유전자에 표적화시킨다. 표적 부위는 전형적으로 NGG 또는 NAG와 같은, 프로토스페이서 인접 모티프 (PAM) 서열의 바로 5’ 위치를 기준으로 선택될 수 있다. 이와 관련하여, gRNA는 가이드 RNA의 처음 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 14, 12, 11, 또는 10개의 뉴클레오타이드를 표적 DNA 서열에 상응하도록 변형시킴에 의해 목적하는 서열에 표적화된다. 일반적으로, CRISPR 시스템은 표적 서열의 부위에서 CRISPR 복합체의 형성을 촉진시키는 요소들에 의해 특징화된다. 전형적으로, "표적 서열"은 일반적으로 가이드 서열이 상보성을 갖도록 디자인된 서열을 언급하고, 여기서, 표적 서열과 가이드 서열 간의 하이브리드화는 CRISPR 복합체의 형성을 촉진시킨다. 완전한 상보성은 필수적으로 요구되지 않고, 단, 하이브리드화를 유발하고 CRISPR 복합체의 형성을 촉진시키기에 충분한 상보성이 있다.
[00111] CRISPR 시스템은 표적 부위에서 이중 가닥 절단 (DSB)에 이어서 본원에 논의된 바와 같은 붕괴를 유도할 수 있다. 다른 구현예에서, “닉카제”로 간주되는 Cas9 변이체를 사용하여 표적 부위에서 단일 가닥을 닉킹(nick)한다. 쌍 형성 닉카제를 사용하여, 예를 들어, 각각 닉의 동시 도입시, 5’ 오버행이 도입되도록 하는 한쌍의 상이한 gRNA 표적화 서열에 의해 지시되는 특이성을 개선시킬 수 있다. 다른 구현예에서, 촉매적 불활성 Cas9는 전사 리프레서 또는 활성화인자와 같은 이종성 이펙터 도메인에 융합되어 유전자 발현에 영향을 미친다.
[00112] 표적 서열은 DNA 또는 RNA 폴리뉴클레오타이드와 같은 임의의 폴리뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 표적 서열은 세포의 핵 또는 세포질에, 예를 들어, 세포의 기관 내 위치할 수 있다. 일반적으로, 표적 서열을 포함하는 표적화된 유전자좌로의 재조합을 위해 사용될 수 있는 서열 또는 주형은 "편집 주형" 또는 "편집 폴리뉴클레오타이드" 또는 "편집 서열"로서 언급된다. 일부 양상에서, 외인성 주형 폴리뉴클레오타이드는 편집 주형으로서 언급될 수 있다. 일부 양상에서, 재조합은 상동성 재조합이다.
[00113] 전형적으로, 내인성 CRISPR 시스템과 관련하여, CRISPR 복합체 (표적 서열에 하이브리드화되고 하나 이상의 Cas 단백질과 복합체화된 가이드 서열을 포함하는)의 형성은 표적 서열에서 또는 이의 부근에서 (예를 들어, 이로부터 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50개 이상의 염기쌍 내) 하나의 가닥 또는 가닥 둘다의 절단을 유도한다. 야생형 tracr 서열 전부 또는 일부 (예를 들어, 야생형 tracr 서열의 약 또는 약 20, 26, 32, 45, 48, 54, 63, 67, 85, 또는 이상의 뉴클레오타이드)를 포함할 수 있거나 이들로 이루어질 수 있는 tracr 서열은 또한 예를 들어, tracr 서열의 적어도 일부를 가이드 서열에 작동적으로 연결된 tracr 쌍 서열의 전부 또는 일부에 하이브리드화함에 의해 CRISPR 복합체의 일부를 형성할 수 있다. tracr 서열은 하이브리드화하고 CRISPR 복합체의 형성에 관여하는 tracr 쌍 서열에 충분한 상보성, 예를 들어, 최적으로 정렬되는 경우 tracr 쌍 서열의 길이를 따라 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%또는 99%의 서열 상보성을 갖는다.
[00114] CRISPR 시스템의 하나 이상의 요소들의 발현을 구동시키는 하나 이상의 벡터는 세포에 도입되어 CRISPR 시스템의 요소들의 발현이 하나 이상의 표적 부위에서 CRISRR 복합체의 형성을 지시할 수 있다. 성분들은 또한 단백질 및/또는 RNA로서 세포에 전달될 수 있다. 예를 들어, Cas 효소, tracr-쌍 서열에 연결된 가이드 서열 및 tracr 서열은 각각 별도의 벡터 상에 별도의 조절 요소들에 작동적으로 연결될 수 있다. 대안적으로, 동일하거나 상이한 조절 요소들로부터 발현되는 2개 이상의 요소들은 제1 벡터에 포함되지 않은 CRISPR 시스템의 임의의 성분들을 제공하는 하나 이상의 추가의 벡터와 함께 단일 벡터에 조합될 수 있다. 벡터는 제한 엔도뉴클레아제 인지 서열 (또한 “클로닝 부위”로서 언급되는)과 같은 하나 이상의 삽입 부위를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 삽입 부위는 하나 이상의 벡터의 하나 이상의 서열 요소들의 업스트림 및/또는 다운스트림에 위치한다. 다수의 상이한 가이드 서열이 사용되는 경우, 단일 발현 작제물은 세포 내 다수의 상이한 상응하는 표적 서열에 CRISPR 활성을 표적화하기 위해 사용될 수 있다.
[00115] 벡터는 Cas 단백질과 같은 CRISPR 효소를 암호화하는 효소-암호화 서열에 작동적으로 연결된 조절 요소를 포함할 수 있다. Cas 단백질의 비제한적인 예는 Cas1, Cas1B, Cas2, Cas3, Cas4, Cas5, Cas6, Cas7, Cas8, Cas9 (또한 Csn1 및 Csx12로서 공지된), Cas10, Csy1, Csy2, Csy3, Cse1, Cse2, Csc1, Csc2, Csa5, Csn2, Csm2, Csm3, Csm4, Csm5, Csm6, Cmr1, Cmr3, Cmr4, Cmr5, Cmr6, Csb1, Csb2, Csb3, Csx17, Csx14, Csx10, Csx16, CsaX, Csx3, Csx1, Csx15, Csfl, Csf2, Csf3, Csf4, 이의 상동체 또는 이의 변형된 버젼을 포함한다. 이들 효소는 공지되어 있고; 예를 들어, 에스. 피오게네스 Cas9 단백질의 아미노산 서열은 승인 번호 Q99ZW2하에 SwissProt 데이터베이스에서 발견될 수 있다.
[00116] CRISPR 효소는 Cas9 (예를 들어, 에스. 피오게네스로부터 또는 에스. 뉴모니아로부터)일 수 있다. CRISPR 효소는 예를 들어, 표적 서열 내 및/또는 표적 서열의 보체 내, 표적 서열의 위치에서 가닥 하나 또는 가닥 둘다의 절단을 지시할 수 있다. 상기 벡터는 상응하는 야생형 효소와 관련하여 돌연변이된 CRISPR 효소를 암호화하여 상기 돌연변이된 CRISPR 효소는 표적 서열을 함유하는 표적 폴리뉴클레오타이드의 가닥 하나 또는 가닥 둘다를 절단하는 능력이 부재일 수 있다. 예를 들어, 에스. 피오게네스로부터의 Cas9의 RuvC I 촉매 도메인에서 아스파르테이트 대 알라닌 치환 (D10A)은 가닥 둘다를 절단하는 뉴클레아제로부터 닉카제 (단일 가닥을 절단하는)로 Cas9를 전환시킨다. 일부 구현예에서, Cas9 닉카제는 가이드 서열(들), 예를 들어, 각각 DNA 표적의 센스 및 안티센스 가닥을 표적화하는 2개의 가이드 서열과 조합하여 사용될 수 있다. 상기 조합은 가닥 둘다를 닉킹하도록 하고 NHEJ 또는 HDR을 유도하기 위해 사용된다.
