KR20090090586A - How to induce differentiation of embryonic stem cells into cardiomyocytes - Google Patents
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Abstract
본 발명은 HIF-1 (Hypoxia-inducible factor-1)의 억제제를 이용하여 배아줄기세포 또는 배아줄기세포 유래 배아체를 심근세포로 분화 유도하는 방법 및 그러한 분화 유도를 위한 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for inducing differentiation of embryonic stem cells or embryonic stem cell-derived embryoid bodies into cardiomyocytes using an inhibitor of HIF-1 (Hypoxia-inducible factor-1) and a composition for inducing such differentiation.
Description
본 발명은 배아줄기세포의 배양 배지에 HIF-1의 활성을 억제하는 물질을 가하여 배양함으로써, 배아줄기세포를 효과적으로 심근세포로 분화시키는 방법 및 그러한 분화 유도를 위한 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for effectively differentiating embryonic stem cells into cardiomyocytes and to a composition for inducing differentiation by adding and culturing a substance that inhibits HIF-1 activity to the culture medium of embryonic stem cells.
배아줄기세포는 생체 외 배양조건에서 분화하지 않고 정상적인 핵형을 유지한 채 지속적으로 자가 증식할 수 있는 능력이 뛰어나며 또한 배양 환경에 따라 이론적으로 생체를 구성하고 있는 거의 모든 세포 타입으로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있다는 특성으로 인해 연구 및 기술개발의 중요성이 강조되고 있다. Embryonic stem cells are excellent in their ability to continuously proliferate while maintaining normal karyotype without differentiation in vitro culture conditions, and also to the ability to differentiate into almost all cell types that theoretically constitute living bodies, depending on the culture environment. Due to its characteristics, the importance of research and technology development is emphasized.
줄기세포 분화 기술은 차세대 재생의학 및 의료산업 개발 분야의 핵심 기술로 평가되고 있다. 특히, 배아줄기세포로부터 유래한 조직-특이적 분화 세포는 세포 치료제로서의 이용뿐만이 아니라 신약개발과정에서 약효 검색 및 독성검사를 위한 생물학적 스크리닝 시스템으로서의 활용 가능성이 지속적으로 강조되고 있다. 따라서, 분화유도능이 뛰어난 배아줄기세포를 이용하여 특정 기능을 담당하는 조직 세포로의 분화를 유도하는 기술에 대한 요구는 급증하고 있는 추세이며, 표준화된 분화유도 프로토콜을 개발하기 위해서 조직세포 특이적 분화촉진 물질의 확보가 필수적으로 요구된다고 할 수 있다. Stem cell differentiation technology is evaluated as a core technology in the development of next generation regenerative medicine and medical industry. In particular, tissue-specific differentiated cells derived from embryonic stem cells are emphasized not only as a cell therapeutic agent but also as a biological screening system for drug screening and toxicity testing during drug development. Therefore, the demand for a technique for inducing differentiation into tissue cells that play a specific function using embryonic stem cells with excellent differentiation inducing ability is increasing rapidly. In order to develop a standardized differentiation induction protocol, tissue cell specific differentiation It can be said that it is necessary to secure the promoting material.
1981년 Evans와 Kaufman이 생쥐 배아에서 배아줄기세포의 배양을 최초로 성공하면서 생쥐 배아줄기세포는 배아줄기세포 연구 및 분화유도 기술 개발을 위한 기반 및 연구의 주재료로 이용되고 있으며, 1998년 Thomson 등에 의해 인간 배반포의 세포 내부괴에서 인간 배아줄기세포 배양이 성공한 이래 인간 배아줄기세포를 이용한 기술 개발, 특히 조직 세포 특이적 분화 유도 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. 다수의 연구 보고에서 인간 배아줄기세포가 생체 외 배양조건에서 망막세포 전구세포(Lamba DA et al., 2006), 신경세포( Li XJ et al., 2006; Zhang SC et al., 2001), 조혈세포(Tian X et al., 2005; Kaufman DS et al., 2005; Kaufman DS et al., 2001), 심근세포(Kehat I et al., 2003; Kehat I et al., 2001) 및 췌장세포(Assady S et al., 2001) 등으로 분화 유도됨이 보고되어 있으며, 인간 배아줄기세포가 생체 외 배양조건에서 배양액의 첨가물 조성, 영양세포를 포함한 세포의 배양조건에 따라 특정세포로 분화 유도하는 것이 가능함이 시사되고 있으며, 질환동물모델에서의 치료효과가 제시되고 있다.In 1981, when Evans and Kaufman succeeded in culturing embryonic stem cells in mouse embryos, mouse embryonic stem cells have been used as the basis for research and development of embryonic stem cell research and differentiation induction technology. Since the successful culture of human embryonic stem cells in the blastocyst masses, the development of technology using human embryonic stem cells, in particular the development of tissue cell specific differentiation induction technology has been actively progressed. Many studies have reported that human embryonic stem cells are retinal cell progenitor cells (Lamba DA et al., 2006), neurons (Li XJ et al., 2006; Zhang SC et al., 2001), hematopoiesis under in vitro culture conditions. Cells (Tian X et al., 2005; Kaufman DS et al., 2005; Kaufman DS et al., 2001), cardiomyocytes (Kehat I et al., 2003; Kehat I et al., 2001) and pancreatic cells ( Assady S et al., 2001), it is reported that the differentiation of human embryonic stem cells into specific cells in vitro culture conditions depending on the additive composition of the culture medium, the culture conditions of the cells, including feeder cells. It is suggested that it is possible, and the therapeutic effect in the disease animal model is suggested.
