KR102498202B1 - Method for evaluating a vascular regenerative efficacy of stem cells - Google Patents
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Abstract
본 발명은 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가를 위한 바이오마커로서 줄기세포의 파라크린 인자인 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 분비 수준을 측정하여 혈관신생에 촉진적인 줄기세포 치료(proangiogenic stem cell therapy)에 유효한 줄기세포를 효율적으로 평가하고 선정할 수 있다.The present invention relates to a method for evaluating the efficacy of stem cells for vascular regeneration, and more particularly, as biomarkers for evaluating the effectiveness of stem cells for vascular regeneration, angiogenin, IL-8, and MCP-1, which are paracrine factors of stem cells. And by measuring the secretion level of VEGF, it is possible to efficiently evaluate and select stem cells effective for proangiogenic stem cell therapy.
Description
본 발명은 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 발현 수준을 이용한 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating angiogenesis efficacy of stem cells using expression levels of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF.
중간엽 줄기세포(mesenchymal stem/stromal cells, MSCs)는 말초 동맥 질환(허혈), 심근 경색 및 뇌졸중(뇌경색)과 같은 질환에서 혈관신생 촉진을 위한 전도 유망한 세포치료의 원천으로서 광범위하게 연구되어 왔다. 내피세포로의 교차분화(transdifferentiation) 잠재력이 이들 질환 치료를 위한 잠재적 능력의 하나로 간주되어 왔으나, 이 쟁점은 논란의 여지가 있다. MSC가 혈관 주위(perivascular) 전구 세포로 기능하여 초기(nascent) 혈관을 안정화시킬 수 있음이 밝혀졌다(Au P et.al.,Blood, 111:4551-4558, 2008). 신생-혈관(neo-vasculature) 내로의 MSC 생착(engraftment)이 낮기 때문에, MSC의 다른 능력이 재생 의학에서 보다 중요하다고 제안되어 왔다(Walter MN et. al.,J . Stem Cells Regen . Med ., 11:18-24, 2015).Mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) have been extensively studied as a promising source of cell therapy for promoting angiogenesis in diseases such as peripheral arterial disease (ischemia), myocardial infarction and stroke (cerebral infarction). The potential for transdifferentiation into endothelial cells has been considered as one of its potential capabilities for treating these diseases, but this issue remains controversial. It has been shown that MSCs can function as perivascular progenitor cells to stabilize nascent blood vessels (Au P et.al. , Blood , 111:4551-4558, 2008). Because MSC engraftment into neo-vasculature is low, other capabilities of MSCs have been suggested to be more important in regenerative medicine (Walter MN et. al. , J. Stem Cells Regen . Med . , 11:18-24, 2015).
MSC의 유익한 효능은 주로 조절 및 영양(trophic) 활성에 관여하는 광범위한 생리활성 사이토카인 및 성장 인자의 분비에 기인함에 관한 결과들이 보고되어 왔다(Kinnaird T et. al.,Circulation, 109:1543-1549, 2004; Boomsma RA et.al., PLoS One, 7:e35685, 2012). MSC에 의해 분비된 인자의 광범위한 레퍼토리(repertoire)는 MSC 세크레톰(secretome)으로 알려져 있다(Ranganath SH et.al.,Cell Stem Cell, 10:244-258, 2012). MSC 세크레톰은 허혈성 조직에서의 측부순환 혈관(collateral vessel) 성장, 골 재생, 심근 경색 후 심혈관 수복 및 파라크린 기전(paracrine mechanism)을 통한 상처 치유를 향상시킬 수 있음이 밝혀졌다(Linero I et. al.,PLoS One, 9:e107001, 2014; Timmers L et.al., Stem Cell Res., 6:206-214, 2011; Chen L et.al., PLoS One, 3:e1886, 2008). 따라서, MSC에 의해 분비된 주요 인자들의 확인 및 심혈관 치료법에서 이들의 기능적 역할 규명은 보다 예측 가능한 임상 결과와 더불어 더 강력한 MSC-기반 치료법을 디자인하는 데 유용한 접근법이 될 수 있다.It has been reported that the beneficial effects of MSC are mainly due to the secretion of a wide range of physiologically active cytokines and growth factors involved in regulatory and trophic activities (Kinnaird T et. al. , Circulation , 109:1543-1549 , 2004; Boomsma RA et.al. , PLoS One , 7:e35685, 2012). An extensive repertoire of factors secreted by MSCs is known as the MSC secretome (Ranganath SH et.al. , Cell Stem Cell , 10:244-258, 2012). It has been shown that MSC secretome can enhance collateral vessel growth, bone regeneration, cardiovascular repair after myocardial infarction, and wound healing through a paracrine mechanism in ischemic tissue (Linero I et al . Al . , PLoS One , 9:e107001, 2014; Timmers L et.al. , Stem Cell Res. , 6:206-214, 2011; Chen L et.al. , PLoS One , 3:e1886, 2008). Therefore, identification of key factors secreted by MSCs and their functional role in cardiovascular therapy could be a useful approach to designing more potent MSC-based therapies with more predictable clinical outcomes.
일관성 없는 줄기세포효능은 MSC의 임상 적용을 위한 장애 요인 중 하나로서 오랫동안 지적되어 왔다(Phinney DG et. al.,J . Cell Biochem ., 113:2806-2812, 2012). MSC의 특성 차이는 이들의 조직 기원에 따라 달라지는 것으로 보고되어 왔다(Kern S et. al.,Stem Cells, 24:1294-1301, 2006). MSC의 공여자 집단 간의 세포 이질성(cellular heterogeneity) 역시 치료법의 표준화에 있어서 장애 요인이 되었다. 이에, 현재까지 집단 내(intra-population) 이질성 문제를 극복하고자, 재생 잠재력이 높은 MSC를 선택하는 여러 기준이 제안되어 왔다(Du W et. al.,Stem Cell Res. Ther ., 7:49, 2016). 따라서, MSC의 임상적 유용성을 향상시키기 위한 세포 준비 과정 및 표준화된 기능 분석을 위한 신뢰할 수 있는 프로토콜개발이 필요한 실정이다. MSC의 기능적 이질성은 지난 10년 동안 주목받아 왔고, MSC의 공여자에 따른 변화(variation)는 면역억제능(immunosuppressive potency), 뼈 형성능, MSC 세크레톰의 구성에서 입증된 바 있다. (Salem B et. al.,Cytotherapy, 17:1675-1686, 2015; Siddappa R et.al., J. Orthop . Res., 25:1029-1041, 2007). MSC 세크레톰 분석 및 이들의 치료 효과와의 관련성 규명은 MSC-기반 치료법의 임상 효과를 개선하기 위한 더 효과적인 MSC와 더 나은 MSC 증폭(expansion) 조건을 선정할 기회를 제공할 수 있다.Inconsistent stem cell efficacy has long been pointed out as one of the obstacles for clinical application of MSCs (Phinney DG et. al. , J. Cell Biochem . , 113:2806-2812, 2012). It has been reported that differences in the properties of MSCs depend on their tissue origin (Kern S et. al. , Stem Cells , 24:1294-1301, 2006). Cellular heterogeneity among donor populations of MSCs has also been an obstacle to standardization of therapies. Accordingly, several criteria for selecting MSCs with high regeneration potential have been proposed to overcome the problem of intra-population heterogeneity (Du W et. al. , Stem Cell Res. Ther . , 7:49, 2016). Therefore, there is a need to develop reliable protocols for cell preparation procedures and standardized functional assays to improve the clinical utility of MSCs. The functional heterogeneity of MSCs has attracted attention over the past decade, and variations depending on the donor of MSCs have been demonstrated in immunosuppressive potency, bone formation ability, and composition of the MSC secretome. (Salem B et. al. , Cytotherapy , 17:1675-1686, 2015; Siddappa R et. al. , J. Orthop . Res. , 25:1029-1041, 2007). MSC secretome analysis and their correlation with therapeutic effects may provide an opportunity to select more effective MSCs and better MSC expansion conditions to improve the clinical effectiveness of MSC-based therapies.
MSC는 골수, 지방 조직 및 제대(umbilical cord)와 같은 여러 조직으로부터 분리될 수 있다. 이 중에서도 제대의 와튼제대교질(Wharton's jelly)로부터 유래된 중간엽 줄기세포(WJ-MSC)는 생명 윤리 문제가 없고, 신생(young) 세포이며, 낮은 면역원성(immunogenicity)을 지니고, 기타 성인 조직-유래 MSC에 비해 더 빠른 증식력을 갖는 등의 여러 장점이 있다. WJ-MSC는 상처 복구, 신경보호(neuroprotection), 신경발생(neurogenesis) 및 혈관신생(neurogenesis)과 관련된 성장 인자 및 사이토카인들을 분비할 수 있다. 이전 연구에서, 본 발명자들은 마우스 하지 허혈 모델에서 WJ-MSC의 혈관 재생 효과를 입증하고, 동일한 연령의 상이한 공여자의 제대로부터 유래된 WJ-MSC가 일부 단백질의 분비 수준이 상이함에 대해 보고한바 있다(Choi M et. al.,Int . J. Biochem . Cell. Biol ., 45:560-570, 2013).MSCs can be isolated from several tissues such as bone marrow, adipose tissue and umbilical cord. Among them, mesenchymal stem cells (WJ-MSC) derived from Wharton's jelly of the umbilical cord have no bioethical problems, are young cells, have low immunogenicity, and are used in other adult tissue- Compared to derived MSCs, there are several advantages, such as faster proliferation. WJ-MSCs can secrete growth factors and cytokines related to wound repair, neuroprotection, neurogenesis and neurogenesis. In a previous study, the present inventors demonstrated the revascularizing effect of WJ-MSCs in a mouse lower extremity ischemia model and reported that WJ-MSCs derived from the umbilical cords of different donors of the same age had different secretion levels of some proteins ( Choi M et. al. , Int . J. Biochem . Cell. Biol . , 45:560-570, 2013).
이러한 배경하에서, 본 발명자들은 혈관 재생에 유효한 줄기세포를 평가 및 선정하고자 예의 연구 노력한 결과, 혈관 재생 유효성 평가를 위한 바이오마커로서 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 4종의 인자를 선정하고, 상기 인자의 분비 수준이 높은 공여자(donor)의 줄기세포를 배양한 컨디션드 배지에 의해 혈관내피세포의 이동능 및 맥관 형성이 현저히 증가하고, 이들 줄기세포 이식에 의해 하지 허혈 마우스 모델에서 모세혈관 생성이 증가함을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.Under this background, the present inventors have made intensive research efforts to evaluate and select stem cells effective for angiogenesis. The migration ability and angiogenesis of vascular endothelial cells are markedly increased by the conditioned medium in which stem cells of a donor with a high secretion level of the above factors are selected and cultured. By confirming that capillary production increases, the present invention was completed.
본 발명의 목적은 바이오마커의 발현 수준을 기반으로 한 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method for evaluating the efficacy of stem cells for revascularization based on the expression level of biomarkers.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바이오마커의 발현 수준을 기반으로 한 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for evaluating the revascularization efficacy of stem cells based on the expression level of biomarkers.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
하나의 양태로서, 본 발명은 개체로부터 수득한 줄기세포에 대해 안지오제닌(angiogenin), IL-8(interleukin-8), MCP-1(monocyte chemoattractant protein-1) 및 VEGF(vascular endothelial growth factor)의 발현 수준을 측정하는 것을 포함하는, 줄기세포의 혈관 재생 유효성(vascular regenerative efficacy) 평가 방법을 제공한다.In one aspect, the present invention relates to angiogenin, interleukin-8 (IL-8), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) and vascular endothelial growth factor (VEGF) for stem cells obtained from an individual. It provides a method for evaluating the vascular regenerative efficacy of stem cells, including measuring the expression level of.
본 발명에서 용어 "줄기세포(stem cell)"는 생물 조직을 구성하는 다양한 세포들로 분화할 수 있는 세포로서, 조직 및 기관의 특수화된 세포를 형성하도록 비제한적으로 재생할 수 있는 미분화 세포들을 지칭한다. 줄기세포는 발달 가능한 만능성 또는 다능성 세포이다. 줄기세포는 2개의 딸 줄기세포, 또는 하나의 딸줄기세포와 하나의 유래(전이(transit)) 세포로 분열될 수 있으며, 이후에 조직의 성숙하고 완전한 형태의 세포로 증식된다.In the present invention, the term "stem cell" refers to cells capable of differentiating into various cells constituting biological tissues, and refers to undifferentiated cells capable of regenerating without limitation to form specialized cells of tissues and organs. . Stem cells are pluripotent or multipotent cells capable of development. Stem cells can divide into two daughter stem cells, or one daughter stem cell and one origin (transit) cell, which then proliferate into the mature, complete cell form of the tissue.