[00117] 일부 구현예에서, CRISPR 효소를 암호화하는 효소 암호화 서열은 특정 세포에서, 예를 들어, 진핵 세포에서의 발현을 위해 코돈 최적화되어 있다. 진핵 세포는 특정 유기체, 예를 들어, 사람, 마우스, 래트, 토끼, 개 또는 비-사람 영장류를 포함하는 포유동물의 세포이거나 이들로부터 유래된 세포일 수 있다. 일반적으로, 코돈 최적화는 고유 서열의 적어도 하나의 코돈을 고유 아미노산 서열을 유지하면서 숙주 세포의 유전자에서 보다 흔하게 또는 가능 흔하게 사용되는 코돈으로 대체함에 의해 관심 대상의 숙주 세포에서 증진된 발현을 위해 핵산 서열을 변형시키는 공정을 언급한다. 다양한 종은 특정 아미노산의 특정 코돈에 대해 특정 편향을 나타낸다. 코돈 편향(유기체 간의 코돈 용법에서의 차이)은 흔히 전령 RNA (mRNA)의 해독 효율과 상호관련되고, 이는 이어서 무엇 보다 해독될 코돈의 성질 및 특정 운반 RNA (tRNA) 분자의 가용성에 의존하는 것으로 사료된다. 세포에서 선택된 tRNA의 우세는 일반적으로 펩타이드 합성에서 가장 흔하게 사용되는 코돈을 반영한다. 따라서, 유전자들은 코돈 최적화를 기준으로 소정의 유기체에서 최적의 유전자 발현을 위해 조정될 수 있다.
[00118] 일반적으로, 가이드 서열은 표적 서열과 하이브리드화하고 CRISPR 복합체의 표적 서열로의 서열-특이적 결합을 지시하기에 충분히 표적 폴리뉴클레오타이드 서열과 상보성을 갖는 임의의 폴리뉴클레오타이드 서열이다. 일부 구현예에서, 가이드 서열과 이의 상응하는 표적 서열 간의 상보성 정도는 적합한 정렬 알고리즘을 사용하여 최적으로 정렬되는 경우 약 또는 약 50%, 60%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97.5%, 99%이상이다.
[00119] 최적의 정렬은 서열을 정렬시키기위한 임의의 적합한 알고리듬을 사용하여 결정될 수 있고 상기 알고리즘의 비제한적인 예는 스미스-워터맨 (Smith-Waterman) 알고리즘, 니들맨-운쉬(Needleman-Wunsch) 알고리즘, 버로우-휠러 트랜스폼 (Burrows-Wheeler Transform)을 기반으로 하는 알고리즘 (예를 들어, 버로우 휠러 얼라이너(Burrows Wheeler Aligner), 클러스탈 더블유 (Clustal W), 클러스탈 엑스(Clustal X), BLAT, 노보얼라인(Novoalign) (Novocraft Technologies, ELAND (Illumina, San Diego, Calif.), SOAP (soap.genomics.org.cn에서 가용한), 및 Maq (maq.sourceforge.net에서 가용한)를 포함한다.
[00120] CRISPR 효소는 하나 이상의 이종성 단백질 도메인을 포함하는 융합 단백질의 일부일 수 있다. CRISPR 효소 융합 단백질은 임의의 추가의 단백질 서열 및 임의로 임의의 2개의 도메인 사이의 링커 서열을 포함할 수 있다. CRISPR 효소에 융합될 수 있는 단백질 도메인의 예는 제한 없이, 에피토프 태그, 리포터 유전자 서열, 및 하기의 활성 중 하나 이상을 갖는 단백질 도메인을 포함한다: 메틸라제 활성, 데메틸라제 활성, 전사 활성화 활성, 전사 억제 활성, 전사 방출 인자 활성, 히스톤 변형 활성, RNA 절단 활성 및 핵산 결합 활성. 에피토프 태그의 비제한적인 예는 히스티딘 (His) 태그, V5 태그, FLAG 태그, 인플루엔자 헤마글루티닌 (HA) 태그, Myc 태그, VSV-G 태그, 및 티오레독신 (Trx) 태그를 포함한다. 리포터 유전자의 예는 글루타티온-5-트랜스퍼라제 (GST), 서양고추냉이 퍼옥시다제 (HRP), 클로람페니콜 아세틸트랜스퍼라제 (CAT) 베타 갈락토시다제, 베타-글루쿠로니다제, 루시퍼라제, 녹색 형광성 단백질 (GFP), HcRed, DsRed, 시안(cyan) 형광성 단백질 (CFP), 황색 형광성 단백질 (YFP), 및 청색 형광 단백질 (BFP)를 포함하는 자가형광 단백질을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. CRISPR 효소는 말토스 결합 단백질 (MBP), S-태그, Lex A DNA 결합 도메인 (DBD) 융합체, GAL4A DNA 결합 도메인 융합체 및 헤르페스 심플렉스 바이러스 (HSV) BP 16 단백질 융합체를 포함하지만 이에 제한되지 않는, DNA 분자에 결합하거나 다른 세포 분자에 결합하는 단백질 또는 단백질의 단편을 암호화하는 유전자 서열에 융합될 수 있다.
C. 하전된 세포 표면
[00121] 일부 구현예에서, 본원 개시내용은 세포 배양을 위한 하전된 표면에 관한 것이다. 하전된 표면은 아민 표면 또는 질소 함유 작용 그룹과 같이 양으로 하전되거나 카복실 표면 또는 산소 함유 작용 그룹과 같이 음으로 하전될 수 있다. 세포 표면을 처리하여 배양 용기의 표면 전하를 변경할 수 있다.
[00122] 일부 양상에서, 표면은 중성으로 하전되고, 예를 들어, 표면은 음으로 하전되고 양으로 하전된 작용 그룹을 포함한다. 예를 들어, CORNING PRIMARIA® 표면은 폴리스티렌 표면상에 산소 함유(음전하) 및 질소 함유(양전하) 작용 그룹의 독특한 혼합물을 특성으로 한다. 상기 표면은 기존 TC 표면에서 배양할 때 부착력이 불량하거나 분화 잠재력이 제한될 수 있는 세포의 성장을 지원한다. 일부 양상에서, 표면은 ULA 표면 코팅을 포함한다. 예를 들어, 코닝의 초저부착 표면은 친수성 및 중성으로 하전된 공유 결합 하이드로겔 층이다. 단백질 및 기타 생분자는 소수성 또는 이온 상호작용을 통해 폴리스티렌 표면에 수동적으로 흡착되므로 상기 하이드로겔은 이러한 힘을 통해 비특이적 고정화를 자연적으로 억제하여 후속 세포 부착을 억제한다. 상기 표면은 매우 안정적이고 세포 독성이 없고 생물학적으로 불활성이며 분해되지 않는다. HPC로부터의 미세아교세포 생성을 지원할 수 있는 다른 예는 다음을 포함한다: Corning CellBIND 배양(미국 특허 6,617,152)은 고에너지 마이크로파 플라즈마를 사용하여 폴리스티렌 표면에 더 많은 산소를 혼입하여 기존 플라즈마 또는 코로나 방전 처리된 표면에 비해 친수성(습윤성)이 되게함과 동시에 표면의 안정성을 증가시킨다. Corning Synthemax 자가 코팅 기질은 RGD 모티프와 플랭킹 서열을 포함하는 독특한 무동물성 합성 비트로넥틴 기반 펩타이드이다. 합성 펩타이드는 최적의 세포 결합 및 신호 전달을 위해 펩타이드를 수동적으로 코팅하고 배향하며 제시하기 위해 중합체 백본에 공유 결합된다.