심장세포대체요법(Cardiac-cell based replacement therapy)은 심장관련 질환 (heart disease)을 근본적으로 치료할 수 있는 치료법으로 인식되고 있으며, 현 재까지 배아줄기세포를 포함한 골격근 근모세포(skeletal myoblasts), 골수단핵세포(bone marrow mononuclear cells, BMC) 및 순환성 전구세포(circulating progenitor cells)인 내피전구세포(endothelial progenitorcells), 중간엽 세포(mesenchymal cells), 심장줄기세포(cardiac stem cells) 등이 중요한 세포 공급원이 되고 있으며, 이를 이용한 치료 효과가 집중적으로 연구되고 있다. 특히 1985년 Doetschman 등에 의해 배아줄기세포의 cardiogenial potential 이 보고된 이래, 많은 보고에서 배아줄기세포의 심근세포로의 분화능과 분화 유도 방법 등이 제시되고 있어 (Kehat I et al, 2004, Denning C et al., 2006 Xu C et al., 2006; Xu C et al., 2002 Mummery C et al., 2002), 배아줄기세포 이용은 심장 관련 질환의 새로운 치료 패러다임이 되고 있다. Cardiac-cell based replacement therapy has been recognized as a fundamental treatment for heart disease. To date, skeletal myoblasts, bone means including embryonic stem cells Nuclear cells (bone marrow mononuclear cells, BMC) and circulating progenitor cells, endothelial progenitor cells, mesenchymal cells, cardiac stem cells, etc. And the therapeutic effect using this has been intensively studied. In particular, since the cardiogenial potential of embryonic stem cells was reported by Doetschman in 1985, many reports have suggested that embryonic stem cells can differentiate into cardiomyocytes and induce differentiation (Kehat I et al, 2004, Denning C et al. , 2006 Xu C et al., 2006; Xu C et al., 2002 Mummery C et al., 2002). Embryonic stem cell utilization has become a new therapeutic paradigm for heart-related diseases.
지금까지 배아줄기세포로부터 심근세포로의 분화 유도를 촉진하는 물질로는 레티노익산 (RA) (Wobus AM et al., 1997), 디메틸설폭사이드 (DMSO) (Ventura C et al., 2000), 아스코르빅산 (비타민 C) (Takahashi T et al., 2003), 카디오제놀 C (Wu X et al., 2004), 노긴 (Yuasa S et al., 2005) 등이 잘 알려져 있지만, 임상적으로 우수한 기능을 수행할 수 있는 인간 배아줄기세포를 이용한 심근세포 분화유도기술은 아직은 미약한 수준이다. 이를 극복하기 위해서는 인간 배아줄기세포에서 심근세포 분화유도에 관여하는 인자 및 작용기전을 이해하는 것이 중요하며 또한 이들의 활성을 조절하는 물질을 발굴하여 분화유도 기술에 활용하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다. To date, agents that promote differentiation from embryonic stem cells to cardiomyocytes include retinoic acid (RA) (Wobus AM et al., 1997), dimethyl sulfoxide (DMSO) (Ventura C et al., 2000), Corbic acid (vitamin C) (Takahashi T et al., 2003), cardiogenol C (Wu X et al., 2004), Nogin (Yuasa S et al., 2005), etc. are well known, but clinically excellent function Cardiomyocyte differentiation induction technology using human embryonic stem cells capable of performing is still weak. To overcome this, it is important to understand the factors and mechanisms involved in inducing cardiomyocyte differentiation in human embryonic stem cells, and it is very important to find and control substances that control their activity and use them in differentiation induction technology. .
초기발생과정에서 정상적인 기관 형성 및 분화유도과정이 저산소 상태에서 이루어지고 있으며, 저산소 상태를 조절하는 분자적 기전을 이해하는 것은 저산소 상태에서 생존 가능한 줄기세포의 분화과정을 이해하는데 있어 중요한 실마리를 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 특히, 세포의 저산소 상태에서 세포의 반응을 매개하는 대표적인 역할을 하는 전사조절인자 저산소-유도성 인자(Hypoxia-inducible factor 1, HIF-1)는 저산소 상태에서 안정성 및 활성이 증가되며 표적유전자의 저산소 반응 요소(Hypoxia response element, HRE)에 결함함으로써 관련 유전자의 발현을 증가 또는 감소시키는 것으로 알려져 있다. HIF-1α와 HIF-1β로 구성된 이형이합체(heterodimer)의 형태로 기능을 수행하는 HIF-1은 혈관신생 관련 세포 분화에 관여하는 유전자들(erythropoietin (EPO), VEGF, FLK-1, bFGF 등)의 발현을 직접 또는 간접적으로 조절한다고 알려져 혈관 신생과 관련된 줄기세포 분화 과정을 이해하는데 중요한 분자적 타겟이 되고 있다.In early development, normal organ formation and differentiation-inducing processes are performed in the hypoxic state, and understanding the molecular mechanisms regulating the hypoxic state may provide important clues in understanding the differentiation of stem cells that can survive in the hypoxic state. It is believed to be able. In particular, the transcription regulator Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1), which plays a representative role in mediating cellular responses in the hypoxic state of the cell, increases the stability and activity in the hypoxic state and the hypoxia of the target gene. Defects in the Hypoxia response element (HRE) are known to increase or decrease the expression of related genes. HIF-1, which functions in the form of a heterodimer consisting of HIF-1α and HIF-1β, is involved in genes involved in cell differentiation related to angiogenesis (erythropoietin (EPO), VEGF, FLK-1, bFGF, etc.). It is known to directly or indirectly regulate the expression of is an important molecular target in understanding the stem cell differentiation process associated with angiogenesis.