본 발명에서 상기 줄기세포는 이에 제한되지는 않으나 자가(autologous) 유래 또는 동종(allogenic) 유래일 수 있다.In the present invention, the stem cells may be of autologous or allogenic origin, but are not limited thereto.
또한, 상기 줄기세포는 제대(umbilical cord), 제대혈(umbilical cord blood), 골수(bone marrow), 양수(amniotic fluid) 또는 지방(adipose) 조직 유래의 성체 줄기세포, 또는 유도만능줄기세포 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. In addition, the stem cells include adult stem cells derived from umbilical cord, umbilical cord blood, bone marrow, amniotic fluid or adipose tissue, or induced pluripotent stem cells. It can, but is not limited thereto.
구체적으로, 상기 줄기세포는 제대(umbilical cord)의 와튼제대교질(Wharton's jelly) 유래 또는 골수 유래의 중간엽 줄기세포, 또는 유도만능줄기세포 유래의 중간엽 줄기세포일 수 있다.Specifically, the stem cells may be mesenchymal stem cells derived from Wharton's jelly of an umbilical cord or bone marrow, or mesenchymal stem cells derived from induced pluripotent stem cells.
본 발명에서 용어 "중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell; MSC)"는 생체내 여러 유형의 중간엽 계통, 예를 들어 골세포(Osteocytes), 연골세포(Chondrocytes), 힘줄세포(Tendinocytes), 지방세포(Adipocytes), 근육세포(Myocytes), 및 섬유아세포(Fibroblasts) 등으로 분화가 가능한 다분화능(multipotency)을 가진 줄기세포를 의미하며, 골수, 지방 조직, 제대혈, 말초혈, 신생아 조직(neonatal tissues), 인간 태반 등의 다양한 성인 조직으로부터 분리될 수 있다. 또는 유도만능줄기세포로부터 유래할 수 있다.In the present invention, the term "mesenchymal stem cell (MSC)" refers to various types of mesenchymal lineages in vivo, such as osteocytes, chondrocytes, tendonocytes, and adipocytes. It refers to stem cells with multipotency capable of differentiating into (Adipocytes), Myocytes, and Fibroblasts, etc., bone marrow, adipose tissue, umbilical cord blood, peripheral blood, and neonatal tissues. , can be isolated from various adult tissues such as the human placenta. Alternatively, it may be derived from induced pluripotent stem cells.
본 발명에서 용어 "와튼제대교질(Wharton's jelly)"은 제대(umbilical cord; 태아와 태반을 연결하는 끈 모양의 구조물, 탯줄)를 구성하는 주요성분으로, 중배엽에서 발생한 태생적 교양결합직으로 성상세포가 섬유망상구조를 취하며, 그 사이에 풍부한 교질을 유지하고 있다. 양막하층, 혈관주위층, 중심색상의 3개의 부분으로 구별된다.In the present invention, the term "Wharton's jelly" is a major component constituting the umbilical cord (a string-like structure connecting the fetus and placenta, the umbilical cord), and is an embryonic cultured connective tissue generated from the mesoderm and astrocytes has a fibrous network structure, and maintains abundant colloids between them. It is divided into three parts: the subamniotic layer, the perivascular layer, and the central color.
본 발명에서 있어서, "혈관 재생"은 손상된 혈관을 줄기세포를 이용하여 손상을 복구하는 것으로, 줄기세포를 이용하여 혈관신생, 즉 손상된 혈관의 재생을 촉진하고 이미 손상된 혈관이 지속적인 외력 등에 의해 추가로 손상되는 것을 방지하는 것을 의미한다. In the present invention, "vascular regeneration" is to repair damaged blood vessels using stem cells, and promote angiogenesis, that is, regeneration of damaged blood vessels using stem cells, and already damaged blood vessels are additionally damaged by a continuous external force. This means preventing damage.
상기 혈관신생은 기관 또는 손상을 받은 조직에 혈액을 공급하기 위하여 새로운 혈관을 형성하는 자연치유 과정으로, 혈관내피세포의 증식 및 이동성을 유도함으로써 이루어질 수 있다. 상기 "혈관내피세포(endothelial cell)"는 혈관 내강이 배접하여 내막을 구성하는 한 층의 세포로서, 손상된 혈관에서 상기 혈관내피세포의 증식능은 혈관 재생능을 의미하는 것이다.The angiogenesis is a natural healing process of forming new blood vessels to supply blood to an organ or damaged tissue, and can be achieved by inducing proliferation and mobility of vascular endothelial cells. The "endothelial cell" is a layer of cells that line the lumen of a blood vessel and constitute the intima.
상기 혈관신생은 여러 인자들이 서로 밀접하게 연관되어 혈관내피세포의 증식을 촉진하거나 억제하면서 일어난다. 혈관신생은 많은 질환에서 병의 진행과 치료에 중요한 역할을 하며, 예컨대 암이나 당뇨성망박증의 경우에는 혈관 생성 억제가, 반대로 심근경색이나 뇌경색의 경우에는 혈관 생성 증가가 필요하다.The angiogenesis occurs while promoting or inhibiting the proliferation of vascular endothelial cells in close association with various factors. Angiogenesis plays an important role in disease progression and treatment in many diseases. For example, inhibition of angiogenesis is required in the case of cancer or diabetic mania, whereas increased angiogenesis is required in the case of myocardial infarction or cerebral infarction.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 혈관신생 관련 인자, 즉 혈관 재생 유효성 평가를 위한 바이오마커로서 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 4종의 인자를 줄기세포의 분비 사이토카인 프로파일 분석을 통해 선정하였다(도 1a 내지 도 4).In one embodiment of the present invention, angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF four types of factors as biomarkers for angiogenesis-related factors, that is, evaluation of angiogenesis efficacy, are analyzed for secretion of stem cells and cytokine profiles It was selected through (Figs. 1a to 4).
또한, 상기 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 분비 수준이 높은 공여자의 줄기세포, 구체적으로 와튼제대교질 유래의 중간엽 줄기세포 또는 골수 유래의 중간엽 줄기세포를 배양한 컨디션드 배지(conditioned media)를 혈관내피세포에 적용하여 혈관내피세포의 이동능 및 맥관 형성 정도를 확인한 결과, 대조군과 비교하여 혈관내피세포의 이동능 및 맥관 형성이 현저히 증가함을 확인하였으며, 생체내 메트리겔 플러그 어세이와 하지 허혈 마우스 모델에 상기 컨디션드 배지를 확보하였던 줄기세포 자체를 이식 적용하였을 경우에도 모세혈관 생성이 증가함을 확인하였다(도 2, 도 5, 도 6 및 도 9의 A 내지 도 9의 C).In addition, the donor's stem cells with high levels of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF secretion, specifically Wharton's jedae colloid-derived mesenchymal stem cells or bone marrow-derived mesenchymal stem cells cultured condition As a result of confirming the migration ability and the degree of angiogenesis of vascular endothelial cells by applying conditioned media to vascular endothelial cells, it was confirmed that the migration ability and angiogenesis of vascular endothelial cells were significantly increased compared to the control group. It was confirmed that capillary production increased even when the stem cells themselves obtained from the conditioned medium were transplanted into the Matrigel plug assay and lower extremity ischemic mouse model (Figs. 2, 5, 6, and 9A to 9). Figure 9 C).
한편, 상기 컨디션드 배지에 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 4종의 인자를 타겟으로 한 블로킹 항체 및 siRNA를 적용한 경우에는 대조군과 비교하여 혈관내피세포의 이동능 및 맥관 형성이 현저히 억제됨을 확인하였다(도 7 및 도 9의 D 내지 도 9의 G).On the other hand, when angiogenin, IL-8, MCP-1, and
따라서, 혈관 재생을 위한 유효한 줄기세포 선정에 있어서, 상기 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 4종의 인자를 바이오마커로 유용하게 사용할 수 있으며, 상기 4종의 인자의 발현 수준이 대조군 또는 소정의 기준(reference) 발현 수준과 비교하여 높은 양상을 나타내는 줄기세포를 혈관 재생 용도를 위한 세포치료제로 유용하게 이용할 수 있음을 알 수 있었다. Therefore, in selecting effective stem cells for vascular regeneration, the four factors of angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF can be usefully used as biomarkers, and the expression level of the four factors is It was found that stem cells exhibiting a high expression level compared to a control group or a predetermined reference expression level can be usefully used as a cell therapy agent for vascular regeneration.
본 발명에 있어서, 혈관 재생에 유효한 줄기세포로 평가 및 선정된 상기 줄기세포는 이에 제한되지는 않으나, 허혈성 질환(ischemic disease) 치료 용도로서 사용될 수 있다. 상기 허혈성 질환은 이에 제한되지는 않으나, 허혈성 심장질환, 허혈성 심근경색, 허혈성 심부전, 허혈성 장염, 허혈성 혈관질환, 허혈성 안질환, 허혈성 망막증, 허혈성 녹내장, 허혈성 신부전, 허혈성 뇌졸중 및 허혈성 하지질환으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In the present invention, the stem cells evaluated and selected as stem cells effective for blood vessel regeneration are not limited thereto, but may be used for treatment of ischemic disease. The ischemic disease is not limited thereto, but ischemic heart disease, ischemic myocardial infarction, ischemic heart failure, ischemic enteritis, ischemic vascular disease, ischemic eye disease, ischemic retinopathy, ischemic glaucoma, ischemic renal failure, ischemic stroke and ischemic lower limb disease. can be selected from.
본 발명에 있어서, 혈관 재생에 유효한 줄기세포 평가 및 선정을 위한 상기 4종의 바이오마커, 구체적으로 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 발현 수준 측정은 이에 제한되지는 않으나, 개체로부터 수득한 세포 시료, 구체적으로 줄기세포 또는 조직 시료를 이용하여 측정할 수 있다. In the present invention, the measurement of the expression levels of the four biomarkers, specifically angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF, for the evaluation and selection of stem cells effective for vascular regeneration is not limited thereto, but the individual It can be measured using a cell sample obtained from, specifically, a stem cell or tissue sample.
상기 줄기세포는 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 발현 수준 측정 전에 인 비트로에서 배양하여 증식시킬 수 있으며, 상기 줄기세포는 이에 제한되지는 않으나, 제대(umbilical cord)의 와튼제대교질 유래 중간엽 줄기세포, 골수 유래의 중간엽 줄기세포 또는 iPSC(induced pluripotent stem cells) 유래 중간엽 줄기세포일 수 있다.The stem cells can be cultured and proliferated in vitro before measuring the expression levels of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF, and the stem cells are not limited thereto, but Wharton's umbilical cord of the umbilical cord It may be glial-derived mesenchymal stem cells, bone marrow-derived mesenchymal stem cells, or iPSC (induced pluripotent stem cells)-derived mesenchymal stem cells.
상기 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 발현 수준은 이에 제한되지는 않으나, 세포 배양액 또는 세포 추출물로 정량할 수 있으며, ELISA, 웨스턴 블로팅, 도트 블로팅, 또는 PCR을 수행하여 측정될 수 있다.The expression levels of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF are not limited thereto, but can be quantified in cell culture medium or cell extract, and by performing ELISA, Western blotting, dot blotting, or PCR. can be measured
상기 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 4종 인자의 발현 수준은 하나 이상의 대조군 또는 소정의 기준(reference) 발현 수준과 비교할 수 있다. 상기 소정의 기준 발현 수준은 같은 개체로부터의 다른 조직에서 수득되거나, 또는 다른 개체로부터의 같은 조직 또는 다른 조직에서 수득된 시료 중의 상기 4종 인자의 발현 수준 시험을 통해 도출할 수 있다. 상기 조직은 이에 제한되지는 않으나 지방 조직, 심장 조직, 혈관 조직, 또는 조혈 조직일 수 있다. 예를 들어, 소정의 기준 발현 수준은 허혈성 질환 증상을 나타내지 않는 개체로부터 측정한 상기 4종 인자의 발현 수준일 수 있다.The expression levels of the four factors of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF can be compared with expression levels of one or more control groups or a predetermined reference. The predetermined reference expression level can be obtained from different tissues from the same individual, or can be derived through an expression level test of the four factors in samples obtained from the same tissue or different tissues from different individuals. The tissue may be, but is not limited to, adipose tissue, cardiac tissue, vascular tissue, or hematopoietic tissue. For example, the predetermined reference expression level may be the expression level of the above four factors measured from an individual not exhibiting symptoms of ischemic disease.