[00123] 세포 배양 표면은 플라즈마 중합된 필름으로 코팅할 수 있다. 플라즈마 중합의 공급원은 하나 이상의 단량체이다. 유용한 중합 가능한 단량체는 올레핀 아민, 할로겐화 올레핀, 올레핀 카복실산 및 카복실레이트, 올레핀 니트릴 화합물, 산소화 올레핀 및 올레핀 탄화수소와 같은 불포화 유기 화합물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 올레핀은 비닐 및 알릴 형태를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 사이클로헥산, 사이클로펜탄 및 사이클로프로판과 같은 사이클릭 화합물이 사용될 수 있다.
[00124] 당업자가 인지하는 바와 같이, 다양한 플라즈마 중합 기술은 세포 배양 표면 상에 하나 이상의 단량체를 침착시키기 위해 활용될 수 있다. 바람직하게는, 양으로 하전된 중합된 필름이 표면상에 침착된다. 당업자가 인지하는 바와 같이, 플라즈마 중합된 표면은 함께 사용되는 단백질에 따라 음전하를 가질 수 있다. 아민은 중합체의 단량체 공급원으로 사용하는 것이 바람직하다. 일부 구현예에서, 플라즈마 중합된 단량체는 플라즈마 공급원을 사용하여 가스 단량체의 중합을 개시하고 배양 용기 상에 얇은 중합체 필름이 침착되도록 에너지를 제공하는 가스 방전을 생성하여 만들어진다. 사이클릭 화합물이 활용될 수 있고 이는 글로우 방전 방법에 의해 가스 플라즈마를 포함할 수 있다. 예를 들어 1,2-디아미노사이클로헥산과 같은 이러한 사이클릭 화합물의 유도체도 일반적으로 가스 플라즈마에서 중합할 수 있다.
[00125] 중합가능한 단량체의 혼합물이 사용될 수 있다. 추가로 중합 가능한 단량체는 일반적으로 그 자체로 중합 가능한 것으로 간주되지 않는 다른 가스(예를 들어, 아르곤, 질소 및 수소)와 블렌딩될 수 있다.
[00126] 접착 배양을 위해 유용한 임의의 배양 용기가 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 본원 개시내용에 의해 고려되는 바람직한 세포 배양 용기 구성은 다중웰 플레이트(예를 들어, 6웰, 12웰 및 24웰 플레이트), 디쉬(예를 들어, 페트리 디쉬), 시험관, 배양 플라스크, 롤러병, 튜브 또는 진탕 플라스크 등을 포함한다.
[00127] 세포 배양 표면용 재료는 플라스틱(예를 들어, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카보네이트); 유리; 미세 다공성 필터(예를 들어, 셀룰로스, 나일론, 유리 섬유, 폴리에스테르, 폴리카보네이트); 배치 또는 연속 세포 배양 또는 유전학적 가공(예를 들어, 생물반응기)에 사용되는, 중공 섬유 튜브 또는 마이크로 운반 비드를 포함하는 생물반응기용 재료; 폴리테트라플루오로에틸렌(Teflon®), 세라믹 및 관련 중합체 재료를 포함할 수 있다.
[00128] 특정 양상에서, 세포 배양물에는 라미닌, 피브로넥틴, 비트로넥틴, MATRIGEL™, 테나신, 엔탁틴, 트롬보스폰딘, 엘라스틴, 겔라틴, 콜라겐, 피브릴린, 메로신, 앵커린, 콘드로넥틴, 연결 단백질, 골 시알로단백질, 오스테오칼신, 오스테오폰틴, 에피넥틴, 히알루로넥틴, 운둘린, 에필리그린 및 칼리닌 같은 임의의 세포 외 매트릭스 단백질이 없거나 본질적으로 없다.
D. HPC의 미세아교세포로의 분화
[00129] 미세아교세포는 뇌 발달, 항상성 유지, 면역 조절에 중요한 역할을 수행하는 중추 신경계의 선천성 면역 세포이다. 이들은 사람의 태아 및 1차 조직에서 획득하기 어렵다. 특정 구현예에서, 본 방법은 정의된 조건 하에서 에피좀적으로 재프로그래밍된 HPC로부터 사람 iPSC 유래 미세아교세포(iMGL)의 생성, 특징화 및 동결 보존을 기재한다. 동결 보존된 iMGL은 순도를 유지하고 면역 조절 사이토킨과 식세포작용 pHrodo 적색 표지화된 세균 바이오 입자 및 아밀로이드 베타 응집체를 분비한다. 본질적으로 무한한 양의 iMGL을 생산할 수 있는 능력은 정상 및 질환 상태에서의 미세아교세포의 역할에 대한 사람 신경과학 연구를 가속화할 수 있는 큰 전망을 갖고 있다.　
[00130] 예시적인 방법에서, 신선하거나 동결 보존된 HPC를 해동하고 FLT-3 리간드 및 IL-3을 포함하는 미세아교세포 분화 배지에서 플레이팅한다. 세포는 10-50K/cm2의 밀도, 예를 들어, 20-35K/cm2로 플레이팅할 수 있다. 미세아교세포 분화 배지는 IL-34, TGFβ1 또는 M-CSF(MDM)를 포함할 수 있다. 배양은 MATRIGEL™ 코팅 플레이트 또는 프리마리아 플레이트 또는 초저부착 플레이트와 같은 하전 표면, 조직 배양 플레이트(TC) 또는 비조직 배양 플레이트(Non-TC)에서 수행될 수 있고 96 웰 플레이트(예를 들어, 웰당 200 μl 미세아교세포 분화 배지)와 같이 처리량이 높을 수 있다. 세포는 분화 23일 후 2X 미세아교세포 분화 배지(MDM)를 웰당 50μl의 배지로 48시간마다 절반씩 공급할 수 있다. 특정 양상에서, 분화는 ECM 단백질, 예를 들어, MATRIGEL®의 부재하에 수행된다. 23일째에 냉각 PBS로 세포를 수거하고 자동화된 세포 계수기를 사용하여 총 생존 세포 수를 정량화한다. 세포는 CD11b, CD11c, CD45, CD33, TREM-2의 표면 발현과 TREM-2, IBA, CX3CR1, P2RY12 및 TMEM119의 세포내 발현에 대해 염색된다.
[00131] 특정 양상에서, 본 발명의 미세아교세포는 APOE3/3(건강한) 또는 APOe4/4(알츠하이머) 배경의 존재하에 CD33 대립유전자 rs12459419 T를 보유한 대상체와 APOE3/3(건강한) 또는 APOe4/4(알츠하이머) 배경의 존재하에 CD33 대립유전자 rs12459419 T를 갖는 대상체로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된 iPSC에서 유래하였다. 다른 양상에서, CD33 대립유전자 변이체 미세아교세포는 보호 CD33 대립유전자 rs12459419 T 대립유전자 또는 비보호 CD33 대립유전자 rs12459419 C 대립유전자를 포함하도록 유전학적으로 가공된 iPSC로부터 분화될 수 있다. 본원의 미세아교세포는 신경변성 질환에서 관심 대상의 다른 보호 또는 비보호 대립유전자를 포함할 수 있다. 미세아교세포는 동질적으로 가공된 동결 보존된 미세아교세포일 수 있다.