또한, 줄기세포로부터 심근세포의 분화를 유도하는 방법과 관련된 선행특허로는 국제공개공보 제2005-033298호(METHOD OF INDUCING THE DIFFERENTIATION OF STEM CELLS INTO MYOCARDIAL CELLS ), 국제공개공보 제2003-006950호(CELLS OF THE CARDIOMYOCYTE LINEAGE PRODUCED FROM HUMAN PLURIPOTENT STEM CELLS) 및 한국등록공보 제0484550호(세포 이식을 위한 세포의 생산 방법) 등이 있으나, 현재까지 HIF-1 활성 조절을 통해 줄기세포를 심근세포로 분화 유도하는 방법과 관련된 기술은 개시된 바가 없다.In addition, prior art related to the method of inducing differentiation of cardiomyocytes from stem cells are published in International Publication No. 2005-033298 (METHOD OF INDUCING THE DIFFERENTIATION OF STEM CELLS INTO MYOCARDIAL CELLS), International Publication No. 2003-006950 ( CELLS OF THE CARDIOMYOCYTE LINEAGE PRODUCED FROM HUMAN PLURIPOTENT STEM CELLS and Korean Registered Publication No. 0484550 (Method for Producing Cells for Cell Transplantation), but To date, Differentiation of Stem Cells into Cardiomyocytes by Controlling HIF-1 Activity No technique related to the method has been disclosed.
이에, 본 발명에서는 저산소 상태에서 세포의 반응을 매개하는 대표적인 역할을 하는 전사조절인자 저산소-유도성 인자(Hypoxia-inducible factor 1, HIF-1)의 활성을 억제하기 위한 HIF-1 억제제로서, 새롭게 합성한 저분자 화합물을 배아줄기세포의 배양 배지에 첨가하여 배양했을 때, 심근세포 계통으로의 분화가 효과적으로 유도됨을 확인하였고, 분화된 세포의 특성을 분석함으로써 본 발명을 완성하였다.Thus, in the present invention, as a HIF-1 inhibitor for inhibiting the activity of the transcriptional regulator hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1), which plays a representative role in mediating cellular responses in a hypoxic state, When the synthesized low molecular weight compound was added to the culture medium of embryonic stem cells, it was confirmed that differentiation into the cardiomyocyte lineage was effectively induced, and the present invention was completed by analyzing the characteristics of the differentiated cells.
본 발명의 목적은 저산소 상태에서 세포의 반응을 매개하는 대표적인 역할을 하는 전사조절인자인 HIF-1(Hypoxia-inducible factor-1)의 억제제를 포함하는, 배아줄기세포 또는 배아줄기세포 유래 배아체를 심근세포로 분화 유도하기 위한 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention comprises an embryonic stem cell or embryonic stem cell-derived embryonic body comprising an inhibitor of HIF-1 (Hypoxia-inducible factor-1), a transcriptional regulator that plays a representative role in mediating cellular responses in a hypoxic state. It is to provide a composition for inducing differentiation into cardiomyocytes.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 배양 배지에서 배양함으로써 배아줄기세포 또는 배아줄기세포 유래 배아체를 심근세포로 분화 유도하는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of inducing differentiation of embryonic stem cells or embryonic stem cell-derived embryoid bodies into cardiomyocytes by culturing in a culture medium comprising the composition.
하나의 양태로서, 본 발명은 HIF-1(Hypoxia-inducible factor-1) 억제제를 포함하는, 배아줄기세포 또는 배아줄기세포 유래 배아체를 심근세포로 분화 유도하기 위한 조성물에 관한 것이다.In one embodiment, the present invention relates to a composition for inducing differentiation of embryonic stem cells or embryonic stem cell-derived embryoid bodies into cardiomyocytes, including a HIF-1 (Hypoxia-inducible factor-1) inhibitor.
본 발명에서 용어, "HIF-1(Hypoxia-inducible factor-1)"는 저산소 상태에서 세포의 반응을 매개하는 대표적인 역할을 하는 전사조절인자로서, 저산소 상태에서 안정성 및 활성이 증가되며 표적유전자의 저산소 반응 요소(Hypoxia response element, HRE)에 결함함으로써 관련 유전자의 발현을 증가 또는 감소시키는 것으로 알려져 있다. 또한, HIF-1은 HIF-1α와 HIF-1β 로 구성된 이형이합체의 형태로 기능을 수행하는데, 저산소 상태에서 HIF-1α는 HIF-1β와 결합하여 이형이합체(heterodimer)의 형태로 활성화되고 hypoxia Responsive element (HRE)염기서열에 결합하여 표적유전자의 발현을 조절하는데 중추적인 역할을 한다고 알려져 있다.As used herein, the term "HIFoxia-inducible factor-1" (HIF-1) is a transcriptional regulator that plays a representative role in mediating the response of cells in a hypoxic state, and increases the stability and activity in the hypoxic state and hypoxia of the target gene. Defects in the Hypoxia response element (HRE) are known to increase or decrease the expression of related genes. In addition, HIF-1 functions in the form of a heterodimer consisting of HIF-1α and HIF-1β. In the hypoxic state, HIF-1α binds to HIF-1β to be activated in the form of a heterodimer and hypoxia responsive. It is known to play a pivotal role in regulating the expression of target genes by binding to the element (HRE) base sequence.