인 비보(in vivo) 어세이, 인 비트로(in vitro) 어세이, 또는 다른 기능적 혈관 신생 어세이에 있어서, 소정의 기준 발현 수준은 혈관 신생과 관련된 한 명 이상의 다른 개체의 혈관 신생 촉진 능력에 관련된 정의된 발현 수준 또는 평균 발현 수준일 수 있다. 특정 대상 개체의 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 4종 인자의 발현 수준은 이에 제한되지는 않으나, 상기 소정의 기준 발현 수준과 비교하여 차이가 적어도 약 1.5배, 2배, 5배, 10배, 20배, 또는 50배 이상 높은 양상을 나타내는 것일 수 있다. 부가적인 대조군은 혈관 신생과 관련이 없는 하나 이상의 인자의 발현 수준 시험을 포함할 수 있다.In an in vivo assay, in vitro assay, or other functional angiogenesis assay, the predetermined reference expression level is related to the ability of one or more other individuals involved in angiogenesis to promote angiogenesis. It can be a defined expression level or an average expression level. The expression level of the four factors of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF of a specific target subject is not limited thereto, but the difference is at least about 1.5 times, 2 times, or 5 times compared to the predetermined reference expression level. It may be one that exhibits a pattern that is 2x, 10x, 20x, or 50x higher. Additional controls may include testing the expression level of one or more factors not associated with angiogenesis.
본 발명에 따르면, 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가를 위한 바이오마커로서 줄기세포의 파라크린 인자인 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 분비 수준 측정을 통해, 혈관신생 촉진을 위한 줄기세포 치료(proangiogenic stem cell therapy)에 유효한 줄기세포를 효율적으로 평가하고 선정할 수 있다.According to the present invention, stem cells for promoting angiogenesis are measured by measuring secretion levels of angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF, which are paracrine factors of stem cells, as biomarkers for evaluating the effectiveness of stem cells for angiogenesis. It is possible to efficiently evaluate and select stem cells effective for proangiogenic stem cell therapy.
도 1a 내지 도 1g는 상이한 공여자 타입 중 와튼제대교질 유래-중간엽 줄기세포(WJ-MSC)의 혈관신생 촉진 세크레톰 프로파일(proangiogenic secretome profile)을 비교하여 나타낸 것이다. 55종의 혈관신생-관련 단백질(angiogenesis-related protein)을 제조사가 제공한 기준점(reference spot)을 기준으로 상대적으로 정량화하였다.
도 2는 상이한 공여자 타입들 간에 WJ-MSC의 혈관신생 촉진 분비 프로파일에서의 현저한 변화를 나타낸 것이다. 상이한 공여자-유래 제대(umbilical cord)로부터 분리된 WJ-MSC를 20% FBS를 함유하는 DMEM 배양 배지에서 24시간 동안 배양한 다음 무혈청 EBM-2 배지에서 48시간 동안 배양하여 컨디션드 배지(CM)를 수집하였다. (A) 각 컨디션드 배지에 포함된 혈관신생-관련 단백질은 인간 혈관신생 어레이 키트(Human Angiogenesis Array kit)를 이용하여 항체-기반 단백질 어레이(antibody-based protein array)로 분석하였다. 여기에서, 대표적인 인자 8종, 안지오제닌, 안지오포이에틴-1(angiopoietin-1), FGF-7, IL-8, MCP-1, PDGF-AA, 세르핀 F1(serpin F1) 및 VEGF의 분비 수준을 나타내었다. 각 단백질의 분비 수준은 기준점에 의해 표준화되었다. (B) 9명의 공여자 타입 중 공여자 2(D2)와 공여자 6(D6)의 대표 이미지를 표시하였으며, 화살표는 기준점을 나타낸다. (C 내지 E) 2명의 상이한 공여자(D2 및 D6)로부터의 WJ-MSC의 컨디션드 배지는 HUVEC 세포의 증식, 이동(migration) 및 맥관 형성(tube formation)에 대한 어세이로 평가되었다. (C) 혈청 기아 상태의 HUVEC 세포를 1% FBS가 첨가된 컨디션드 배지의 존재 하에서 48시간 동안 배양한 다음 MTS 어세이를 실시하였다. (D) HUVEC 세포의 이동은 보이든 챔버(Boyden chamber)의 바텀(bottom) 챔버에서 각 컨디션드 배지의 존재 하에서 측정되었다. (E) HUVEC 세포의 맥관(tube) 형성은 메트리겔(matrigel)에 HUVEC 세포를 지시된 컨디션드 배지로 12시간 동안 인큐베이션(incubation)하여 수행하였다. 이때, 상기 (D)에서 VEGF(5ng/㎖)를 양성대조군으로 사용하고, 상기 (C) 및 (E)에서 EGM-2를 양성대조군으로 사용하였다.
도 3은 WJ-MSC 배양에서 FBS의 변화에 따른 세크레톰 프로파일을 비교하여 나타낸 것이다. (A) D2 또는 D6 WJ-MSC를 FBS 타입 A 또는 타입 B를 함유하는 DMEM 배지에서 유지시킨 후 무혈청 EBM-2 배지에서 48시간 동안 배양하여 컨디션드 배지를 수집하였다. 상기 수집한 컨디션드 배지는 인간 혈관신생 어레이 키트를 사용하여 분석하였다. (B) 기준점으로 표준화된 8종의 혈관신생 촉진 인자(proangiogenic factor), 안지오제닌, 안지오포이에틴-1, FGF-7, IL-8, MCP-1, PDGF-AA, 세르핀 F1 및 VEGF의 상대적 분비 수준을 나타낸 그래프이다.
도 4는 추가 공여자 타입의 WJ-MSC에서 4종의 혈관신생 촉진 인자의 분비 수준을 비교하여 나타낸 것이다. (A) 추가 공여자(D10, D11, D12 및 D13)로부터 분리된 WJ-MSC로부터 수집된 컨디션드 배지를 인간 혈관신생 어레이 키트를 사용하여 분석하였다. 박스(box)의 영문자는 멤브레인에서 선택된 주요 혈관신생 촉진 인자의 위치를 나타낸 것이며, 화살표는 기준점을 나타낸다. (B) 각 단백질의 분비 수준은 기준점에 의해 표준화되었다.
도 5는 상이한 공여자 타입의 WJ-MSC가 인 비트로 및 인 비보에서 차별적인 혈관신생 촉진 활성을 보이는 결과를 나타낸 것이다. (A) 혈청 기아상태의 HUVEC 세포를 지시된 컨디션드 배지가 있는 바텀 챔버로 이동하도록 하였다. 이때, VEGF(5ng/㎖)를 양성대조군으로 사용하였다. 대표 이미지(왼쪽)와 이동된 세포의 정량화 결과(오른쪽)를 나타낸 것이다. 스케일 바(scale bar)는 125㎛이다. (B) HUVEC 세포의 맥관(tube) 형성은 메트리겔(matrigel)에 HUVEC 세포를 지시된 컨디션드 배지로 12시간 동안 인큐베이션하여 수행하였다. 대표 이미지(왼쪽), 맥 관(tube) 길이(중간) 및 필드(field) 당 평균 분기(branch)의 수(오른쪽)를 나타내었다. 스케일 바는 250㎛이다. (C) 생체 내 메트리겔 플러그 어세이. 지시된 WJ-MSC(5Х106개의 세포) 또는 PBS(CTL)를 함유하는 메트리겔을 마우스의 등쪽(dorsal) 부위에 주입하였다 (n=3). 7일 후, 메트리겔 플러그를 제거하고 균질화한 후 드라브킨스 용액(Drabkin's solution)을 사용하여 헤모글로빈(Hb)을 측정하였다. 대표 이미지(왼쪽)와 Hb의 정량화 결과(오른쪽)를 나타낸 것이다.
도 6은 마우스 하지 허혈(murine hindlimb ischemia) 모델에서 WJ-MSC의 혈관 재생 효과는 혈관신생 촉진 인자의 분비능에 의존함을 나타낸 것이다. 마우스 (BALB/c nu/nu)는 대퇴동맥(femoral artery) 및 정맥 절제술을 시행하여 하지 허혈을 유도하였다. 수술 후 6시간 이내에, 상이한 공여자 타입 D13 또는 D10 또는 PBS (CTL)의 WJ-MSC (PBS 중 5Х105)를 하지 허혈 위치에 근육 내(intramuscularly) 주사하였다 (n=5). (A) 수술 후 0, 7, 14 및 21일째에 LDPI를 사용하여 혈류를 측정 하였다(왼쪽). LDPI 지수(index)는 비-허혈성 하지(non-ischemic hindlimb)에 대한 허혈성 비율로 결정되었다(오른쪽). 21일째, D13 WJ-MSCs-처리군은 D10 WJ-MSCs-처리군 또는 PBS-처리군과 비교하여 관류(perfusion)에서 현저한 개선을 나타냈다. 여기에서, *는 D10 WJ-MSC 대비(vs.) P < 0.05이고, **는 PBS 대비 P < 0.01이다. (B) 허혈 후 21일째 허혈성 사지에서 수확된 조직을 CD31 항체(녹색)로 염색하여 모세혈관 밀도(capillary density)를 분석하였다. 대표 사진(왼쪽)과 혈관 농도의 정량화 결과(오른쪽)를 나타낸 것이다. 스케일 바는 50㎛이다.
도 7은 안지오제닌, VEGF, MCP-1 및 IL-8이 WJ-MSC의 혈관신생 촉진 효과의 핵심 매개자(key mediator)임을 나타낸 것이다. (A) 및 (B) 5㎍/㎖의 안지오제닌(α-Angiogenin), IL-8(α-IL-8), MCP-1(α-MCP-1) 및 VEGF(α-VEGF)에 대한 중화 항체를 각각 준비된 컨디션드 배지에 30분간 처리하였다. 이때, IgG1 또는 IgG2를 각각 대조군으로 사용하였으며, α-4F는 상기 4가지 항체(α-Angiogenin, α-IL-8, α-MCP-1 및 α-VEGF)를 조합하여 처리한 것을 나타낸다. (A) HUVEC 세포를 항체-처리된 컨디션드 배지가 있는 바텀 챔버로 이동하도록 하였다. 여기에서, ***는 대조군 IgG2 대비(vs.) P < 0.001이고, ##는 대조군 IgG1+2 대비 P < 0.01이다. 이동된 세포의 퍼센트는 각 IgG-처리된 대조군의 세포 이동을 기반으로 하여 계산하였다. (B) 메트리겔에서의 HUVEC 세포의 맥관(tube) 형성은 항체-처리된 컨디션드 배지에서 12시간 동안 인큐베이션하여 수행되었다. 맥관 길이의 퍼센트는 각 IgG-처리된 대조군의 관 형성을 기반으로 하여 계산하였다. 여기에서, §§는 대조군 IgG1 대비(vs.) P < 0.01이고, *는 대조군 IgG2 대비 P < 0.05이며, ##는 대조군 IgG1+2 대비 P < 0.01이다. (C 및 D) 지시된 siRNA로 WJ-MSC를 트랜스펙션 시켰으며, 배양하여 컨디션드 배지를 수집하였다. si4F는 4가지 siRNA(siAngiogenin, siIL-8, siMCP-1 및 siVEGF)를 조합하여 처리한 것을 나타낸다. (C) HUVEC 세포는 지시된 컨디션드 배지가 있는 바텀챔버로 이동되었다. 그래프는 siCTL-처리된 대조군과 비교하여 지시된 컨디션드 배지로 이동된 HUVEC 세포의 퍼센트를 나타낸 것이다. ** 및 ***는 각각 siCTL (100 nM) 대비 P < 0.01 및 P < 0.001이며, ###는 siCTL (400 nM) 대비 P < 0.001이다. (D) 메트리겔에서의 HUVEC 세포의 맥관 형성은 지시된 컨디션드 배지에서 12시간 동안 인큐베이션하여 수행되었다. 그래프는 siCTL-처리된 대조군과 비교하여 지시된 컨디션드 배지에서 형성된 맥관 길이의 퍼센트를 나타낸 것이다. **는 siCTL (100 nM) 대비 P < 0.01이고, ##는 siCTL (400 nM) 대비 P < 0.01이다.
도 8은 혈관신생 촉진 인자에 대한 siRNA를 처리하여 넉다운후 수득한 컨디션드 배지의 도트 블롯 분석 결과를 나타낸 것이다. 컨디션드 배지는 지시된 siRNA로 트랜스펙션된 WJ-MSC로부터 수득하였다. 항-안지오제닌(anti-angiogenin), 항-IL-8, 항-MCP-1 및 항-VEGF 항체를 사용하여 도트 블롯 분석으로 각 인자의 넉다운 여부를 확인하였다.