E. 분화 배지
[00132] 세포는 각각의 특정 세포 집단의 성장을 지원하는데 필요한 영양분으로 배양될 수 있다. 일반적으로 세포는 탄소 공급원, 질소 공급원, 완충액을 포함한 성장 배지에서 배양하여 pH를 유지한다. 배지는 지방산 또는 지질, 아미노산 (예를 들어, 비필수 아미노산), 비타민(들), 성장 인자, 사이토킨, 항산화제 물질, 피루브산, 완충제 pH 지시제 및 무기염을 포함할 수도 있다. 전형적인 증식 배지는 줄기 세포 성장을 향상시키기 위해 다양한 영양분, 예를 들어 비필수 아미노산 및 비타민이 보충된 최소 필수 배지, 예를 들어 둘베코의 변형된 이글 배지 (DMEM) 또는 ESSENTIAL 8™ (E8™) 배지를 포함한다. 최소 필수 배지의 예로는, 이에 제한되지는 않지만, 최소 필수 배지 이글 (MEM) 알파 배지, 둘베코의 변형된 이글 배지 (DMEM), RPMI-1640 배지, 199 배지 및 F12 배지를 포함한다. 추가로, 최소 필수 배지는 말, 송아지 또는 소태아 혈청과 같은 첨가물로 보충될 수 있다. 다르게는, 배지는 무혈청일 수 있다. 다른 경우에 있어서, 증식 배지는 본원에서 배양액 중에서 줄기 세포와 같은 미분화 세포를 성장시켜 유지하는데 최적화된 무혈청 제제로 지칭되는 “녹아웃 혈청 대체물”을 포함할 수 있다. KNOCKOUT™ 혈청 대체물은, 예를 들어, 본원에 참고로 포함되는 미국 특허출원 2002/0076747호에 개시되어 있다. 바람직하게는, PSC는 완전 합성되고 피더가 없는 배지 중에서 배양한다.
[00133] 일부 구현예에서, 배지는 혈청에 대한 임의의 대체물을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 혈청에 대한 대용물로는 알부민 (예를 들어, 지질이 풍부한 알부민, 알부민 대체물, 예를 들어 재조합 알부민, 식물성 전분, 덱스트란 및 단백질 가수분해산물), 트랜스페린 (또는 다른 철 운반체), 지방산, 인슐린, 콜라겐 전구체, 미량원소, 2-머캅토에탄올, 3'-티올글리세롤, 또는 이의 균등물을 적절하게 포함하는 물질을 포함할 수 있다. 혈청에 대한 대체물은 예를 들어 국제특허공보 WO 98/30679호에 개시된 방법에 의해 제조될 수 있다. 다르게는, 보다 편리함을 위해 임의의 임의의 시판되는 물질이 사용될 수 있다. 시판되는 물질로는 KNOCKOUT™ 혈청 대체물 (KSR), 화학적으로 합성된 지질 농축물 (Gibco) 및 GLUTAMAX™ (Gibco)을 포함한다.
[00134] 다른 배양 조건들은 적절하게 정의될 수 있다. 예를 들어, 배양 온도는 약 30 내지 40°C, 예를 들어, 적어도 또는 약 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39°C일 수 있지만, 특별히 이들에 제한되지 않는다. 한 구현예에서, 세포를 37°C에서 배양한다. CO2 농도는 약 1 내지 10%, 예를 들어, 약 2 내지 5% 또는 상기 수치에서 추론가능한 임의의 범위일 수 있다. 산소 분압은 적어도, 이하, 또는 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20%, 또는 상기 수치에서 추론가능한 임의의 범위일 수 있다.
F. 동결보존
[00135] 본원에 기재된 방법에 의해 생산된 세포는 I 단계, II 단계 또는 III 단계와 같은 공정의 어느 단계에서든 동결 보존될 수 있으며, 예를 들어 본원에 참조로 인용된 PCT 공개번호 2012/149484 A2를 참조한다. 세포는 기질과 함께 또는 기질없이 동결보존될 수 있다. 여러 구현예에서, 저장 온도는 약 -50°C 내지 약 -60°C, 약 -60°C 내지 약 -70°C, 약 -70°C 내지 약 -80°C, 약 -80°C 내지 약 -90°C, 약 -90°C 내지 약 -100°C 범위이고, 이들의 중첩 범위도 포함한다. 일부 구현예에서, 동결보존된 세포의 저장 (예를 들어, 유지)를 위해 보다 낮은 온도를 사용한다. 여러 구현예에서, 액체 질소 (또는 이와 유사한 다른 액체 냉각제)를 사용하여 세포를 저장한다. 추가의 구현예에서, 세포를 약 6시간 이상 동안 저장한다. 추가의 구현예에서, 세포를 약 72시간 저장한다. 여러 구현예에서, 세포를 48시간 내지 약 1주 저장한다. 또 다른 구현예에서, 세포를 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7주, 또는 8주 동안 저장한다. 추가의 구현예에서, 세포는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12 개월 동안 저장한다. 더 긴 시간 동안 세포를 저장할 수도 있다. 세포를 별도로 또는 본원에 개시된 임의의 기질과 같은 기질 상에서 저온보존할 수도 있다.
[00136] 일부 구현예에서, 추가의 동결보호제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 세포는 하나 이상의 동결보호제, 예를 들어 DM80, 혈청 알부민, 예를 들어 사람 또는 소 혈청 알부민을 포함하는 동결보존 용액 중에서 동결보존될 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 용액은 약 1 %, 약 1.5%, 약 2%, 약 2.5%, 약 3%, 약 4%, 약 5%, 약 6%, 약 7%, 약 8%, 약 9% 또는 약 10%의 DMSO를 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 용액은 약 1% 내지 약 3%, 약 2% 내지 약 4%, 약 3% 내지 약 5%, 약 4% 내지 약 6%, 약 5% 내지 약 7%, 약 6% 내지 약 8%, 약 7% 내지 약 9%, 또는 약 8% 내지 약 10%의 디메틸설폭시드 (DMSO) 또는 알부민을 포함한다. 구체적인 구현예에서, 상기 용액은 2.5%의 DMSO를 포함한다. 또 다른 구체적인 구현예에서, 상기 용액은 10%의 DMSO를 포함한다.
[00137] 세포는 예를 들어, 동결보존을 하는 동안 약 1 °C/분으로 냉각할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 동결보존 온도는 약 -80°C 내지 약 -180°C, 또는 약 -125°C 내지 약 -140°C이다. 일부 구현예에서, 세포는 약 1°C/분으로 냉각시키기 전에 4°C로 냉각된다. 동결보존된 세포의 사용을 위해 해동하기 전에 액체 질소의 증기상으로 해당 동결보존된 세포를 이동시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 세포가 일단 약 -80°C에 도달하면, 이들을 액체 질소 저장소로 이동시킨다. 동결보존은 제어된-속도의 동결기 (controlled-rate freezer)를 사용하여 수행될 수도 있다. 동결보존된 세포는 예를 들어, 약 25°C 내지 약 40°C의 온도에서, 전형적으로 약 37°C의 온도에서 해동될 수 있다.
III. 사용 방법
[00138] 본원의 개시내용은 몇 가지 중요한 연구, 개발 및 상업적 목적에 사용될 수 있는 미세아교세포(예를 들어, 보호 CD33 대립유전자의 유무에 관계없이)를 제공한다. 이들은 이에 한정되지 않지만, 몇 가지 거론하자면, 세포의 생체내 이식 또는 주입; 항바이러스, 세포 독성 화합물, 발암물질, 돌연변이원 성장/조절 인자, 약제학적 화합물 등의 시험관내 스크리닝; 신경변성 질환의 기전에 대한 해명; 약물 및/또는 성장 인자가 작용하는 기전에 대한 연구; 환자 내 신경 변성 질환의 진단 및 모니터링; 유전자 치료요법; 및 생물학적 활성 생성물의 제조를 포함한다.