본 발명에서 용어, "HIF-1 억제제"는 상기 HIF-1의 활성을 억제시켜 정상적인 전사조절과정을 방해하는 물질로서, 바람직하게는 HIF-1α 억제제이다. 또한, HIF-1 억제제는 HIF-1α의 길항제일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물이다. As used herein, the term "HIF-1 inhibitor" refers to a substance that inhibits the activity of HIF-1 and interferes with normal transcriptional regulation, and is preferably an HIF-1α inhibitor. In addition, the HIF-1 inhibitor may be an antagonist of HIF-1α, more preferably a compound represented by the following formula (1) or (2).
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
본 발명자는 HIF-1 억제제로서 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 최초로 합성하여 국내에서 특허등록을 받은바 있다(한국특허등록 제10-0786336호). 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 제조 방법은 상기 등록 특허에 상세하게 기재되어 있으며, 화학식 1 및 화학식 2의 화합물에 관한 상기 등록 특허의 전체 내용은 본 발명에 참고로 포함된다. The present inventors first synthesized the compounds represented by Formula 1 and Formula 2 as HIF-1 inhibitors and received a patent in Korea (Korean Patent Registration No. 10-0786336). Methods for the preparation of compounds of Formula 1 and Formula 2 are described in detail in the above registered patents, the entire contents of which are related to the compounds of Formula 1 and Formula 2 are incorporated herein by reference.
한편, 상기 등록 특허에는 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 줄기세포 분화에 관한 생리학적 기능은 전혀 알려진 바가 없다. 반면, 본 발명은 화학식 1 및 화학식 2의 화합물이 줄기세포를 심근세포로 분화 유도하는데 탁월한 효과가 있다는 것을 최초로 입증하였다. 본 발명은 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 자극 하에 줄기세포를 배양하는 것을 특징으로 하며, 상기 자극 방법은 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 상기 화합물을 배지 중에 첨가하는 방법을 들 수 있다. 그 밖에도, 상기 화합물을 배지에 첨가하는 방법과 동일한 효과를 나타내는 모든 방법을 사용할 수 있다. On the other hand, the registered patent is not known at all the physiological function of the stem cell differentiation of the compound of Formula 1 and Formula 2. On the other hand, the present invention first demonstrated that the compounds of Formula 1 and Formula 2 have an excellent effect on inducing differentiation of stem cells into cardiomyocytes. The present invention is characterized by culturing stem cells under the stimulation of the compounds of formulas (1) and (2), and the stimulation method is not particularly limited. Preferably, the compound may be added to the medium. In addition, all the methods which show the same effect as the method of adding the said compound to a medium can be used.
또한, 본 발명의 배아줄기세포 또는 배아줄기세포 유래 배아체를 심근세포로 분화 유도하기 위한 조성물에서, HIF-1 억제제로서 이용되는 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물의 조성물 내 농도는 0.1 내지 20 μM인 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 1 μM 이다.In addition, in the composition for inducing differentiation of embryonic stem cells or embryonic stem cell-derived embryoid bodies into cardiomyocytes, the concentration of the compound represented by Formula 1 or Formula 2 used as an HIF-1 inhibitor is 0.1 to 20. It is preferably μM, most preferably 1 μM.
본 발명에서 용어, "배아줄기세포"는 수정란이 모체의 자궁에 착상하기 직전인 포배기 배아에서 내세포괴(inner cell mass)를 추출하여 체외에서 배양한 것으로서, 개체의 모든 조직의 세포로 분화할 수 있는 다능성(多能性, pluripotent)이 거나 전능성(全能性, totipotent)일 수 있는 세포를 의미하며, 넓은 의미로는 배아줄기세포로부터 유래한 배아체(embryoid bodies)도 포함한다. 배아체는 배아줄기세포의 다양한 조직 형태로의 자발적 분화 과정에서 줄기세포에 의해 형성된 중간구조이며, 배아 줄기 세포의 배양 중에 형성된 응집물(aggregate) 형태이다. 한편, 본 발명의 배아줄기세포 및 배아줄기세포 유래 배아체는 인간 또는 생쥐로부터 유래된 것이 바람직하다.In the present invention, the term "embryonic stem cell" is an culturing in vitro by extracting the inner cell mass from the blastocyst embryo just before the fertilized egg implants in the mother's womb, and can differentiate into cells of all tissues of the individual. It refers to a cell that may be pluripotent or pluripotent, and in the broad sense also includes embryoid bodies derived from embryonic stem cells. Embryos are intermediate structures formed by stem cells during spontaneous differentiation of embryonic stem cells into various tissue forms, and aggregate forms formed during the culture of embryonic stem cells. On the other hand, the embryonic stem cells and embryonic stem cell-derived embryoid body of the present invention is preferably derived from human or mouse.
본 발명에서 "심근세포"는 심실, 심방 및 결절 세포를 포함하는 모든 종류의 심장 근육 세포로 분화할 수 있는 심장 세포의 전구체뿐만 아니라, 분화 과정에서 형성될 수 있는 모든 심근세포 계통의 세포를 포함할 수 있다.In the present invention, "cardiomyocytes" includes not only precursors of cardiac cells capable of differentiating into cardiac muscle cells of all types, including ventricular, atrial and nodular cells, but also cells of all cardiomyocyte lineages that can be formed during differentiation. can do.