도 9는 선정된 4종의 인자, 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF가 골수 유래-중간엽 줄기세포(BM-MSC)의 혈관신생 촉진 효과 역시 매개함을 나타낸 것이다. (A) 두 명의 상이한 공여자(BM-D1 및 BM-D2, 패시지 4) 유래의 BM-MSC 배양 상층액으로부터 수집된 컨디션드 배지를 인간 혈관신생 어레이 키트를 사용하여 분석하였다. 여기에서, a는 안지오제닌, b는 IL-8, c는 MCP-1, d는 VEGF, 4종의 혈관신생 촉진 인자를 나타낸다. 각 단백질의 분비 수준은 기준점에 의해 표준화되었다(아래쪽). 화살표는 양성대조군을 나타낸다. (B) 혈청 기아상태의 HUVEC 세포를 BM-MSC의 컨디션드 배지가 있는 바텀 챔버로 이동하도록 하였다. 이때, VEGF(5ng/㎖)를 양성대조군으로 사용하였다. (C) HUVEC 세포의 맥관 형성은 메트리겔에서 HUVEC 세포를 BM-MSC의 지시된 컨디션드 배지로 12시간 동안 인큐베이션하여 수행되었다. EGM-2는 대조군으로서 사용되었다. (D 및 E) BM-MSC의 컨디션드 배지에 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF에 대한 중화 항체(α-4F)를 동시에 공동-처리(co-treatment)하였다. 이때, IgG1 및 IgG2가 대조군으로서 사용되었다. HUVEC 세포의 이동 (D) 및 맥관 형성 (E) 어세이는 항체들을 공동-처리한 컨디션드 배지를 사용하여 수행되었다. (F 및 G) BM-MSC를 대조군(siCTL) 또는 조합된 siRNA(si4F; siAngiogenin, siIL-8, siMCP-1 및 siVEGF)로 트랜스펙션(transfection)시켰으며, 배양하여 컨디션드 배지를 수집하였다. HUVEC 세포의 이동 (F) 및 맥관 형성 (G) 어세이는 수집한 컨디션드 배지를 사용하여 수행되었다.1a to 1g show comparison of proangiogenic secretome profiles of Wharton's colloidal-derived mesenchymal stem cells (WJ-MSC) among different donor types. Fifty-five angiogenesis-related proteins were relatively quantified based on the reference spot provided by the manufacturer.
Figure 2 shows significant changes in the angiogenesis-promoting secretion profile of WJ-MSCs between different donor types. WJ-MSCs isolated from different donor-derived umbilical cords were cultured in DMEM culture medium containing 20% FBS for 24 hours and then cultured in serum-free EBM-2 medium for 48 hours to form conditioned medium (CM). was collected. (A) Angiogenesis-related proteins contained in each conditioned medium were analyzed with an antibody-based protein array using a Human Angiogenesis Array kit. Here, eight representative factors, angiogenin, angiopoietin-1, FGF-7, IL-8, MCP-1, PDGF-AA, serpin F1 and VEGF Secretion levels are indicated. The secretion level of each protein was normalized by a reference point. (B) Representative images of donor 2 (D2) and donor 6 (D6) among 9 donor types are shown, and arrows indicate reference points. (C-E) Conditioned media of WJ-MSCs from two different donors (D2 and D6) were evaluated in assays for proliferation, migration and tube formation of HUVEC cells. (C) Serum-starved HUVEC cells were cultured for 48 hours in the presence of conditioned medium supplemented with 1% FBS, and then MTS assay was performed. (D) Migration of HUVEC cells was measured in the presence of each conditioned medium in the bottom chamber of the Boyden chamber. (E) Tube formation of HUVEC cells was performed by incubating HUVEC cells on matrigel with the indicated conditioned medium for 12 hours. At this time, VEGF (5ng/ml) was used as a positive control in (D), and EGM-2 was used as a positive control in (C) and (E).
Figure 3 shows a comparison of secretome profiles according to changes in FBS in WJ-MSC culture. (A) D2 or D6 WJ-MSCs were maintained in DMEM medium containing FBS type A or type B, and then cultured in serum-free EBM-2 medium for 48 hours to collect conditioned medium. The collected conditioned medium was analyzed using a human angiogenesis array kit. (B) Eight proangiogenic factors standardized as reference points, angiogenin, angiopoietin-1, FGF-7, IL-8, MCP-1, PDGF-AA, serpin F1 and It is a graph showing the relative secretion level of VEGF.
Figure 4 shows a comparison of secretion levels of four types of angiogenesis-stimulating factors in WJ-MSCs of an additional donor type. (A) Conditioned media collected from WJ-MSCs isolated from additional donors (D10, D11, D12 and D13) were analyzed using a human angiogenesis array kit. The English letter in the box indicates the position of the selected major angiogenesis-promoting factor in the membrane, and the arrow indicates the reference point. (B) The secretion level of each protein was normalized by a reference point.
Figure 5 shows the results showing differential angiogenic activity in vitro and in vivo of WJ-MSCs of different donor types. (A) Serum starved HUVEC cells were allowed to migrate to the bottom chamber with the indicated conditioned media. At this time, VEGF (5ng/ml) was used as a positive control. Representative images (left) and quantification results of migrated cells (right) are shown. The scale bar is 125 μm. (B) Tube formation of HUVEC cells was performed by incubating HUVEC cells on matrigel with the indicated conditioned medium for 12 hours. Representative images (left), tube length (middle) and average number of branches per field (right) are shown. The scale bar is 250 μm. (C) In vivo Matrigel plug assay. Matrigel containing the indicated WJ-MSCs (5Х10 6 cells) or PBS (CTL) was injected into the dorsal region of mice (n=3). After 7 days, the matrigel plug was removed and homogenized, and hemoglobin (Hb) was measured using Drabkin's solution. Representative images (left) and Hb quantification results (right) are shown.
Figure 6 shows that the angiogenesis regeneration effect of WJ-MSC in a mouse hindlimb ischemia model depends on the secretion of angiogenesis promoting factors. In mice (BALB/c nu/nu), ischemia was induced by performing femoral artery and phlebectomy. Within 6 hours post-surgery, WJ-MSCs (5Х10 5 in PBS) of different donor types D13 or D10 or PBS (CTL) were injected intramuscularly at lower extremity ischemic sites (n=5). (A) Blood flow was measured using LDPI on
Figure 7 shows that angiogenin, VEGF, MCP-1 and IL-8 are key mediators of the angiogenesis promoting effect of WJ-MSC. (A) and (B) 5 μg/ml of angiogenin (α-Angiogenin), IL-8 (α-IL-8), MCP-1 (α-MCP-1) and VEGF (α-VEGF) Neutralizing antibodies against each were treated in the prepared conditioned medium for 30 minutes. At this time, IgG1 or IgG2 was used as a control, respectively, and α-4F represents treatment with a combination of the four antibodies (α-Angiogenin, α-IL-8, α-MCP-1 and α-VEGF). (A) HUVEC cells were allowed to migrate to the bottom chamber with antibody-treated conditioned medium. Here, *** is P < 0.001 versus control IgG2 (vs.), and ## is P < 0.01 versus control IgG1+2. The percentage of migrated cells was calculated based on the cell migration of each IgG-treated control. (B) Tube formation of HUVEC cells on Matrigel was performed by incubation for 12 hours in antibody-treated conditioned medium. The percentage of vessel length was calculated based on the tube formation of each IgG-treated control. Here, §§ is P < 0.01 versus control IgG1, * is P < 0.05 versus control IgG2, and ## is P < 0.01 versus control IgG1+2. (C and D) WJ-MSCs were transfected with the indicated siRNAs, cultured and conditioned medium was collected. si4F represents a treatment with a combination of four siRNAs (siAngiogenin, siIL-8, siMCP-1 and siVEGF). (C) HUVEC cells were transferred to the bottom chamber with the indicated conditioned media. The graph shows the percentage of HUVEC cells that migrated to the indicated conditioned media compared to siCTL-treated controls. ** and *** are P < 0.01 and P < 0.001 versus siCTL (100 nM), respectively, and ### is P < 0.001 versus siCTL (400 nM). (D) Vasculogenesis of HUVEC cells on Matrigel was performed by incubation for 12 hours in the indicated conditioned media. The graph shows the percentage of vessel length formed in the indicated conditioned media compared to siCTL-treated controls. ** is P < 0.01 versus siCTL (100 nM), ## is P < 0.01 versus siCTL (400 nM).
8 shows the results of dot blot analysis of the conditioned medium obtained after knockdown by treatment with siRNA for an angiogenesis-stimulating factor. Conditioned medium was obtained from WJ-MSCs transfected with the indicated siRNAs. Knockdown of each factor was confirmed by dot blot analysis using anti-angiogenin, anti-IL-8, anti-MCP-1 and anti-VEGF antibodies.
9 shows that the four selected factors, angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF, also mediate the angiogenesis-promoting effect of bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSC). (A) Conditioned media collected from BM-MSC culture supernatants from two different donors (BM-D1 and BM-D2, passage 4) were analyzed using a human angiogenesis array kit. Here, a denotes angiogenin, b denotes IL-8, c denotes MCP-1, d denotes VEGF, and four types of angiogenesis-stimulating factors. The secretion level of each protein was normalized by a reference point (bottom). Arrows indicate positive controls. (B) Serum-starved HUVEC cells were transferred to the bottom chamber containing BM-MSC conditioned medium. At this time, VEGF (5ng/ml) was used as a positive control. (C) Vasculogenesis of HUVEC cells was performed by incubating HUVEC cells on Matrigel with the indicated conditioned media of BM-MSC for 12 h. EGM-2 was used as a control. (D and E) Angiogenin, IL-8, MCP-1 and neutralizing antibodies (α-4F) against VEGF were simultaneously co-treated with the conditioned medium of BM-MSC. At this time, IgG1 and IgG2 were used as controls. Migration (D) and angiogenesis (E) assays of HUVEC cells were performed using conditioned media co-treated with antibodies. (F and G) BM-MSCs were transfected with control (siCTL) or combined siRNA (si4F; siAngiogenin, siIL-8, siMCP-1 and siVEGF), cultured and conditioned medium was collected . Migration (F) and angiogenesis (G) assays of HUVEC cells were performed using the collected conditioned media.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and effects of the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.
<실시예 1> 실험 재료 준비 및 실험 방법<Example 1> Preparation of test materials and test method
DMEM(Dulbecco's modified Eagle medium), M199, 트립신-EDTA(trypsin-EDTA) 및 페니실린-스트렙토마이신(penicillin-streptomycin)은 Gibco BRL사(Grand Island, NY)로부터 구입하였고, EGM-2MV BulletKit 배지(medium)는 Cambrex사(Walkersville, MD)로부터 구입하였다. 우태아혈청(Fetal bovine serum)은 Gibco사, Merck사(Darmstadt, Germany) 또는 Wisent Bioproduct사(Quebec, Canada)에서 구입하였다. 헤파린(heparin)은 Sigma사(St. Louis, MO)에서 구입하였고, ECGS(endothelial cell growth supplement)는 BD Biosciences사(San Jose, CA)에서 구입하였다. IL-8(#MAB331), MCP-1(#MAB679), VEGF(#MAB293), 마우스 IgG1(# MAB002) 및 IgG2(#MAB004)에 대한 중화 항체는 R&D System사(Minneapolis, MN)로부터 구입하였고, 안지오제닌(#26-2F)에 대한 중화 항체는 Millipore사(Billerica, MA)로부터 구입하였다. HRP-컨쥬게이션된 이차 항체들(Horseradish peroxidase-conjugated secondary antibodies)은 GeneTex, Inc.(Irvine, CA)로부터 구입하였고, 화학발광 기질(chemiluminescent substrate) ECL 키트는 GE Healthcare(Piscataway, NJ)로부터 구입하였다.DMEM (Dulbecco's modified Eagle medium), M199, trypsin-EDTA and penicillin-streptomycin were purchased from Gibco BRL (Grand Island, NY), EGM-2MV BulletKit medium (medium) was purchased from Cambrex (Walkersville, MD). Fetal bovine serum was purchased from Gibco, Merck (Darmstadt, Germany) or Wisent Bioproduct (Quebec, Canada). Heparin was purchased from Sigma (St. Louis, MO), and endothelial cell growth supplement (ECGS) was purchased from BD Biosciences (San Jose, CA). Neutralizing antibodies against IL-8 (#MAB331), MCP-1 (#MAB679), VEGF (#MAB293), mouse IgG1 (# MAB002) and IgG2 (#MAB004) were purchased from R&D Systems (Minneapolis, MN). , A neutralizing antibody against angiogenin (#26-2F) was purchased from Millipore (Billerica, MA). HRP-conjugated secondary antibodies (Horseradish peroxidase-conjugated secondary antibodies) were purchased from GeneTex, Inc. (Irvine, CA) and chemiluminescent substrate ECL kits were purchased from GE Healthcare (Piscataway, NJ). .