A. 약제학적 조성물
[00139] 또한, 본원에서 본원의 세포 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 약제학적 조성물 및 제형이 제공된다.
[00140] 따라서 본 발명에 따라 대상체에 투여하기 위한 세포 조성물은 화합물을 약학적으로 사용할 수 있는 제제로의 처리를 용이하게 하는 부형제 및 보조제를 포함하는 하나 이상의 생리적으로 허용되는 담체를 사용하여 임의의 종래의 방식으로 제형화할 수 있다. 적절한 제형은 선택되는 투여 경로에 의존한다.
[00141] 본원에 기재된 바와 같은 약제학적 조성물 및 제형은 동결건조된 제형 또는 수용액 형태로, 하나 이상의 임의의 약제학적으로 허용되는 담체와 목적하는 정도의 순도를 갖는 활성 성분 (예를 들어, 세포)을 혼합함에 의해 제조할 수 있다(Remington's Pharmaceutical Sciences 22nd edition, 2012). 약제학적으로 허용되는 담체는 일반적으로 사용되는 용량 및 농도에서 수용자에게 비독성이고 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다: 완충액, 예를 들어, 포스페이트, 시트레이트, 및 다른 유기산; 아스코르브산 및 메티오닌을 포함하는 항산화제; 보존제(예를 들어, 옥타데실디메틸벤질 암모늄 클로라이드; 헥사메토늄 클로라이드; 벤즈알코늄 클로라이드; 벤즈에토늄 클로라이드; 페놀, 부틸 또는 벤질 알콜; 알킬 파라벤, 예를 들어, 메틸 또는 프로필 파라벤; 카테콜; 레소르시놀; 사이클로헥산올; 3-펜타놀; 및 m-크레졸); 저분자량 (약 10개 잔기 미만) 폴리펩타이드; 단백질, 예를 들어, 혈청 알부민, 겔라틴, 또는 면역글로불린; 친수성 중합체, 예를 들어, 폴리비닐피롤리돈; 아미노산, 예를 들어, 글라이신, 글루타민, 아스파라긴, 히스티딘, 아르기닌, 또는 라이신; 모노사카라이드, 디사카라이드, 및 글루코스, 만노스 또는 덱스트린을 포함하는 다른 탄수화물; 킬레이팅 제제, 예를 들어, EDTA; 슈가, 예를 들어, 슈크로스, 만니톨, 트레할로스 또는 소르비톨; 염-형성 역이온, 예를 들어, 나트륨; 금속 착물 (예를 들어, Zn- 단백질 착물); 및/또는 비-이온 계면활성제, 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG). 본원에서 예시적인 약제학적으로 허용되는 담체는 조직 사이의 약물 분산제, 예를 들어, 가용성 중성 -활성 하이알루로니다제 당단백질 (sHASEGP), 예를 들어, 사람 가용성 PH-20 하이알루로니다제 당단백질, 예를 들어, rHuPH20 (HYLENEX®, Baxter International, Inc.)을 추가로 포함한다. 특정 예시적인 sHASEGP, 및 rHuPH20을 포함하는 사용 방법은 미국 특허 공개 공보 제2005/0260186호 및 제2006/0104968호에 기재되어 있다. 하나의 양상에서, sHASEGP는 콘드로이티나제와 같은 하나 이상의 추가의 글리코스아미노글리카나제와 조합된다.
A. 상업적, 치료적 및 연구 목적을 위한 유통
[00142] 일부 구현예에서, 제조, 유통 또는 사용시 어느 때라도 존재하는 세포를 포함하는 시약 시스템이 제공된다. 상기 키트는 흔히 동일한 게놈을 공유하는, 미분화 만능 줄기 세포 또는 다른 분화 세포 유형과 조합하여 본원에 기재된 세포의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 각 세포 유형은 동일한 실체 또는 사업상 관계를 공유하는 서로 다른 실체들의 제어 하에, 동시에 또는 다른 시점에, 동일한 시설 내에서 또는 서로 다른 장소에서, 함께 또는 별도의 컨테이너로 팩키징될 수 있다. 약제학적 조성물은 임의로 기계 독성학과 같은 목적하는 목적에 대한 서면 지침과 함께 적절한 컨테이너에 팩키징될 수 있다.
[00143] 일부 구현예에서, 예를 들어, 세포의 생성을 위한 하나 이상의 배지 및 성분들을 포함할 수 있는 키트가 제공된다. 시약 시스템은 수성 배지 중에 또는 동결건조된 형태로 적절히 포장될 수 있다. 키트 용기의 수단으로는 일반적으로 바이알, 시험관, 플라스크, 병, 주사기, 또는 성분이 배치될 수 있는 다른 용기 수단, 바람직하게는 적절히 분취될 수 있는 다른 용기 수단 중 하나 이상을 포함한다. 키트 내에 하나 이상의 성분이 존재하는 경우, 상기 키트는 일반적으로 추가의 성분들이 별도로 배치될 수 있는 제2, 제3 또는 다른 추가의 용기들을 포함할 것이다. 그러나, 성분들을 다양하게 조합하여 하나의 바이알에 포함시킬 수도 있다. 키트의 성분들은 건조 분말로 제공될 수도 있다. 시약 및/또는 성분들이 건조 분말로 제공되는 경우, 상기 분말은 적절한 용매를 첨가하여 재구성될 수 있다. 용매는 또한 또 다른 컨테이너 수단으로 제공될 수 있는 것으로 고려된다. 본원 개시내용의 키트는 또한 전형적으로 상업적 판매를 위해 긴밀하게 밀폐된 상태로 키트 구성성분들을 포함하기 위한 수단을 포함할 것이다. 이러한 컨테이너들로는 목적하는 바이알이 보유되는 사출 성형 또는 취입 성형 플라스틱 컨테이너를 포함할 수 있다. 또한, 상기 키트는 인쇄형 또는 전자 포맷, 예를 들어 디지털 포맷의 사용 지침서를 포함할 수도 있다.
IV. 실시예
[00144] 하기의 실시예를 들어 본 발명의 바람직한 구현예를 설명한다. 당업계의 숙련자라면, 하기의 실시예에 기술된 기법들이 본 발명을 잘 수행하기 위해 본 발명자들에 의해 발견된 기법들을 대표하는 것이기 때문에, 발명의 수행에 대한 바람직한 양태를 구성하는 것으로 간주될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 당업계의 숙련자라면, 본 명세서의 내용을 고려하여, 개시된 구체적인 구현예에 있어서 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않으면서 여러가지 변화를 주어도 그와 비슷하거나 유사한 결과를 얻을 수 있다는 사실을 알 수 있을 것이다.
실시예 1 - 말기 미세아교세포의 생성 및 특징 분석
[00145] CD33은 시알산 결합 면역글로불린 유사 렉틴(Siglecs)이라는 슈퍼패밀리의 구성원을 암호화한다. 미세아교세포에서 CD33은 다른 세포 또는 병원체의 세포 상의 세포외 시알릴화된 글리칸과 결합한다. 이에 비해 세포질 도메인은 포스파티딜-이노시톨-3 키나제(PI3K)를 통해 신호 전달하여 미세아교세포 식세포작용을 약화시킨다.
[00146] 보호 CD33 대립유전자 rs12459419 T는 CD33 mRNA의 스플라이싱을 변경하여 수득된 단백질에 CD33의 시알산 결합 도메인이 결여되어 세포가 Aβ를 흡수하고 제거하는 능력을 보존하는 것으로 보고되었다. 따라서 본 연구에서는 APOE3/3(건강한) 또는 APOe4/4(알츠하이머) 배경의 존재하에 CD33 대립유전자 rs12459419 T를 보유한 미세아교세포의 식세포작용 기능을 비교한다.