본 발명의 조성물은 제1형 변형 성장인자 베타 수용체 카이네이즈(Tranforming growth factor-β Type I receptor kinase: TβRI) 억제제를 추가로 포함할 수 있다. TβRI은 세포증식, 분화 및 다양한 종류의 세포에 다양한 작용을 하는 다기능성 펩타이드인 TGF-β의 수용체군으로서, ALK5(activin receptor like kinase 5)라고도 하는데, TβRI 억제제는 TβRI에 결합하여 이들의 정상적인 신호전달 과정을 방해하는 물질을 의미한다. 이때, 본 발명의 조성물에 포함되는 TβRI 억제제는 0.1 내지 20 μM의 농도로 첨가되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 μM 농도이다. The composition of the present invention may further comprise a type 1 transforming growth factor beta receptor kinase (TβRI) inhibitor. TβRI is a group of receptors for TGF-β, a multifunctional peptide that functions on cell proliferation, differentiation and various types of cells, also known as activin receptor like kinase 5 (ALK5). Means a substance that interferes with the delivery process. At this time, the TβRI inhibitor included in the composition of the present invention is preferably added at a concentration of 0.1 to 20 μM, more preferably 0.1 to 5 μM concentration.
또한, 본 발명의 조성물은 배아줄기세포를 심근세포로 분화 유도를 촉진하는 공지의 물질을 추가로 포함할 수 있으며, 예를 들면, 레티노익산, 디메틸설폭사이드, 아스코르빅산(비타민 C) 및 카디오제놀이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the composition of the present invention may further comprise a known substance that promotes the differentiation of embryonic stem cells into cardiomyocytes, for example, retinoic acid, dimethyl sulfoxide, ascorbic acid (vitamin C) and cardio The game is not limited to this.
한편, 본 발명의 조성물은 바람직하게 배지조성물 형태로 제공될 수 있으며, 이때, 상기 배지조성물은 일반적인 기본 첨가물을 포함할 수 있으며, 예를 들면 혈청, 아미노산, 향생제 및 분화조절물질이 가능하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the composition of the present invention may be preferably provided in the form of a medium composition, wherein the medium composition may include a common base additive, for example, serum, amino acids, antibiotics and differentiation regulators, It is not limited to this.
본 발명의 구체적 실시예에서, HIF-1 억제제로서, 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 다양한 농도로 포함시킨 배양 배지 조성물에서 인간 배아줄기세포 또는 생쥐 배아줄기세포를 배양하여 심근세포 계통으로 분화를 유도한 후, 심근세포로의 분화 정도를 알아보았다. 이를 위해 심근세포 특이적 유전자들의 발현 정도 및 단백질 수준을 알아보기 위해 세미-퀀터테이티브(semi-quantitative) RT-PCR 및 면역형광염색법을 수행한 결과, HIF-1 억제제를 포함하지 않은 대조군에 비해, 심근세포 특이적 유전자들의 발현 정도 및 단백질 발현 수준이 증가된 것으로 나타났으며, HIF-1 억제제의 농도는 1 μM 일 때 세포독성을 보이지 않고 효과적으로 심근세포로의 분화를 유도하는 것으로 나타났다. 이는, 본 발명의 HIF-1 억제제를 포함하는 조성물이 배아줄기세포를 심근세포 계통으로 효과적으로 분화시킬 수 있음을 의미한다. In a specific embodiment of the present invention, as a HIF-1 inhibitor, by culturing human embryonic stem cells or mouse embryonic stem cells in a culture medium composition containing a compound represented by the formula (1) or (2) at various concentrations to differentiate into a cardiomyocyte lineage After induction, the degree of differentiation into cardiomyocytes was examined. Semi-quantitative RT-PCR and immunofluorescence staining were performed to evaluate the expression level and protein levels of cardiomyocyte-specific genes, compared to the control group without HIF-1 inhibitor. In addition, the expression level of the cardiomyocyte-specific genes and protein expression levels were increased, and the concentration of the HIF-1 inhibitor showed no cytotoxicity at 1 μM and effectively induced differentiation into cardiomyocytes. This means that the composition comprising the HIF-1 inhibitor of the present invention can effectively differentiate embryonic stem cells into the cardiomyocyte lineage.
또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 HIF-1 (Hypoxia-inducible factor-1)의 억제제를 포함하는 조성물을 이용하여 배아줄기세포 또는 배아줄기세포 유래 배아체를 심근세포로 분화 유도하는 방법에 관한 것이다. In another aspect, the present invention relates to a method for inducing differentiation of embryonic stem cells or embryonic stem cell-derived embryoid bodies into cardiomyocytes using a composition comprising the inhibitor of HIF-1 (Hypoxia-inducible factor-1). .
본 발명에서, 배아줄기세포를 심근세포로 분화 유도하는 방법은 부착 배양(Adhesion culture)법, 배아체 경유법 및 공지의 심근세포 분화 유도법을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 배아체 경유법이지만 이에 한정되는 것은 아니다. 부착 배양법은 미분화 배아줄기세포를 분화유도과정에서 배양기 표면에 부착시켜 배양하면서 분화를 유도하는 방법이며, 배아체 경유법은 줄기세포를 며칠간 부착 배양(adhesion culture)하다가 부유 배양(suspension culture)하여 배아체를 생성하고 이를 다시 배양용기에 부착 배양하면서 분화를 유도하는 방법을 말한다. In the present invention, a method of inducing differentiation of embryonic stem cells into cardiomyocytes may use an adhesion culture method, an embryonic method, and a known method of inducing differentiation of cardiomyocytes, and preferably, but not limited thereto. no. Adhesion culture method is a method of inducing differentiation by attaching and culturing undifferentiated embryonic stem cells to the surface of the incubator during differentiation induction process, and via embryonic body method, stem cells are cultured by suspension culture for a few days. Refers to a method of inducing differentiation while producing and attaching it to the culture vessel again.