(세포 배양)(cell culture)
WJ-MSC의 분리 및 특성 규명은 Choi M et. al.,Int . J. Biochem . Cell. Biol., 45:560-570 (2013)에 기술된 바와 같이 수행되었다. WJ-MSC에 대한 인간 제대(umbilical cord) 샘플은 가톨릭대학교 의과대학의 생명윤리위원회(Institutional Review Board, IRB)의 승인 절차(승인 번호: MC12TISI0156)에 따라 수집되었다. 인간 BM-MSC(가톨릭마스터세포(Catholic MASTER Cells))는 CIC(Catholic Institute of Cell Therapy, Seoul, Korea)에서 수득하였으며, 다분화(multidifferentiation) 잠재력(지방 형성(adipogenic), 연골 형성(chondrogenic) 및 골 형성(osteogenic) 분화 및 세포 표면 항원(CD90 및 CD73에 대해서는 양성(positive)인 반면, CD34 및 CD45에 대해서는 음성(negative)임)에 대한 인증을 받았다. MSC는 FBS(20%), 페니실린(100 units/㎖) 및 스트렙토마이신(100 ㎍/㎖)이 첨가된 DMEM 배지를 이용하여 37℃, 5% CO2 가습 대기(humidified atmosphere) 조건하에서 배양하였다. 100㎜ 배양 디쉬(45 cells/㎟)에 2.5Х105개의 MSC를 씨딩하였으며, MSC의 패시징(passaging)은 1:3의 비율로 2~3일마다 분주하였다. 패시지(passage) 4~5(PDL 4~8)의 세포를 인 비트로 실험에 사용하였다. 패시지 6(PDL 8~11)의 세포를 인 비보 실험에 사용하였다. 인간 HUVEC(human umbilical vein endothelial cells) 세포의 일차 배양(primary culture) 및 유지는 Choi M et.al.,Int. J. Biochem . Cell. Biol ., 45:560-570 (2013) 및 Jaffe EA et. al.,J . Clin. Invest., 52:2745-2756 (1973)에 기술된 바와 같이 수행되었다. HUVEC 세포 수득을 위한 인간 제대(umbilical cord) 샘플은 가톨릭 대학교 성빈센트병원(VC14TIS10208)의 IRB가 승인한 절차에 따라 수집되었다. HUVEC 세포는 FBS(20%), ECGS(30 ㎍/mL, BD Biosciences) 및 헤파린(90 ㎍/mL, Sigma)이 첨가된 M199 배지에서 배양하였다. 패시지 3~6의 HUVEC 세포를 인 비트로 어세이에 사용하였다.Isolation and characterization of WJ-MSCs were performed by Choi M et. al. , Int . J. Biochem . Cell. Biol. , 45:560-570 (2013). Human umbilical cord samples for WJ-MSC were collected according to the Institutional Review Board (IRB) approval procedure (approval number: MC12TISI0156) of the College of Medicine, The Catholic University of Korea. Human BM-MSCs (Catholic MASTER Cells) were obtained from CIC (Catholic Institute of Cell Therapy, Seoul, Korea) and have multidifferentiation potential (adipogenic, chondrogenic and Certified for osteogenic differentiation and cell surface antigens (positive for CD90 and CD73, but negative for CD34 and CD45) MSCs are FBS (20%), penicillin ( 100 units/ml) and streptomycin (100 μg/ml) were added to the DMEM medium at 37°C and 5% CO 2 in a humidified atmosphere.100mm culture dish (45 cells/mm2) 2.5Х10 were seeded with 5 MSCs, and the passaging of MSCs was divided every 2 to 3 days at a ratio of 1: 3. The cells of
(컨디션드 배지의 준비)(Preparation of conditioned medium)
배양 배지가 있는 100㎜ 배양 디쉬(36 cells/mm2)에 2×105개의 MSC를 씨딩(seeding) 하였다. 24시간 후, 세포를 PBS로 2회 세척하고, 무혈청(serum free) EBM-2를 첨가하고, 48시간 동안 추가로 배양하였다. 배양 상층액(컨디션드 배지)을 수집한 후 4℃, 3,200 rpm 조건으로 15분간 원심분리하였으며, 사용할 때까지 -70 ℃에서 보관하였다.2×10 5 MSCs were seeded in a 100 mm culture dish (36 cells/mm 2 ) with a culture medium. After 24 hours, cells were washed twice with PBS, serum free EBM-2 was added, and further cultured for 48 hours. After collecting the culture supernatant (conditioned medium), it was centrifuged for 15 minutes at 4°C and 3,200 rpm, and stored at -70°C until use.
(항체-기반 단백질 어레이 분석)(antibody-based protein array analysis)
컨디션드 배지의 분비 프로파일 분석은 제조사의 지시에 따라 인간 혈관신생 어레이 키트(Human Angiogenesis Array kit; ARY007, R&D system)를 사용하여 수행하였다.Analysis of the secretion profile of the conditioned medium was performed using the Human Angiogenesis Array kit (ARY007, R&D system) according to the manufacturer's instructions.
(세포 증식 어세이)(Cell Proliferation Assay)
혈청이 첨가된 M199 배지 내 2,000개의 세포/웰(cells/well)의 밀도로 HUVEC 세포를 준비하여 젤라틴(gelatin)이 코팅된 96-웰 플레이트에 씨딩하였다. 24시간 후, EBM-2 배지에서 세포를 4시간 동안 혈청 기아상태를 만들고, 1% FBS(Gibco)가 첨가된 각각의 컨디션드 배지를 첨가하였다. 세포를 48시간 동안 배양하고, MTS 세포 증식 어세이 키트(MTS Cell Proliferation Assay Kit; Promega Corp., Madison, WI)를 사용하여 증식 정도를 평가하였다.HUVEC cells were prepared at a density of 2,000 cells/well in serum-added M199 medium and seeded in a gelatin-coated 96-well plate. After 24 hours, the cells were serum starved for 4 hours in EBM-2 medium, and each conditioned medium supplemented with 1% FBS (Gibco) was added. The cells were cultured for 48 hours, and the degree of proliferation was evaluated using the MTS Cell Proliferation Assay Kit (Promega Corp., Madison, WI).
(세포 이동 어세이)(Cell Migration Assay)
세포 이동 어세이(Cell migration assay)는 Kim HK et. al.,Mol . Cancer.Ther., 7:2133-2141 (2008)에 기술된 바와 같이 변형된(modified) 보이든 챔버(Boyden chamber) 키트를 사용하여 수행하였다. 혈청 기아상태의 HUVEC 세포(2Х104개의 세포)를 트립신 처리하여 어퍼 챔버(upper chamber)에 넣고, MSC로부터의 컨디션드 배지를 바텀 챔버(bottom chamber)에 첨가하여 세포 이동을 유도하였다. 5시간 후, 이동된 세포를 고정하고, Diff-Quik 용액(Sysmex Co., Kobe, Japan)으로 염색하였다. 무작위로 선택된 5개의 필드(field) 상에서 이동된 세포를 사진 촬영하고 계수하였다. 이동 활성(migration activity)과 관련된 주요 인자(key factor)를 확인하고자, 37℃에서 30분 동안 컨디션드 배지를 중화 항체로 전처리하였다..Cell migration assay was performed by Kim HK et. al. , Mol . Cancer. Ther. , 7:2133-2141 (2008) using a modified Boyden chamber kit. Serum-starved HUVEC cells ( 4 cells of 2Х10) were trypsinized and placed in an upper chamber, and conditioned medium from MSC was added to a bottom chamber to induce cell migration. After 5 hours, the migrated cells were fixed and stained with Diff-Quik solution (Sysmex Co., Kobe, Japan). Cells migrating on five randomly selected fields were photographed and counted. To identify key factors related to migration activity, the conditioned medium was pretreated with neutralizing antibodies at 37°C for 30 minutes.
(맥관 형성(tube formation) 어세이)(tube formation assay)
미리 냉각된(prechilled) 메트리겔(matrigel, BD Bioscience)을 미리 냉각된 48 웰 플레이트(150㎕) 또는 96 웰 플레이트(50㎕)의 각 웰에 넣고 30분 동안 인큐베이션(incubation) 하였다. 혈청 기아 상태의 HUVEC 세포를 트립신 처리하여 각 컨디션드 배지에 현탁시키고, 이를 굳혀진(solidified) 메트리겔(30 cells/㎟)의 상단에 첨가하였다. 12시간 후, 형성된 맥관을 사진 촬영하고, 맥관 길이 및 분기점(branch points)의 수를 결정하고자 이미지 J 소프트웨어(Image J software; http://rsb.info.nih.gov/ij/)를 사용하여 이미지를 분석하였다. 맥관 형성 활성과 관련된 주요 인자를 조사하고자, 37℃에서 30분 동안 컨디션드 배지를 중화 항체로 전처리하였다.Prechilled matrigel (matrigel, BD Bioscience) was placed in each well of a prechilled 48-well plate (150 μl) or 96-well plate (50 μl) and incubated for 30 minutes. Serum-starved HUVEC cells were trypsinized, suspended in each conditioned medium, and added to the top of a solidified matrigel (30 cells/mm 2 ). After 12 h, the formed vessels were photographed and image J software (http://rsb.info.nih.gov/ij/) was used to determine vessel length and number of branch points. Images were analyzed. To investigate key factors related to angiogenic activity, conditioned medium was pretreated with neutralizing antibodies for 30 minutes at 37°C.
(인 비보 메트리겔 플러그 어세이)(In Vivo Matrigel Plug Assay)
모든 절차는 가톨릭대학교 실험동물운영위원회(Institutional Animal Care and Use Committee, IACUC)(CUMC-2015-0025-03)의 정책에 따라 수행되었다. 7주령 BALB/c(nu/nu) 마우스(SLC, Japan)의 등쪽(dorsal) 부위에 각각의 WJ-MSC(50 ㎕의 PBS 중 5Х106개의 세포)를 함유하며, 페놀 레드가 없고(phenol red-free), 성장 인자가 결핍된(growth factor-depleted) 차가운(ice-cold) 0.4 mL의 메트리겔(BD Biosciences)을 피하 주사하였다. 7일 후, 마우스를 안락사시키고 메트리겔 플러그를 제거하였다. 형성된 기능성 혈관을 정량화하고자, 메트리겔 플러그를 증류수에서 균질화(homogenization) 하고 14,000 rpm에서 5분간 원심분리 하였다. 상층액을 드라브킨스 시약(Drabkin's reagent, Sigma)과 혼합하여 헤모글로빈을 측정하였다. 30분 동안 인큐베이션한 후, 혼합물의 흡광도를 540 ㎚ 파장에서 측정하였다.All procedures were performed in accordance with the policy of the Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) (CUMC-2015-0025-03), The Catholic University of Korea. The dorsal region of 7-week-old BALB/c (nu/nu) mice (SLC, Japan) containing individual WJ-MSCs (5Х10 6 cells in 50 μl of PBS) and without phenol red (phenol red -free), growth factor-depleted, ice-cold 0.4 mL of Matrigel (BD Biosciences) was injected subcutaneously. After 7 days, mice were euthanized and the Matrigel plugs were removed. To quantify the functional blood vessels formed, the Matrigel plug was homogenized in distilled water and centrifuged at 14,000 rpm for 5 minutes. Hemoglobin was measured by mixing the supernatant with Drabkin's reagent (Sigma). After incubation for 30 minutes, the absorbance of the mixture was measured at a wavelength of 540 nm.