[00147] 미세아교세포는 APOE3/3 대 APOE4/4 배경을 갖고 보호 대립유전자 rs12459419 T가 존재하거나 부재하의 건강한 대상체와 알츠하이머 질환 공여자로부터 유래한 iPSC에서 생성되었다. 상기 세포는 APOE 4/4 양성 공여자의 AD 발병을 예방하는 데 사용될 수 있는 보호 대립유전자 rs12459419 T의 기전을 이해하기 위해 개발되었다. 모든 공여자 샘플로부터 동결 보존된 미세아교세포는 미세아교세포 특이적 세포 마커(CD45, TREM2, CD33, P2RY12, TMEME119, CX3CR1, IBA-1)를 발현하였다(도 1).
[00148] 표 3. 보호 rs12459419의 존재 또는 부재하의 명백하게 건강한 정상 (ANH) APOE 3/3 배경.
[00149] 표 4. 보호 rs12459419의 존재 및 부재하의 APOE 4/4 배경을 갖는 알츠하이머 환자로부터의 iPSC.
[00150] 보호 CD33 대립유전자 rs12459419 T의 존재 및 부재하의 건강한 대상체 및 알츠하이머 질환을 갖는 공여자로부터의 말기 미세아교세포의 생성 및 특징 분석: 모든 iPSC는 E8 및 Matrigel을 사용하여 유지되었고 10회 계대 동안 저산소증에 적응시켰다. iPSC를 확대하여 먼저 정제된 조혈 전구세포(HPC)로 분화시켰다. HPC는 에부드 등(Ebud et al.)에 의해 기재된 프로토콜에 따라 말기 미세아교세포로 추가로 분화시키고 동결보존하였다. 해동 후 미세아교세포의 순도를 유동 세포측정기로 정량화하였다. 미세아교세포의 시험관 내 분화는 APOE 또는 CD33 상태에 영향을 받지 않았다.
[00151] 추가로, 총 적색 물체 통합 강도로 정량화된 결과, 보호 CD33 대립유전자 rs12459419 T를 보유한 미세아교세포는 아밀로이드 베타의 식세포작용 동역학이 감소한 것으로 나타났다(도 2). 세포 수로 정규화했을 때 보호 CD33 대립유전자 rs12459419를 보유한 미세아교세포는 식세포작용 동역학이 변경된 것으로 나타났다(도 8). 세포 수로 정규화하면 APOE 3/3 및 APOE 4/4 미세아교세포의 표현형 반응이 검출될 수 있게 한다. 미세아교세포를 해동하고 3일 동안 성숙시킨 후 식세포작용 검정을 위해 플레이팅하였다. 미세아교세포를 384 웰 플레이트에 웰당 5,000개의 세포로 씨딩하였다. pHrodo 표지화된 아밀로이드 베타(1μM/웰)를 플레이트에 첨가하고 웰을 2시간마다 IncuCyte S3 생존 세포 이미지화기상에서 적색 형광 총 적색 물체 통합 강도(RCU x μm2/이미지)에 대해 모니터링하였다. RCU는 IncuCyte 소프트웨어(v2019B)를 사용하여 측정 및 분석하였다. 또한 RCU를 녹색 형광으로 모니터링한 바와 같이 총 세포 수로 정규화하고 IncuCyte 소프트웨어(v2019B)를 사용하여 분석하였다. 총 세포 수로 정규화했을 때 보호 CD33(rs12459419T)을 함유한 APOE 3/3 및 APOE 4/4 둘다의 미세아교세포는 보호 CD33(rs12459419C)에 비해 pHrodo 아밀로이드 베타에 노출되었을 때 식세포작용 동역학이 증가한 것으로 밝혀졌다. 따라서 보호 CD33 대립유전자 rs12459419T는 아밀로이드 베타에 대한 이동성과 식세포작용의 안정된 상태를 유지함으로써 알츠하이머 질환에 대해 보호할 수 있다.
[00152] 미세아교세포는 환경 신호에 응답하여 M1 또는 M2 대식세포로의 분극화를 진행한다. M1 분극화된 미세아교세포는 사이토킨 인터페론-γ(IFN-γ), LPS 또는 GM-CSF에 의해 활성화되고, 종양 괴사 인자(TNF)-α 및 인터류킨(IL)-1, -6, -12, -23을 포함한 염증 촉진성 분자를 생성한다(도 3-5). IL-4, IL-13 또는 dBu-cAMP에 의해 자극된 M2 분극화는 면역 조절, 신경 보호, 조직 리모델링과 관련이 있고 병원체 또는 종양에 대한 보호 기능을 부여한다. 산화질소(NO) 또는 반응성 산소 중간체(ROI)와 같은 살미생물 및 종양 제거 시약을 생성한다.
[00153] 동결 보존된 iCell 미세아교세포를 미세아교세포 유지 배지에 플레이탕하고 3일 동안 회복시킨 후 LPS로 자극하여 미세아교세포를 M1 표현형으로 분극화하거나 IL+4 + dBu-cAMP로 자극하여 24시간 동안 M2 표현형으로 분극화하였다. 상등액은 멀티플렉스 Luminex 시스템을 사용하여 기술적으로 중복하여 검정하였다. 각 분석물 세트에 대해 각 세포주에 대해 비자극 대조군 대비 배수 변화를 계산한 다음, 보호 대립유전자를 가진 세포주와 비보호 대립유전자를 가진 세포주를 APOE3/3 또는 APOE4/4 코호트 내에서 비교하였다. 각각의 그래프는 평균 ±1 SEM을 나타낸다. 보호 대립유전자 rs12459419 T를 발현하는 미세아교세포는 APOE 4/4 배경을 갖는 AD iPSC에서 인터류킨 IL-27 및 IL-10, 케모킨 CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20 및 CCL22의 분비 및 PD-1 리간드 발현의 배수 증가를 나타냈다.
실시예 2 - CD33의 보호 효과에 기여하는 경로 및 기전
[00154] 동결 보존된 iCell 미세아교세포를 미세아교세포 유지 배지에 플레이팅하고 3일 동안 회복하도록 방치하고 RNA Seq 분석을 위해 제공하였다. 비보호 대립유전자에 비해 CD33 보호 대립유전자를 가진 iPSC 유래 미세아교세포의 전사체 프로필을 APOE3/3 및 APOE4/4 배경 둘다에서 비교하였다. 도 7a-7d의 화산(volcano) 플롯은 보정된 P ≤0.05 및 |배수 변화| ≥ 2에서 통계적으로 유의적인 차등적 발현 유전자를 청색 원으로 강조하여 보여준다(표 1). 도 7e와 7f는 APOE3/3 및 APOE4/4 배경에서 비보호 대립유전자에 대해 상향 조절 및 하향 조절된 상위 10개 유전자의 배수 변화를 보여준다.
[00155] 도 7g, 7h, 7i 및 7j에 요약된 유전자 개념 네트워크 플롯(CNET 플롯)과 점 플롯은 경로 집적(enrichment) 분석 결과를 나타낸다. GO(생물학적 공정) 용어 집적 분석은 통계적으로 유의적인(보정된 p-값 ≤ 0.05 및 |Log2FC| ≥ 2) 유전자를 사용하여 수행하였다. 점 크기는 k/n 비율("유전자 비율")을 나타내고, 여기서 k는 현재 GO 생물학적 공정(선택된 유전자 목록 내)에 관여하는 유전자의 수이고, n은 임의의 GO 용어의 참여자로 주석이 달린 유전자의 총 수이다. 점 색상은 집적 시험 p-값 (피셔(Fisher)의 정확한 시험)을 지적한다. 상기 데이터는 CD33의 보호 변이체에 의해 구동되는 많은 새로운 기전에 대한 통찰력을 보여준다.