바람직하게, 본 발명의 줄기세포 분화 유도방법은 줄기세포를 준비하는 단계; 줄기세포로부터 배아체(embryoid body)를 얻는 단계; 및 HIF-1 억제제를 포함하는 줄기세포 분화 유도용 조성물을 포함하는 배지에서 배아체를 배양하여 배아체로부터 분화된 세포를 분리하는 단계를 포함할 수 있다. Preferably, the method of inducing stem cell differentiation of the present invention comprises the steps of preparing a stem cell; Obtaining an embryoid body from stem cells; And culturing an embryonic body in a medium comprising a composition for inducing stem cell differentiation comprising an HIF-1 inhibitor to separate the differentiated cells from the embryonic body.
보다 바람직하게, 본 발명의 줄기세포 분화 유도방법은 1) 미분화 배아줄기세포를 영양세포와 함께 공배양하는 단계; 2) 상기 배아줄기세포를 부유 배양하여 배아체를 확립하는 단계; 3) 상기 확립된 배아체를 부착 배양하는 단계; 및 4) HIF-1 억제제를 포함하는 줄기세포 분화 유도용 조성물을 포함하는 배지에서 배아체를 배양하여 심근세포로 분화시키는 단계를 포함할 수 있다.More preferably, the method of inducing stem cell differentiation of the present invention comprises the steps of: 1) co-culturing undifferentiated embryonic stem cells with feeder cells; 2) floating the embryonic stem cells to establish an embryo; 3) attaching and culturing the established embryoid body; And 4) culturing an embryoid body in a medium comprising a composition for inducing stem cell differentiation comprising an HIF-1 inhibitor to differentiate into cardiomyocytes.
먼저, 상기 단계 1)은 미분화 배아줄기세포를 영양(feeder)세포 위에 부착시켜 공배양함으로써 미분화 상태의 배아줄기세포를 증식시키는 단계이다. 본 단계에서 이용되는 배아줄기세포는 인간 또는 생쥐 유래의 배아줄기세포를 이용할 수 있으며, 영양세포로서 미토마이신 C 처리되어 증식이 정지된 생쥐 유래 섬유아세포(mouse embryonic fibroblast)를 사용할 수 있다. 미분화 배아줄기세포는 영양세포와 공배양하는 것이 바람직하다.First, step 1) is a step of propagating undifferentiated embryonic stem cells by attaching undifferentiated embryonic stem cells onto feeder cells and co-cultured. Embryonic stem cells used in this step may use embryonic stem cells derived from humans or mice, and mouse embryonic fibroblasts that have stopped proliferation by treating mitomycin C as feeder cells. Undifferentiated embryonic stem cells are preferably co-cultured with feeder cells.
단계 2)는 상기에서 배양된 미분화 배아줄기세포를 부유 배양하여 배아체를 확립시키는 단계이다. 구체적으로, 미분화 인간 배아줄기세포의 경우, 이들을 영양세포 위에 부착시켜 공배양시킨 후 균일한 크기의 배아체를 얻기 위해 계대배양시 인간 배아줄기세포를 사방 500 내지 800 ㎛의 크기로 세포 덩어리를 작제시키고 부유 배양하여 인간 배아줄기세포 유래 배아체를 확립시킬 수 있다. 또한, 미분화 생쥐 배아줄기세포의 경우, 이들을 영양세포 위에 부착시켜 공배양시킨 후 계대배양시 생쥐 배아줄기세포를 800 cells/20㎕(배양배지) 의 농도로 현적배양을 통해 부유 배양하여 생쥐 배아줄기세포 유래 배아체를 확립시킬 수 있다. 단계 2)는 부유배양 상태에서 세포 응집물(cell aggregates)이 형성될 수 있는 충분한 시간 동안 실시하는 것이 일반적이며, 바람직하게는 1일 내지 5일, 더욱 바람직하게는 4일이다. Step 2) is a step of floating culture the undifferentiated embryonic stem cells cultured in the above to establish an embryo. Specifically, in the case of undifferentiated human embryonic stem cells, cell embryos are formed in 500-800 μm sizes of human embryonic stem cells in all directions during subculture in order to obtain a uniform size of embryonic bodies after attaching them to the feeder cells and co-culturing them. Human embryonic stem cell-derived embryoid bodies can be established by floating culture. In addition, in the case of undifferentiated mouse embryonic stem cells, the embryonic stem cells were adhered to the feeder cells and co-cultured, and then mouse embryonic stem cells were suspended and cultured through suspension culture at a concentration of 800 cells / 20 μl (culture medium). Cell-derived embryoid bodies can be established. Step 2) is generally carried out for a sufficient time for cell aggregates to form in a suspended culture, preferably 1 to 5 days, more preferably 4 days.
단계 3)은 상기에서 확립된 배아체를 부착 배양시켜 배아체를 안정화시키는 단계이다. 이후, 부착된 배아줄기세포 유래 배아체에 특정세포로의 분화유도제를 처리함으로써 배아줄기세포를 특정세포로 분화 유도시킬 수 있다. Step 3) is a step of stabilizing the embryo body by attaching and incubating the embryo embryo body established above. Thereafter, the attached embryonic stem cell-derived embryoid bodies may be treated with differentiation inducing agents to specific cells to induce differentiation of embryonic stem cells into specific cells.