(하지 허혈 마우스 모델)(lower extremity ischemia mouse model)
7주령 수컷 마우스(20-25g, BALB/c nu/nu; SLC)를 아이소플루레인(isoflurane)(유도(induction)의 경우 5%, 유지(maintenance)의 경우 2%)으로 마취시키고 대퇴동맥(femoral artery) 및 정맥 절제술을 시행하였다. 수술 후 6시간 이내에, 상이한 두 타입의 공여자로부터 수득한 PBS 중 5Х105개의 WJ-MSC 또는 PBS(대조군)를 하지 허혈 위치에 근육 내 주사하였다(n=5). 수술 후 0, 7, 14 및 21일째에 LDPI(laser doppler blood perfusion imager; Moor Instruments Ltd. Millwey, Axminster, UK)를 사용하여 혈류를 측정하였다. 무릎 관절에서부터 발가락까지의 부위의 혈류를 정량화하였고, LDPI 지수는 비-허혈성 하지(non-ischemic hindlimb)에 대한 허혈성 비율로 결정되었다. 조직학적 및 면역 형광법(immunofluorescent)적으로 평가하고자, 수술 후 21일째에 마우스를 희생시키고, 하지 근육을 제거하였으며 OCT 컴파운드(compound)로 즉시 동결시킨 다음 동결 절편(cryosection)을 만들었다. 혈관 형성을 결정하고자, 조직 절편은 항-CD31 항체(BD Biosciences) 및 FITC-컨쥬게이션된 항-랫트IgG(Millipore)로 면역염색 되었다. 핵(nuclei)을 DAPI(Sigma)로 염색한 후, 형광 현미경(Olympus BX51, Middlesex, UK)을 이용하여 슬라이드(slide)를 관찰하였다. 이미지 J 소프트웨어를 사용하여 혈관 밀도를 정량화하였다. 캡쳐된 컬러 이미지를 RGB 스택(stack)에 적용하여 이미지를 각 채널(channel)로 분할하였다. 임계값(thresholding)을 사용하여 각각의 개별 이미지를 분할한 후(마우스=3/group, 각 그룹당 30개 이미지), 필드당 혈관 영역의 비율을 Image J로 계산하였다.7-week-old male mice (20-25 g, BALB/c nu/nu; SLC) were anesthetized with isoflurane (5% for induction, 2% for maintenance) and injected into the femoral artery ( femoral artery) and phlebectomy were performed. Within 6 hours after surgery, 5Х10 5 WJ-MSCs in PBS obtained from two different types of donors or PBS (control) were intramuscularly injected at the site of lower extremity ischemia (n=5). Blood flow was measured using a laser doppler blood perfusion imager (LDPI; Moor Instruments Ltd. Millwey, Axminster, UK) on
(RNA 간섭)(RNA interference)
안지오제닌, IL-8, MCP-1, VEGF 및 대조군 siRNA(siCTL)를 타겟으로 하는 siRNA(small interfering RNA)는 Bioneer Co.(Daejeon, Korea)에서 수득하였다. 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF를 타겟으로 한 siRNA 서열과 음성대조군으로 사용한 포유류 유전자와 상동성을 보이지 않는 siCTL의 siRNA 서열은 하기 표 1에 나타내었다. MSC를 24시간 동안 36개의 세포(36 cells/㎟) 밀도로 배양한 후, 제조사의 지시에 따라 리포펙타민 RNAiMAX 트랜스펙션 시약(lipofectamineRNAiMAX Transfection Reagent; Invitrogen)을 사용하여 100 nM 농도의 siRNA를 세포에 트랜스펙션 시켰다. 4시간 후, 세포를 PBS로 2회 세척하여 트랜스펙션 배지를 제거하고, 이후 새로운 배지로 배양하였다. 배양 48시간 후, 세포를 PBS로 세척하고 새로운 EBM-2 배지로 배양하였다. 48시간 후, 컨디션드 배지를 수집하고, 3,200 rpm에서 15분간 원심분리하여 정화(clarified)하였다. 이후, 컨디션드 배지는 인 비트로 혈관신생 어세이(angiogenesis assay) 또는 96-웰 바이오-도트 장치(96-well Bio-dot apparatus; Bio-Rad Laboratories)를 이용한 니트로셀룰로오스 멤브레인으로의 블로팅에 사용되었다. 5% 탈지유(skim milk)로 멤브레인을 블로킹한 후, 특이적 일차 항체들을 처리하고 HRP-컨쥬게이션된 이차 항체들을 이후 처리하여 인큐베이션 하였다. ECL 키트(GE Healthcare)를 사용하여 면역반응성(immunoreactive) 도트(dot)를 시각화하였다.Small interfering RNA (siRNA) targeting angiogenin, IL-8, MCP-1, VEGF and control siRNA (siCTL) were obtained from Bioneer Co. (Daejeon, Korea). siRNA sequences targeting angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF and siRNA sequences of siCTLs that do not show homology to mammalian genes used as negative controls are shown in Table 1 below. After culturing MSCs at a density of 36 cells (36 cells/mm2) for 24 hours, siRNA at a concentration of 100 nM was added to the cells using Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent (Invitrogen) according to the manufacturer's instructions. was transfected into After 4 hours, the cells were washed twice with PBS to remove the transfection medium and then cultured with fresh medium. After 48 hours of culture, cells were washed with PBS and cultured with fresh EBM-2 medium. After 48 hours, the conditioned medium was collected and clarified by centrifugation at 3,200 rpm for 15 minutes. The conditioned medium was then used for in vitro angiogenesis assays or blotting onto nitrocellulose membranes using a 96-well Bio-dot apparatus (Bio-Rad Laboratories). . After blocking the membrane with 5% skim milk, it was treated with specific primary antibodies followed by HRP-conjugated secondary antibodies and incubated. Immunoreactive dots were visualized using the ECL kit (GE Healthcare).
<실시예 2> 상이한 공여자-유래 와튼제대교질 유래 중간엽 줄기세포 간의 혈관신생 촉진 인자 프로파일 및 활성의 변화 분석<Example 2> Analysis of changes in angiogenesis-promoting factor profile and activity between different donor-derived Wharton's umbilical cord-derived mesenchymal stem cells
와튼제대교질 유래 중간엽 줄기세포(Warton's jelly mesenchymal stem cell, WJ-MSC)는 9명의 상이한 공여자 타입의 인간 제대로부터 분리하였다. 이들의 컨디션드 배지(CM)는 무혈청 배지에서 배양한 후 수집하였다. 혈관신생 촉진 인자 프로파일을 비교하고자, 제조사의 지시에 따라 인간 혈관신생 어레이 키트(Human Angiogenesis Array kit)를 사용하여 CM을 분석하였다(도 1a 내지 도 1g). 각 단백질의 분비 수준은 기준점에 의해 표준화되었다. Warton's jelly mesenchymal stem cells (WJ-MSC) were isolated from human umbilical cords of 9 different donor types. Their conditioned medium (CM) was collected after culturing in serum-free medium. To compare angiogenesis-promoting factor profiles, CM was analyzed using a Human Angiogenesis Array kit according to the manufacturer's instructions (FIGS. 1A to 1G). The secretion level of each protein was normalized by a reference point.
55종의 인자 중 8종의 인자, 안지오제닌, 안지오포이에틴-1, FGF-7, IL-8, MCP-1, PDGF-AA, 세르핀 F1 및 VEGF가 공여자에 따른 분비의 다양성이 보이기는 하나, 상당히 높은 수준으로 분비됨을 확인하였다(도 2의 A). 이때, 상기 8종 인자의 선정 기준은 9명의 공여자 타입 중 3~8명의 공여자 타입이 0.5보다 높은 상대적 픽셀 강도(pixel intensity)에서 분비 수준을 가져야 한다. 상기 8종 인자의 분비 프로파일은 공여자 간에 다양하였다. 인간 혈관신생 어레이 키트를 이용하여 상기 8종의 인자가 조직 근원에 관계없이 일부 MSC에서 상당히 많이 분비됨을 확인하였으며, 공여자의 성별 유형에 따른 뚜렷한 차이가 없음도 확인하였다(표 2). 세크레톰 프로파일과 혈관신생 촉진 활성 간의 상관관계를 테스트하고자, 9명의 공여자 타입 중 상위 및 하위의 분비 수준을 갖는 두 가지의 WJ-MSC 타입을 선택하였다. 상기 8종의 모든 사이토카인은 공여자 2(D2)의 WJ-MSC에 비해 공여자 6(D6)의 WJ-MSC에서 훨씬 높은 수준으로 분비되었다(도 2의 B). 공여자 D6 및 공여자 D2로부터 수득한 컨디션드 배지의 혈관신생 촉진 활성은 HUVEC 세포를 이용한 세포증식, 세포이동 및 맥관 형성 어세이로 평가되었다. 흥미롭게도, 공여자 D2와 비교하여 공여자 D6의 컨디션드 배지는 상당히 높은 수준으로 HUVEC 세포의 증식, 이동 및 맥관 형성을 유도하였다(도 2의 C 내지 도 2의 E). 상기 결과는 혈관신생 촉진 사이토카인 프로파일 및 상이한 공여자-유래 MSC의 능력(potency)이 서로 간에 다양함을 나타내었다. 이를 토대로, 혈관신생 촉진 활성과 공여자 타입에 따른 분비 사이토카인 프로파일 간에 상관관계가 있음을 유추할 수 있었다.Among the 55 factors, 8 factors, angiogenin, angiopoietin-1, FGF-7, IL-8, MCP-1, PDGF-AA, serpin F1, and VEGF, showed diversity in secretion according to the donor. Although visible, it was confirmed that it was secreted at a fairly high level (Fig. 2A). At this time, the selection criterion for the 8 types of factors is that 3 to 8 donor types among 9 donor types must have a secretion level at a relative pixel intensity higher than 0.5. The secretion profile of these eight factors varied between donors. Using the human angiogenesis array kit, it was confirmed that the above 8 factors were significantly secreted from some MSCs regardless of tissue origin, and it was also confirmed that there was no clear difference according to the donor's gender type (Table 2). To test the correlation between the secretome profile and the angiogenic activity, two WJ-MSC types with higher and lower secretion levels were selected among 9 donor types. All of the 8 cytokines were secreted at much higher levels in WJ-MSCs from donor 6 (D6) compared to WJ-MSCs from donor 2 (D2) (Fig. 2B). The angiogenic activity of the conditioned media obtained from donor D6 and donor D2 was evaluated in cell proliferation, cell migration and angiogenesis assays using HUVEC cells. Interestingly, compared to donor D2, the conditioned medium of donor D6 induced proliferation, migration and angiogenesis of HUVEC cells at significantly higher levels (Fig. 2C to Fig. 2E). The results indicated that the pro-angiogenic cytokine profile and potency of different donor-derived MSCs varied from one another. Based on this, it was inferred that there was a correlation between the angiogenesis-promoting activity and the secreted cytokine profile according to the donor type.
<실시예 3> 상이한 FBS 조건하에서 WJ-MSC의 세크레톰 프로파일 비교 분석<Example 3> Comparative analysis of the secretome profile of WJ-MSC under different FBS conditions
상기 실시예 2에서 상이한 공여자 타입에 따라 MSC의 분비 사이토카인 프로파일에 영향을 미침을 확인하였다. 이에 추가로, 상이한 우태아혈청이 MSC의 분비 프로파일에도 영향을 미치는지 그 여부를 조사하였다. FBS는 MSC의 배양에 필요한 성장 인자와 필수 영양소를 제공하는 것으로 알려져 있으나, 이의 조성은 생물학적 산물의 한계로서 항상 동일하지는 않다. 본 발명자들은 세포가 상이한 FBS를 포함하는 배지에서 배양되었다 할지라도 효율적인 바이오마커가 일관되게 분비되어야 한다고 가설을 설정하였다. 따라서, 컨디션드 배지 준비 전에 다른 두 회사의 FBS를 포함하는 DMEM 배지에서 배양된 공여자 D2 및 D6의 MSC 간의 혈관신생을 촉진하는 사이토카인의 분비 수준을 비교하였다. In Example 2, it was confirmed that different donor types affect the secretion cytokine profile of MSCs. In addition to this, we investigated whether different fetal bovine serum also affect the secretion profile of MSCs. FBS is known to provide growth factors and essential nutrients necessary for the cultivation of MSCs, but its composition is not always the same as a limitation of biological products. We hypothesized that efficient biomarkers should be consistently secreted even if the cells were cultured in media containing different FBS. Therefore, the levels of secretion of cytokines promoting angiogenesis between MSCs of donors D2 and D6 cultured in DMEM medium containing FBS from two different companies before preparation of the conditioned medium were compared.
분비 수준에 약간의 변화가 있었으나, 주요 패턴은 바뀌지 않았다(도 3). 공여자 D2로부터의 컨디션드 배지와 비교하여 공여자 D6로부터의 컨디션드 배지가 인 비트로 상에서 혈관신생을 촉진하는 활성이 더 강력하였으므로, 두 FBS 조건 모두에서 공여자 D2의 컨디션드 배지에 비해 공여자 D6의 컨디션드 배지에서 더 높고 차별적으로 분비되는 사이토카인을 선택하였다. 또한, 본 발명자들은 효율적인 바이오마커를 선정하고자, 0.5보다 높은 상대적 픽셀 강도에서 인자의 분비 수준을 고려하였다. 본 발명자들은 8종의 인자 중, 안지오포이에틴-1, FGF-7, PDGF-AA, 세르핀 F1이 상기 조건을 충족시키지 못함을 확인하였다. 이에, 최종적으로 본 발명자들은 혈관신생 촉진 효능에 대한 MSC의 가능한 바이오마커로서 4종의 인자, 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF을 선정하였다.There were some changes in the level of secretion, but the main pattern did not change (FIG. 3). Compared to the conditioned medium from donor D2, the conditioned medium from donor D6 was more potent in promoting angiogenesis in vitro, so the conditioned medium from donor D6 compared to the conditioned medium from donor D2 in both FBS conditions. Cytokines that were higher in the medium and differentially secreted were selected. In addition, the present inventors considered the secretion level of the factor at a relative pixel intensity higher than 0.5 in order to select an efficient biomarker. The present inventors confirmed that among the eight factors, angiopoietin-1, FGF-7, PDGF-AA, and serpin F1 did not satisfy the above conditions. Accordingly, the present inventors finally selected four factors, angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF, as possible biomarkers of MSC for angiogenesis-promoting efficacy.