[00156] APOE 3/3 및 APOE 4/4 미세아교세포의 예비 호흡 용량. 미세아교세포를 해동하고 Agilent Seahorse 검정을 위해 씨딩하기 전에 3일 동안 휴식을 취하였다. 미세아교세포를 PDL로 코팅된 96웰 플레이트에 웰당 20,000개의 세포를 씨딩하고 하룻밤 동안 휴식을 취하였다. 검정 당일, 배지를 Seahorse XF DMEM, 글루코스(10mM), 나트륨 피루베이트(1mM), 및 L-글루타메이트(2mM)를 포함하는 검정 배지로 교환하였다. 이어서 플레이트를 주변 CO2가 있는 37°C 항온처리기에서 1시간 동안 항온처리하였다. 제조업체의 지침에 따라 Agilent Cell Mito 스트레스 시험 키트로부터의 올리고마이신 A(10uM), FCCP(30uM), 및 로테논/안티마이신 A(5uM)의 스톡 화합물을 제조하여 XF96 센서 카트릿지의 해당 포트에 부하하였다. 샘플은 웨이브 컨트롤러 소프트웨어 팩키지가 포함된 Agilent Seahorse 분석기에서 분석하였다. 검정 후 Hoechst 핵 염료(1:1000)를 사용하여 세포 수를 결정하고 ImageXpress MetaXpress 고함량 이미지화기를 사용하여 캡처하였다. 데이터는 세포당 산소 소비율 (OCR)로 정규화하였다. 통계적 유의성은 p < 0.05에 대한 양측(two-tailed) t-시험에 의해 결정하였다. 보호(PR) CD33(rs12459419) SNP를 포함하는 (도 9a) APOE 3/3 및 (도 9b) APOE 4/4 미세아교세포는 비보호(NP) CD33(rs12459419) SNP를 포함하는 미세아교세포에 비해 통계적으로 유의적인 OCR을 나타냈다.
[00157] AD 환자의 미토콘드리아 대사 장애는 질환 표현형의 발병 및 추가 발달에 대한 세포 기전으로 제안되었다(문헌참조: Bell et al., 2020). 또한 다른 세포 유형에 비해 미세아교세포는 미토콘드리아 회전율이 낮아 미토콘드리아 기능의 손상이 세포의 질과 활동에 심각한 영향을 미친다(문헌참조: Fairley et al., 2021). 대사 결핍에 의해 개시되는 미세아교세포 반응성 부재는 알츠하이머 질환 진행 초기 단계에 수용성 및 올리고머성 A-베타가 축적되어 신경 독성 환경을 조성한다(문헌참조: Shippy et al., 2020). 보호 대립유전자 rs12459419 T와 CD33의 다른 알려진 보호 대립유전자는 APOE 4/4 양성 공여자의 AD 발병을 예방할 수 있는 것으로 나타났다. 이를 뒷받침하듯, 보호 CD33(rs12459419) SNP를 포함하는 미세아교세포는 비보호 CD33(rs12459419) SNP를 포함하는 미세아교세포보다 산소 소비율이 보다 높은 것으로 나타났다.
* * *
[00158] 본원에 개시되고 청구된 모든 방법들은 본 명세서의 내용을 고려하여 과도한 실험없이 만들어 수행할 수 있다. 본 발명의 조성물 및 방법은 바람직한 구현예의 관점에서 기술되었지만, 본 발명의 당업계의 개념, 의미 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화들을 본원에 기술된 방법들, 상기 방법의 단계들 또는 상기 방법 단계들의 순서에 적용할 수 있다는 사실은 당업계의 숙련자들에게는 명백할 것이다. 보다 구체적으로, 화학적 및 생리학적으로 모두 관련되어 있는 특정 제제의 경우 이들을 사용하여도 동일하거나 유사한 결과가 달성된다면 본원에 기술된 제제를 대체할 수 있음도 명백할 것이다. 당업계의 숙련자들에게 명백한 이러한 모든 유사한 대체물 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 정의된 본 발명의 의미, 범위 및 개념에 속하는 것으로 간주된다.
참고문헌
하기의 참고문헌들은, 본원에 기술된 내용에 대하여 예시적인 절차이거나 이를 보충하는 기타 상세한 설명을 제공하는 정도로, 본원에 참고로서 상세하게 포함된다.

Claims (72)

  1. CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 단리된 유도 만능 줄기 세포 (iPSC)-유래된 미세아교세포주.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세포주가 APOE 3/3 유전자형을 갖는, 세포주.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세포주가 APOE 4/4 유전자형을 갖는, 세포주.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 iPSC 유래 미세아교세포주의 iPSC가 건강한 공여자로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된 iPSC인, 세포주.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 iPSC-유래된 미세아교세포주의 iPSC가 알츠하이머 질환을 갖는 공여자로부터 에피좀적으로 재프로그래밍된, 세포주.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 세포주가 CD45, CD11c, CD33, CD11b, 및/또는 TREM2를 발현하는, 세포주.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세포주가 PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12, 및/또는 TMEM119를 발현하는, 세포주.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세포주가 동질성인, 세포주.
  9. 적합한 컨테이너 중에 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 세포주를 포함하는 키트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 키트가 제1 컨테이너에 CD33 rs12459419T 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주 및 제 2 컨테이너에 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주를 포함하는, 키트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 세포주가 APOE 3/3 유전자형을 갖는, 키트.
  12. 제10항에 있어서, 상기 세포주가 APOE 4/4 유전자형을 갖는, 키트.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 적합한 컨테이너에서 IFNγ, LPS, 및/또는 GM-CSF 각각을 추가로 포함하는 키트.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적합한 컨테이너에서 IL-4, IL-13 및/또는 디부틸 cAMP 각각을 추가로 포함하는 키트.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 적합한 컨테이너에서 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및/또는 PD-1 각각의 수준을 검출하기 위한 시약을 추가로 포함하는 키트.
  16. 제15항에 있어서, 상기 시약이 효소 연결된 면역흡착 검정 (ELISA) 시약으로서 추가로 한정되는, 키트.
  17. 제16항에 있어서, ELISA 플레이트를 추가로 포함하는 키트.
  18. CD33 rs12459419T 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주를 샘플과 접촉시키는 것을 포함하는 신경변성 질환을 스크리닝하기 위한 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 세포주가 APOE 3/3 유전자형을 갖는, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 세포주가 APOE 4/4 유전자형을 갖는, 방법.
  21. 제18항에 있어서, CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주를 샘플과 접촉시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  22. 제18항 또는 제21항에 있어서, 상기 CD33 rs12459419T 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세포주 및/또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC 유래 미세아교세표주가 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 세포주인, 방법.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플이 환자 샘플인, 방법.
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플이 혈액 샘플인, 방법.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및/또는 PD-1의 수준을 검출함을 추가로 포함하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22 및/또는 PD-1의 수준이 신경변성 질환의 존재 또는 부재를 지적하는, 방법.
  27. 제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신경변성 질환이 알츠하이머 질환, 파킨슨 질환, 헌팅턴 질환 또는 다발성 경화증인, 방법.
  28. 시험 화합물을 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 미세아교세포주에 도입하고 분석물 수준을 측정함을 포함하는 시험 화합물을 스크리닝하기 위한 방법.
  29. 제28항에 있어서, 아밀로이드 베타 식세포작용 기능을 측정함을 추가로 포함하는 방법.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 미세아교세포 집단이 염증 촉진(M1) 제제 또는 항염증(M2) 제제에 추가로 도입되는, 방법.