단계 4)는 상기 부착 배양시킨 배아줄기세포 유래 배아체에 HIF-1 억제제를 처리하여 심근세포로 분화 유도하는 단계이다. HIF-1 억제제는 HIF-1의 활성을 억제시켜 정상적인 전사조절과정을 방해하는 물질이면, 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, HIF-1 억제제는 0.1 내지 20 μM 의 배양 배지 내 농도로 처리하고, 더욱 바람직하게는 1 μM 의 농도로 처리한다. 또한, 심근세포로 분화 유도시, HIF-1 억제제 이외에도 배아줄기세포를 심근세포로 분화 유도를 촉진하는 공지의 물질 및 일반적인 배지 첨가물을 추가로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 TβRI 억제제를 포함할 수 있다. 단계 3)은 분화 세포가 형성될 수 있는 충분한 시간 동안 실시하는 것이 일반적이며, 바람직하게는 3일 내지 15일, 더욱 바람직하게는 7일이다.Step 4) is a step of inducing differentiation into cardiomyocytes by treating the attachment-cultured embryonic stem cell-derived embryos with a HIF-1 inhibitor. The HIF-1 inhibitor is not particularly limited as long as it inhibits the activity of HIF-1 and interferes with the normal transcription control process. Preferably, the compound represented by Formula 1 or
본 발명의 구체적인 실시예 역시, 상기 4 단계에 따른 배양체 경유법을 이용하여 인간 배아줄기세포를 심근세포로 분화 유도시켰다 (도 2A). 우선 1 단계에서는 계대 배양 이후 인간 배아줄기세포를 20% 넉아웃 시럼 리플레이스먼트(knockout serum replacement, Invitrogen, USA), 0.1 mM 비필수 아미노산(Non-essential amino acid, NEAA; Invitrogen, USA), 0.1 mM 베타-머캡토에탄올, 4 ng/㎖ 인간 재조합 염기성 FGF(recombinant human basic FGF, Invitrogen, USA), 및 1X 페니실린-스트렙토마이신(penicillin-streptomycin; Invitrogen, USA)이 첨가된 DMEM/F12(Invitrogen, USA) 배양 배지에서 마이토마이신-C로 증식을 억제한 MEF(mouse embryonic fibroblast)와 함께 2일간 공배양하여 세포가 부착되면 새로운 배양액으로 교환하여 추가적으로 5일 동안 배양하였다. 콜로니 형태의 인간 배아줄기세포를 유리 파이펫으로 만든 기구를 이용하여 사방 500 내지 800 ㎛인 크기가 되도록 작제한 후 2단계에서는 작제된 인간 배아줄기세포 클럼프(clump)를 4일 동안 배아체 배지(80% Knockout DMEM, 20% 우태아혈청, 1 mM L-글루타민, 0.1 mM β-머캡토에탄올 및 1 mM NEAA)에서 부유 배양함으로써 배아체를 확립하였다. 3단계에서는 확립된 배아체를 0.1% 젤라틴이 코팅된 세포배양용 용기로 옮기고 상기의 분화배지로 1일간 부착 배양하였다. 4 단계에서는 부착 배양하고 있는 배아체에 HIF-1α 억제제를 첨가하여 7일 이상 배양하였다. Specific examples of the present invention also induced differentiation of human embryonic stem cells into cardiomyocytes using the culture medium transfection method according to step 4 (FIG. 2A). First, in the first stage, human embryonic stem cells were subjected to 20% knockout serum replacement (Invitrogen, USA), 0.1 mM non-essential amino acid (NEAA; Invitrogen, USA) after 0.1 passage. DMEM / F12 (Invitrogen, USA) supplemented with mM beta-mercaptoethanol, 4 ng / ml recombinant human basic FGF (Invitrogen, USA), and 1X penicillin-streptomycin (Invitrogen, USA) USA) cocultured with MEF (mouse embryonic fibroblast) inhibited proliferation with mitomycin-C in the culture medium, the cells were attached and exchanged with fresh culture medium for 5 additional days. Human embryonic stem cells in colony form were constructed to have a size of 500 to 800 µm in all directions using a glass pipette. In
본 발명의 분화 유도방법을 통해 배아줄기세포로부터 심근세포로 분화 유도된 세포는 심근세포의 형태학적, 생리학적 또는 면역학적 특징을 가지는데, 바람직하게는 심근세포 특이적인 표지 인자들의 유전자 발현 정도가 증가될 수 있다. 인간 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 경우, 심근세포 특이적인 표지 인자, 예를 들면 MLC-2α, MLC-2v, Cardiac Actin, cTnT, cTnl, α-actinin, MEF-2C, α-MHC 및 ANP 중 하나 이상의 유전자 발현 정도가 증가되는 특징을 가질 수 있다. 또한, 생쥐 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근세포의 경우, Nkx2.5, α-MHC, β-MHC, MLC-2v, GATA4 및 α-actinin 중 하나 이상의 유전자 발현 정도가 증가되는 특징을 가질 수 있다.Cells induced differentiation from embryonic stem cells to cardiomyocytes through the differentiation induction method of the present invention has the morphological, physiological or immunological characteristics of cardiomyocytes, preferably the gene expression level of cardiomyocyte-specific markers is increased. Can be increased. For cardiomyocytes induced differentiation from human embryonic stem cells, cardiomyocyte specific markers such as MLC-2α, MLC-2v, Cardiac Actin, cTnT, cTnl, α-actinin, MEF-2C, α-MHC and The degree of expression of one or more genes in ANP may be increased. In addition, in the case of cardiomyocytes differentiated from mouse embryonic stem cells, the expression level of one or more genes of Nkx2.5, α-MHC, β-MHC, MLC-2v, GATA4 and α-actinin may be increased. .