<실시예 4> 와튼제대교질 유래-중간엽 줄기세포(WJ-MSC)의 효능에 대한 혈관신생 촉진 바이오마커로서의 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 분비 수준 분석<Example 4> Analysis of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF secretion levels as angiogenesis-promoting biomarkers for the efficacy of Wharton's colloidal-derived mesenchymal stem cells (WJ-MSC)
상기 실시예 3에서 혈관신생 촉진 바이오마커로서, 4종의 인자, 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF를 선정하였으며, WJ-MSC의 혈관신생 촉진 효능에 대한 상기 4종 인자의 분비 수준을 검증하고자, 4명의 추가 공여자의 상이한 제대로부터 유래된 WJ-MSC를 추가 조사하였다. 컨디션드 배지를 수득한 후, 세크레톰 프로파일을 분석하여 상기 4종 인자의 분비 수준을 비교하였다. In Example 3, four factors, angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF were selected as angiogenesis-promoting biomarkers, and secretion of the four factors for the angiogenesis-promoting efficacy of WJ-MSC To validate the level, WJ-MSCs derived from different umbilical cords of 4 additional donors were further investigated. After obtaining the conditioned medium, secretome profiles were analyzed to compare secretion levels of the above four factors.
도 4에 나타낸 바와 같이, 공여자 D12 및 D13으로부터의 두 MSC는 공여자 D10 및 D11로부터의 두 MSC에 비해 상기 4종 인자, 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF를 더 높은 수준으로 분비함을 확인하였다. 전반적으로, 공여자 D13은 다른 공여자 타입의 세포와 비교하여 분비 수준이 높음을 확인하였다. 이들 공여자에 따른 상이한 MSC에서 유래된 컨디션드 배지의 혈관신생 촉진 활성을 인 비트로 상에서 비교하고자, 개개의 컨디션드 배지에서 유도된 HUVEC 세포의 이동 및 관 형성 정도를 확인하였다. 어세이에 따라 공여자 D10 및 D11 간에 또는 공여자 D12 및 D13 간의 혈관 신생 활성의 인 비트로 결과에서 약간의 차이가 있기는 하였으나, 대략적으로 공여자 D12의 컨디션드 배지와 공여자 D13의 컨디션드 배지는 공여자 D10 및 D11의 컨디션드 배지보다 더 높은 활성을 보였다(도 5의 A 및 도 5의 B). 테스트된 혈관신생 촉진 활성에 있어서, 공여자 D13의 컨디션드 배지는 공여자 D10 및 D11의 컨디션드 배지에 비해 현저하게 더 강력한 활성을 나타내었다.As shown in Figure 4, both MSCs from donors D12 and D13 secreted higher levels of the four factors, angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF, compared to the two MSCs from donors D10 and D11. It was confirmed that Overall, it was confirmed that donor D13 had a higher level of secretion compared to cells of other donor types. In order to compare the angiogenesis-promoting activity of conditioned media derived from different MSCs according to these donors in vitro, the degree of migration and tube formation of HUVEC cells induced in individual conditioned media was confirmed. Although there were some differences in the in vitro results of angiogenic activity between donors D10 and D11 or between donors D12 and D13 depending on the assay, the conditioned medium of donor D12 and the conditioned medium of donor D13 were approximately the same as those of donor D10 and D13. It showed higher activity than the conditioned medium of D11 (FIG. 5A and FIG. 5B). In terms of the angiogenesis promoting activity tested, the conditioned medium from donor D13 showed significantly more potent activity than the conditioned medium from donors D10 and D11.
마지막으로, 컨디션드 배지 대신에 MSC를 사용하여 인 비보에서 혈관신생 촉진 활성을 테스트하였다. 메트리겔 플러그 어세이는 차가운 메트리겔과 혼합된 WJ-MSC를 마우스에 이식함으로써 인 비보 상에서 수행되었다. 7일 후, 상기 메트리겔 플러그를 마우스에서 제거하여 메트리겔 플러그의 무게 및 헤모글로빈(Hb)의 함량을 측정하였다(도 5의 C). Finally, the angiogenic activity was tested in vivo using MSC instead of the conditioned medium. The Matrigel plug assay was performed in vivo by transplanting mice with WJ-MSCs mixed with cold Matrigel. After 7 days, the Matrigel plug was removed from the mouse, and the weight and hemoglobin (Hb) content of the Matrigel plug was measured (FIG. 5C).
상기 메트리겔 플러그는 처음에 무혈관(avascular) 상태이므로, 메트리겔 플러그에 형성된 모든 혈관을 쉽게 관찰할 수 있다. WJ-MSC가 함유되어 있는 모든 메트리겔 플러그는 대조군 메트리겔 플러그와 대조적으로 적색을 나타내었다. 또한, 공여자 D12 및 D13 메트리겔 플러그가 공여자 D10 및 D11에 비해 혈관이 더 많이 형성되었음이 육안으로 관찰되었다. 이에 따라, 공여자 D13의 메트리겔 플러그가 공여자 D10의 메트리겔 플러그에 비해 헤모글로빈 함유량이 현저히 높음을 확인하였다. 상기 결과를 통해, 상이한 공여자 제대로부터 유래된 WJ-MSC가 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF를 상이한 수준으로 분비하고, 상기 4종 인자의 분비 수준이 인 비트로 및 인 비보에서 혈관신생 촉진 활성과 높은 상관관계가 있음을 알 수 있었다.Since the Matrigel plug is initially avascular, all blood vessels formed on the Matrigel plug can be easily observed. All Matrigel plugs containing WJ-MSCs were red in contrast to the control Matrigel plugs. In addition, it was visually observed that the Matrigel plugs of donors D12 and D13 were more vascularized than those of donors D10 and D11. Accordingly, it was confirmed that the hemoglobin content of the Matrigel plug of donor D13 was significantly higher than that of the Matrigel plug of donor D10. Through the above results, WJ-MSCs derived from different donor umbilical cords secreted different levels of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF, and the secretion levels of the four factors were found to be vascular in vitro and in vivo. It was found that there was a high correlation with angiogenesis promoting activity.
<실시예 5> 와튼제대교질 유래-중간엽 줄기세포(WJ-MSC)의 혈관 재생 유효성과 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 분비 수준의 상관관계 분석<Example 5> Correlation analysis between angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF secretion levels and blood vessel regeneration efficacy of Wharton's gelatin-derived mesenchymal stem cells (WJ-MSC)
상기 실시예 4에서 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 인자의 분비 수준이 인 비트로및 인 비보 모델에서 혈관신생 촉진 활성과 높은 상관관계가 있음을 확인하였으며, 이를 기반으로 질환 모델에서 상기 4종 인자의 분비 수준이 혈관 재생 효과에도 큰 영향을 미치는지를 확인하였다. 구체적으로, 상기 4종 인자의 분비 수준이 혈관 재생 효과에 영향을 미치는지 그 여부를 확인하고자, 대퇴동맥 및 정맥 절제술을 시행하여 유도된 하지 허혈 마우스 모델을 사용하였다. 수술 후 6시간 이내에, 공여자 D10 또는 D13의 WJ-MSC 또는 PBS(대조군)를 허혈성 대퇴근 영역의 네 개의 주사 지점에 국소 주사하였다. In Example 4, it was confirmed that the secretion levels of angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF factors had a high correlation with angiogenesis promoting activity in in vitro and in vivo models, and based on this, in disease models It was confirmed whether the secretion level of the four factors had a great effect on the blood vessel regeneration effect. Specifically, in order to determine whether the secretion level of the four factors affects the revascularization effect, a mouse model of lower extremity ischemia induced by femoral artery and venous resection was used. Within 6 hours after surgery, WJ-MSCs from donors D10 or D13 or PBS (control) were injected locally at four injection points in the ischemic femoral muscle area.
하지 혈류의 연속 LDPI(laser-Doppler perfusion imaging) 분석은 공여자 D10의 WJ-MSC를 주사한 실험군 또는 PBS를 주사한 대조군과 비교하여 공여자 D13의 WJ-MSC를 주사한 허혈/비-허혈성 하지 혈류의 비율이 현저히 증가한 것으로 나타났다(도 6의 A). 허혈성 조직에서 MSC-매개 혈관신생을 평가하고자, 수술 후 21일째 조직을 채취하고 항-CD31 항체(녹색 형광)로 면역조직화학 염색법으로 염색하여 모세혈관 밀도를 측정하였다. 공여자 D10의 WJ-MSC 또는 PBS가 처리된 그룹과 비교하여 공여자 D13의 WJ-MSC가 처리된 그룹에서 CD31-양성 모세혈관이 증가됨을 확인하였다(도 6의 B). 상기 결과를 통해, 허혈에 있어서 WJ-MSC의 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 인자의 분비 수준이 MSC의 치료적 혈관 재생 유효성과 높은 상관관계가 있음을 알 수 있었다.Continuous laser-Doppler perfusion imaging (LDPI) analysis of lower extremity blood flow showed the ischemic/non-ischemic lower extremity blood flow injected with WJ-MSCs from donor D13 compared to the experimental group injected with WJ-MSCs from donor D10 or the control group injected with PBS. It was found that the ratio increased significantly (Fig. 6 A). To evaluate MSC-mediated angiogenesis in ischemic tissues, tissues were collected on
<실시예 6> 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 분비 수준에 따른 와튼제대교질 유래-중간엽 줄기세포(WJ-MSC)의 혈관신생 촉진 활성의 검증<Example 6> Verification of angiogenesis-promoting activity of WJ-MSC derived from Wharton's Jedae Colloid according to secretion levels of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF
상기 실시예 3에서 선정된 4종의 인자, 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF가 WJ-MSC의 혈관신생 촉진 효과를 매개하는 주요 인자인지의 여부를 확인하고자, 블로킹 항체 또는 siRNA를 처리하여 WJ-MSC의 혈관신생 촉진 효과가 차단되는지 그 여부를 확인하였다. 구체적으로, 어세이 전에 상기 4종의 인자가 상대적으로 높은 수준으로 분비되는 공여자 D13의 컨디션드 배지에 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF에 대한 중화 항체를 전처리하였다. In order to determine whether the four factors selected in Example 3, angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF, are the main factors mediating the angiogenesis promoting effect of WJ-MSC, blocking antibodies or siRNA It was confirmed whether or not the angiogenesis-promoting effect of WJ-MSC was blocked by treatment. Specifically, prior to the assay, neutralizing antibodies against angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF were pretreated in the conditioned medium of donor D13 in which the above four factors were secreted at relatively high levels.
예측한 바와 같이, 항-IL-8, 항-MCP-1 또는 항-VEGF에 대한 중화 항체의 단일 처리에 의해 공여자 D13의 컨디션드 배지로 유도된 내피세포의 이동이 현저히 억제됨을 확인하였다. 또한, 항-안지오제닌에 대한 중화 항체를 이용한 단일 처리에 의해서도 공여자 D13의 컨디션드 배지에 의해 유도된 내피세포의 이동이 억제되었으나, 그 억제는 통계적으로 유의하지 않았다. 상기 4가지 항체(α-Angiogenin, α-IL-8, α-MCP-1 및 α-VEGF; α-4F)를 조합하여 처리한 경우에 내피세포(EC)의 이동을 가장 효과적으로 억제함을 확인하였다(도 7의 A). 또한, 공여자 D13의 컨디션드 배지에 의해 유도된 HUVEC 세포의 맥관 형성에서도, 블로킹 항체를 단일 또는 조합하여 처리한 경우 유사한 억제 패턴이 관찰되었다(도 7의 B). As expected, it was confirmed that the migration of endothelial cells induced into the conditioned medium of donor D13 was significantly inhibited by single treatment with anti-IL-8, anti-MCP-1 or anti-VEGF neutralizing antibodies. In addition, migration of endothelial cells induced by the conditioned medium of donor D13 was also inhibited by a single treatment with an anti-angiogenin neutralizing antibody, but the inhibition was not statistically significant. It was confirmed that the migration of endothelial cells (EC) was most effectively inhibited when the above four antibodies (α-Angiogenin, α-IL-8, α-MCP-1 and α-VEGF; α-4F) were treated in combination. (FIG. 7 A). Also, in the vasculature of HUVEC cells induced by the conditioned medium of donor D13, a similar inhibitory pattern was observed when the blocking antibodies were treated singly or in combination (FIG. 7B).
다음으로, siRNA를 처리하여 WJ-MSC의 혈관신생 촉진 효과에 대한 4종 인자, 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 영향을 평가하였다. WJ-MSC에 상기 4종의 인자를 타겟으로 한 siRNA를 개별적으로 또는 동시에 처리하였다. 컨디션드 배지를 수득한 후 도트 블롯 분석을 통해 상기 4종 인자의 결핍 정도를 확인하였다. Next, the effects of four factors, angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF, on the angiogenesis-promoting effect of WJ-MSC by treatment with siRNA were evaluated. WJ-MSCs were individually or simultaneously treated with siRNAs targeting the above four factors. After obtaining the conditioned medium, the degree of deficiency of the above four factors was confirmed through dot blot analysis.