  31. 제26항에 있어서, 상기 염증 촉진 (M1) 제제가 LPS, IFNγ, 및/또는 GM-CSF인, 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 항염증(M2) 제제가 IL-4, IL-13, IL-10 및/또는 디부틸 cAMP인, 방법.
  33. 제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석물이 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및 PD-1으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  34. 제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석물이 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및/또는 PD-1인, 방법.
  35. 제33항에 있어서, IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22 및/또는 PD-1의 수준을 증가시키는 제제가 항베타 아밀로이드 제제인, 방법.
  36. 제35항에 있어서, 아밀로이드 축적을 방지하거나 감소시키는 데 효과적인 양으로 항베타 아밀로이드 제제를 대상체에게 투여하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 대상체가 APOE 4/4 양성인, 방법.
  38. 신경변성에 대한 위험에 처한 대상체를 동정하는 방법으로서, 상기 방법이 혈액 샘플에서 표 1A로부터의 적어도 10개 유전자 및 표 1B로부터의 적어도 10개 유전자의 발현 수준을 결정하는 것을 포함하고, 여기서 대조군과 비교하여 표 1A에서 유전자 발현이 감소하고 표 1B에서 유전자 발현이 증가된 대상체가 신경변성 위험에 처해 있는, 방법.
  39. 제38항에 있어서, 표 1A에서 상기 적어도 10개의 유전자가 TENM4, MTND1P23, GREM1, GPAT2, AC243772.3, CD300E, FN1, SLC1A1, TNC, 및/또는 NPPC인, 방법.
  40. 제38항에 있어서, 표 1B에서 상기 적어도 10개 유전자가 MMP2, MAG, FCER1A, CYTL1, PDCD1, ZNF90, HS3ST2, CST7, NT5DC4, 및/또는 AQP1인, 방법.
  41. 제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신경변성이 알츠하이머 질환, 파킨슨 질환, 헌팅턴 질환 또는 다발성 경화증과 관련된, 방법.
  42. 제38항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발현 수준을 결정하는 것이 역전사 정량적 실시간 PCR(RT-qPCR), 마이크로어레이 분석, Nanostring® nCounter 검정, 피코방울(picodroplet) 표적화 및 역전사 또는 RNA 서열분석을 수행하는 것을 포함하는, 방법.
  43. 제38항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 신경변성의 위험에 처한 것으로 동정된 상기 대상체에게 유효량의 치료요법을 투여하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 치료요법이 콜린에스테라제 억제제 또는 항염증 제제인, 방법.
  45. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 세포주를 다수의 후보 제제와 접촉시키고 분석물 수준을 측정함을 포함하는 치료학적 제제를 동정하기 위해 고처리량의 스크리닝을 수행하기 위한 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 분석물이 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및/또는 PD-1인, 방법.
  47. 제46항에 있어서, 아밀로이드 베타 식세포작용 기능을 측정함을 추가로 포함하는 방법.
  48. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 미세아교세포주 및 내피 세포, 주변 세포, 성상세포 및/또는 신경 전구체 세포를 포함하는 동시 배양물.
  49. 신경변성 질환의 모델로서 제48항의 동시 배양물의 용도.
  50. TREM2, CD45, CD11c, CD33, CD11b, PU.1, IBA-1, TREM2, CX3CR1, P2RY12 및/또는 TMEM119에 적어도 90% 양성인 미세아교세포 집단을 포함하는 조성물로서, 여기서 상기 미세아교세포 집단이 CD33 rs12459419T 대립유전자 또는 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC로부터 분화되는, 조성물.
  51. 제50항에 있어서, 상기 미세아교세포 집단이 CD33 rs12459419T 대립유전자를 포함하는 iPSC로부터 분화되는, 조성물.
  52. 제50항에 있어서, 상기 미세아교세포 집단이 CD33 rs12459419C 대립유전자를 포함하는 iPSC로부터 분화되는, 조성물.
  53. 제50항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세아교세포 집단이 APOE 3/3 유전자형을 갖는, 조성물.
  54. 제50항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세아교세포 집단이 APOE 4/4 유전자형을 갖는, 조성물.
  55. 신경변성에 대한 위험에 처해 있는 대상체를 동정하기 위한 제50항 내지 제54항 중 어느 한 항의 조성물의 용도.
  56. 제55항에 있어서, 위험에 처한 대상체를 동정하는 것이 혈액 샘플에서 표 1A로부터의 적어도 10개 유전자 및 표 1B로부터의 적어도 10개 유전자의 발현 수준을 결정하는 것을 포함하고, 여기서 대조군과 비교하여 표 1A에서 유전자 발현이 감소하고 표 1B에서 유전자 발현이 증가된 대상체가 신경변성 위험에 처해 있는, 용도.
  57. 제56항에 있어서, 표 1A에서 상기 적어도 10개의 유전자가 TENM4, MTND1P23, GREM1, GPAT2, AC243772.3, CD300E, FN1, SLC1A1, TNC, 및/또는 NPPC인, 용도.
  58. 제56항에 있어서, 표 1B에서 상기 적어도 10개 유전자가 MMP2, MAG, FCER1A, CYTL1, PDCD1, ZNF90, HS3ST2, CST7, NT5DC4, 및/또는 AQP1인, 용도.
  59. 제55항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신경변성이 알츠하이머 질환, 파킨슨 질환, 헌팅턴 질환 또는 다발성 경화증과 관련된, 용도.
  60. 제56항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발현 수준을 결정하는 것이 역전사 정량적 실시간 PCR(RT-qPCR), 마이크로어레이 분석, Nanostring® nCounter 검정, 피코방울 표적화 및 역전사 또는 RNA 서열분석을 수행하는 것을 포함하는, 용도.
  61. 제55항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 신경변성의 위험에 처한 것으로 동정된 상기 대상체에게 유효량의 치료요법을 투여하는 것을 추가로 포함하는, 용도.
  62. 제61항에 있어서, 상기 치료요법이 콜린에스테라제 억제제 또는 항염증 제제인, 용도.
  63. 시험 화합물을 조성물에게 도입하고, 분석물의 수준을 측정함을 포함하는 시험 화합물을 스크리닝하기 위한 제50항 내지 제54항 중 어느 한 항의 조성물의 용도.
  64. 제63항에 있어서, 아밀로이드 베타 식세포작용 기능을 측정함을 추가로 포함하는 용도.
  65. 제63항 또는 제64항에 있어서, 상기 미세아교세포 집단이 염증 촉진(M1) 제제 또는 항염증(M2) 제제에 추가로 도입되는, 용도.
  66. 제63항에 있어서, 상기 염증 촉진 (M1) 제제가 LPS, IFNγ, 및/또는 GM-CSF인, 용도.
  67. 제65항에 있어서, 상기 항염증(M2) 제제가 IL-4, IL-13, IL-10 및/또는 디부틸 cAMP인, 용도.
  68. 제63항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석물이 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및 PD-1으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 용도.
  69. 제63항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석물이 IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22, 및/또는 PD-1인, 용도.
  70. 제68항에 있어서, IL-27, IL-10, CXCL10, CXCL11, CCL1, CCL17, CCL20, CCL22 및/또는 PD-1의 수준을 증가시키는 제제가 항베타 아밀로이드 제제인, 용도.
  71. 제70항에 있어서, 아밀로이드 축적을 방지하거나 감소시키는 데 효과적인 양으로 항베타 아밀로이드 제제를 대상체에게 투여하는 것을 추가로 포함하는 용도.
  72. 제71항에 있어서, 상기 대상체가 APOE 4/4 양성인, 용도


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