그 결과, 상기 4종의 인자가 컨디션드 배지에서 현저히 결핍되어 있음을 확인하였다(도 8). 내피세포의 이동 및 관 형성에 있어서 컨디션드 배지를 적용해 본 결과, siCTL로 트랜스펙션된 대조군의 컨디션드 배지와 비교하여 siAngiogenin-, siMCP-1-, siIL-8-, 또는 siVEGF이 트랜스펙션된 MSC로부터의 컨디션드 배지가 HUVEC 세포의 이동 및 맥관 형성을 감소시킴을 확인하였다(도 7의 C 및 도 7의 D). 조합된 siRNA(siAngiogenin, siMCP-1, siIL-8 및 siVEGF; si4F)가 트랜스펙션된 MSC로부터의 컨디션드 배지를 HUVEC 세포에 처리한 경우에 이의 이동 및 맥관 형성이 가장 많이 감소됨을 확인하였다. 상기 결과를 통해, 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF가 WJ-MSC의 혈관신생 촉진 활성을 위한 주요 인자임을 알 수 있었다.As a result, it was confirmed that the above four factors were significantly absent in the conditioned medium (FIG. 8). As a result of applying the conditioned medium for endothelial cell migration and tube formation, compared to the control conditioned medium transfected with siCTL, siAngiogenin-, siMCP-1-, siIL-8-, or siVEGF transfected It was confirmed that the conditioned medium from the conditioned MSCs reduced migration and angiogenesis of HUVEC cells (Fig. 7C and Fig. 7D). It was confirmed that when HUVEC cells were treated with the conditioned medium from MSC transfected with the combined siRNA (siAngiogenin, siMCP-1, siIL-8, and siVEGF; si4F), their migration and angiogenesis were most reduced. Through the above results, it was found that angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF are the main factors for the angiogenesis promoting activity of WJ-MSC.
<실시예 7> 혈관신생 촉진 유효성 예측을 위한 바이오마커로서 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF 인자의 이용 가능성 분석<Example 7> Analysis of availability of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF factors as biomarkers for predicting angiogenesis promotion effectiveness
골수 유래-중간엽 줄기세포(BM-MSC)는 자가 및 동종 세포 치료를 위한 주요 세포 원천이다. 이에, 상기 실시예 3에서 선정한 4종의 인자, 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF를 다양한 조직 기원으로부터 유래된 MSC의 혈관신생 촉진 활성을 예측하기 위한 바이오마커로 적용 가능한지를 규명하고자, 상기 선정된 4종의 인자가 BM-MSC의 혈관신생 촉진 효과에 있어 중요한 역할을 수행하는지 그 여부를 테스트하였다. 이러한 주요 혈관신생 촉진 인자를 확인하고자, 14명의 공여자로부터 수득한 BM-MSC의 분비 프로파일을 동일한 인간 혈관신생 어레이 키트를 이용하여 분석하였다. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) are a major cell source for autologous and allogeneic cell therapy. Therefore, it was investigated whether the four factors selected in Example 3, angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF, could be applied as biomarkers for predicting the angiogenic activity of MSCs derived from various tissue origins. To do this, it was tested whether the four factors selected above play an important role in the angiogenesis promoting effect of BM-MSC. To identify these major angiogenesis-promoting factors, secretion profiles of BM-MSCs obtained from 14 donors were analyzed using the same human angiogenesis array kit.
그 결과, 대표적인 두 BM-MSC 타입 또한 공여자 타입 중 상기 4종 인자의 분비 수준에 차이를 나타낸 반면, 다른 인자들의 경우 유사한 분비 패턴을 보였다(도 9의 A). 이들 BM-MSC 타입에서 IL-8 및 MCP-1의 수준은 WJ-MSC와 비교하여 상대적으로 낮은 것으로 나타났으나, Roubelakis MG et. al.,PLoS One, 8:e54747(2013)에 보고된 BM-MSC의 경우, 본 발명에서 테스트된 BM-MSC 타입과 비교하여 IL-8의 분비 수준이 높았다. 이는 바이오마커로서 상기 인자의 잠재적 중요성을 시사한다. As a result, the two representative BM-MSC types also showed differences in secretion levels of the four factors among the donor types, whereas other factors showed similar secretion patterns (FIG. 9A). Levels of IL-8 and MCP-1 in these BM-MSC types were found to be relatively low compared to WJ-MSC, but Roubelakis MG et. al. , PLoS One , 8: in the case of BM-MSC reported in e54747 (2013), the secretion level of IL-8 was higher than that of the BM-MSC type tested in the present invention. This suggests the potential importance of this factor as a biomarker.
WJ-MSC를 이용하여 실험한 바와 같이, 세크레톰 프로파일과 혈관신생 촉진 활성 간의 상관관계를 확인하고자, HUVEC 세포를 이용하여 세포 이동 및 맥관 형성 어세이를 통해 혈관신생 촉진 인자의 차이 나는 분비 수준을 갖는 두 BM-MSC 타입의 혈관신생 촉진 활성에 대해 테스트하였다. As in the experiment using WJ-MSC, in order to confirm the correlation between the secretome profile and the angiogenesis-promoting activity, HUVEC cells were used for cell migration and angiogenesis assays to differentiate secretion levels of angiogenesis-promoting factors. Two BM-MSC types with were tested for angiogenic activity.
그 결과, 상기 4종 인자를 높은 수준으로 분비하는 공여자 BM-D2의 BM-MSC의 컨디션드 배지가 상기 4종 인자를 낮은 수준으로 분비하는 공여자 BM-D1의 BM-MSC로부터의 컨드션드 배지와 비교하여 HUVEC 세포 이동 및 맥관 형성이 현저히 높은 것으로 확인되었다(도 9의 B 및 도 9의 C). 상기 4종 인자를 타겟으로 하는 조합된 블로킹 항체(α-4F)로 전처리된 컨디션드 배지는 HUVEC 세포의 이동 및 맥관 형성을 현저히 억제 시켰다(도 9의 D 및 도 9의 E). 또한, siCTL을 트랜스펙션시킨 BM-MSC로부터 수득한 컨디션드 배지와 비교하여, 상기 4종 인자를 타겟으로 한 siRNA(si4F)를 트랜스펙션 시킨 BM-MSC로부터 수득한 컨디션드 배지가 HUVEC 세포의 이동 및 맥관 형성을 두드러지게 감소시키는 것으로 나타났다(도 9의 F 및 도 9의 G). 상기 결과를 통해, BM-MSC의 혈관신생 촉진 활성을 예측하기 위한 바이오마커로서, 상기 4종 인자, 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF를 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있었다.As a result, the conditioned medium of the BM-MSCs of donor BM-D2 secreting high levels of the above four factors was different from the conditioned medium of BM-MSCs of donor BM-D1 secreting low levels of the above four factors. In comparison, it was confirmed that HUVEC cell migration and angiogenesis were remarkably high (FIG. 9B and FIG. 9C). The conditioned medium pretreated with the combined blocking antibody (α-4F) targeting the above four factors significantly inhibited migration and angiogenesis of HUVEC cells (Fig. 9D and Fig. 9E). In addition, compared to the conditioned medium obtained from BM-MSC transfected with siCTL, the conditioned medium obtained from BM-MSC transfected with siRNA (si4F) targeting the above four factors was more It was found to significantly reduce migration and vasculature (FIG. 9F and FIG. 9G). Through the above results, it was found that the above four factors, angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF can be usefully used as biomarkers for predicting the angiogenic activity of BM-MSC.
<110> CATHOLIC UNIVERSITY INDUSTRY ACADEMIC COOPERATION FOUNDATION <120> Method for evaluating a vascular regenerative efficacy of stem cells <130> P17U11C0739 <160> 10 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for angiogenin, sense <400> 1 acguuguugu ugcuugugad tdt 23 <210> 2 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for angiogenin, antisense <400> 2 ucacaagcaa caacaacgud tdt 23 <210> 3 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for IL-8, sense <400> 3 gccaaggagu gcuaaagaad tdt 23 <210> 4 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for IL-8, antisense <400> 4 uucuuuagca cuccuuggcd tdt 23 <210> 5 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for MCP-1, sense <400> 5 gucaccugcu guuauaacud tdt 23 <210> 6 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for MCP-1, antisense <400> 6 aguuauaaca gcaggugacd tdt 23 <210> 7 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for VEGF, sense <400> 7 ggaguacccu gaugagaucd tdt 23 <210> 8 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for VEGF, antisense <400> 8 gaucucauca ggguacuccd tdt 23 <210> 9 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for siCTL, sense <400> 9 guucagcgug uccggcgagd tdt 23 <210> 10 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA targeting for siCTL, antisense <400> 10 cucgccggac acgcugaacd tdt 23 <110> CATHOLIC UNIVERSITY INDUSTRY ACADEMIC COOPERATION FOUNDATION <120> Method for evaluating a vascular regenerative efficacy of stem cells <130> P17U11C0739 <160> 10 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for angiogenin, sense <400> 1 acguuguugu ugcuugugad tdt 23 <210> 2 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for angiogenin, antisense <400> 2 ucacaagcaa caacaacgud tdt 23 <210> 3 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for IL-8, sense <400> 3 gccaaggagu gcuaaagaad tdt 23 <210> 4 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for IL-8, antisense <400> 4 uucuuuagca cuccuuggcd tdt 23 <210> 5 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for MCP-1, sense <400> 5 gucaccugcu guuauaacud tdt 23 <210> 6 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for MCP-1, antisense <400> 6 aguuauaaca gcaggugacd tdt 23 <210> 7 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for VEGF, sense <400> 7 ggaguacccu gaugagaucd tdt 23 <210> 8 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for VEGF, antisense <400> 8 gaucucauca ggguacuccd tdt 23 <210> 9 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for siCTL, sense <400> 9 guucagcgug uccggcgagd tdt 23 <210> 10 <211> 23 <212> RNA <213> artificial sequence <220> <223> siRNA targeting for siCTL, antisense <400> 10 cucgccggac acgcugaacd tdt 23
Claims (9)
상기 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 발현 수준은 소정의 기준(reference) 발현 수준과 비교하여 발현 수준이 높은 양상을 나타내는 것인, 골수 유래 중간엽 줄기세포의 혈관 재생 유효성(vascular regenerative efficacy) 평가 방법.
Expression levels of angiogenin, interleukin-8 (IL-8), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), and vascular endothelial growth factor (VEGF) were measured in bone marrow-derived mesenchymal stem cells obtained from individuals. including measuring
The expression levels of angiogenin, IL-8, MCP-1, and VEGF are high compared to a predetermined reference expression level, indicating the revascularization efficacy of bone marrow-derived mesenchymal stem cells ( vascular regenerative efficacy evaluation method.
상기 골수 유래 중간엽 줄기세포는 자가(autologous) 유래 또는 동종(allogenic) 유래인, 골수 유래 중간엽 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가 방법.
According to claim 1,
The bone marrow-derived mesenchymal stem cells are autologous or allogenic origin, bone marrow-derived mesenchymal stem cells blood vessel regeneration efficacy evaluation method.
상기 골수 유래 중간엽 줄기세포는 허혈성 질환(ischemic disease) 치료 용도로서 사용되는 것인, 골수 유래 중간엽 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가 방법.
According to claim 1,
The bone marrow-derived mesenchymal stem cells are used for ischemic disease (ischemic disease) treatment, a method for evaluating the efficacy of bone marrow-derived mesenchymal stem cells for revascularization.
상기 허혈성 질환은 허혈성 심장질환, 허혈성 심근경색, 허혈성 심부전, 허혈성 장염, 허혈성 혈관질환, 허혈성 안질환, 허혈성 망막증, 허혈성 녹내장, 허혈성 신부전, 허혈성 뇌졸중 및 허혈성하지질환으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 골수 유래 중간엽 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가 방법.
According to claim 6,
The ischemic disease is selected from the group consisting of ischemic heart disease, ischemic myocardial infarction, ischemic heart failure, ischemic enteritis, ischemic vascular disease, ischemic eye disease, ischemic retinopathy, ischemic glaucoma, ischemic renal failure, ischemic stroke and ischemic lower limb disease, A method for evaluating the efficacy of bone marrow-derived mesenchymal stem cells for revascularization.
상기 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 발현 수준은 ELISA, 웨스턴 블로팅, 도트 블로팅, 또는 PCR을 수행하여 측정하는 것인, 골수 유래 중간엽 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가 방법.
According to claim 1,
The expression levels of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF are measured by ELISA, Western blotting, dot blotting, or PCR, a method for evaluating the efficacy of bone marrow-derived mesenchymal stem cells for revascularization .
상기 골수 유래 중간엽 줄기세포는 안지오제닌, IL-8, MCP-1 및 VEGF의 발현 수준 측정 전에 인 비트로 배양하여 증식시키는 것인, 골수 유래 중간엽 줄기세포의 혈관 재생 유효성 평가 방법.
According to claim 1,
The bone marrow-derived mesenchymal stem cells are cultured in vitro before measuring the expression levels of angiogenin, IL-8, MCP-1 and VEGF to proliferate.
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