본 발명의 구체적인 실시예에서는 상기와 같은 배아체 경유법을 통해 심근세 포로 분화시킨 세포들의 심근세포 특이적 유전자의 발현변이를 분석하기 위해 세미 퀀터테이티브(semi-quantitative) RT-PCR을 실시한 결과, 1 μM의 농도에서 HIF-1α억제제가 세포 독성을 보이지 않고 심근세포 특이적 유전자의 발현을 증가시킴을 확인하였다. 구체적으로, HIF-1α 억제제와 함께 7일 동안 배양한 후 심근세포 특이적 유전자의 발현 변이를 세미 퀀터테이티브(semi-quantitative) RT-PCR을 이용하여 분석한 결과, MLC-2α, MLC-2v, Cardiac Actin, cTnT, cTnl, α-actinin, MEF-2C, α-MHC 및 ANP의 발현이 증가됨을 확인하였고(도 3), 화합물 군에서 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물의 효능이 우수한 것으로 확인되었다(결과로 표시하지 않음). In a specific embodiment of the present invention, semi-quantitative RT-PCR was performed to analyze the expression variation of cardiomyocyte-specific genes of cells differentiated into cardiomyocytes through the embryonic method as described above. The HIF-1α inhibitor at a concentration of 1 μM showed no cytotoxicity and increased the expression of cardiomyocyte specific genes. Specifically, after 7 days of incubation with HIF-1α inhibitor, the expression variation of cardiomyocyte-specific genes was analyzed using semi-quantitative RT-PCR. As a result, MLC-2α and MLC-2v were analyzed. , Cardiac Actin, cTnT, cTnl, α-actinin, MEF-2C, α-MHC and ANP expression was increased (Fig. 3), the compound represented by the formula 1 or
또한, HIF-1α 억제제의 심근세포로의 분화 촉진능을 좀 더 검증하기 위해 심근세포 표지 인자의 발현을 면역 형광법을 이용하여 단백질 수준에서 검증한 결과, HIF-1α 억제제로서 화학식 1 및 화학식 2를 각각 처리한 세포 그룹에서 심근세포 분화 표지인자 α-MHC 및 α-actinin 양성 염색 반응을 확인하였고(도 4), 이 경우에도 HIF-1α 억제제 화합물 중 화학식 1과 화학식 2의 화합물의 분화 촉진능이 제일 우수하였으며, 처리 농도는 1 μM에서 가장 우수한 효과를 나타냈다(결과로 표시하지 않음). 이들 결과로부터, 인간 배아줄기세포에서 본 발명의 HIF-1α 억제제가 심근세포로의 분화 촉진능을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 기능성 심근세포로 분화한 세포에서 특징적으로 관찰할 수 있는 박동하는(beating) 세포가 HIF-1α 억제제에 의해 분화 유도된 세포군에서 생성되는지를 조사하였다. 검증 결과, 화학식 1 및 화학식 2를 각각 처리한 세포 그룹의 박동하는 세포 생성 률이 대조군에 비하여 약 4배 정도 증가하였다(도 5).In addition, in order to further verify the ability of HIF-1α inhibitors to promote differentiation into cardiomyocytes, expression of cardiomyocyte markers was verified at the protein level using immunofluorescence. Cardiomyocyte differentiation markers α-MHC and α-actinin positive staining reactions were confirmed in each of the treated cell groups (Fig. 4). It was excellent and the treatment concentration showed the best effect at 1 μM (not shown in the results). From these results, it was confirmed that the HIF-1α inhibitor of the present invention has the ability to promote differentiation into cardiomyocytes in human embryonic stem cells. In addition, it was examined whether the beating cells characteristic of cells differentiated into functional cardiomyocytes were produced in a cell group induced by differentiation by HIF-1α inhibitors. As a result, the pulsating cell production rate of the cell groups treated with the formulas (1) and (2), respectively, increased about 4 times compared to the control group (Fig. 5).
한편, 본 발명의 구체적인 실시예에서는 본 발명에서 이용된 HIF-1α 억제제가 생쥐 배아줄기세포인 RW.4(ATCC SCRC-1018)에서도 심근세포 분화유도능을 가지고 있음을 확인하였다. 즉, 1 μM HIF-1α 억제제를 세포에 7일 동안 배아체 세포에 처리하였을 때 효과적으로 심근세포 표지인자인 Nkx2.5, α-MHC, β-MHC, MLC-2v, GATA4 및 α-actinin의 발현이 증가됨을 세미-퀀터테이티브 RT-PCR을 통해 확인하였다 (도 6). 인간 배아줄기세포와 유사하게 HIF-1α 억제제 화합물 중 화학식 1 및 화학식2의 화합물의 분화 촉진능이 제일 우수하였으며 처리 농도는 1 μM에서 가장 우수한 효과를 나타냈다(결과로 표시하지 않음). 또한, HIF-1α 억제제의 심근세포로의 분화촉진능은 박동 군집의 생성비율을 조사한 결과에서도 확인되었는데, 화학식 1 및 화학식 2를 각각 처리한 세포 그룹의 박동하는 세포 생성률이 대조군에 비하여 약 7배 정도 증가하였다 (도 7).On the other hand, in a specific embodiment of the present invention it was confirmed that the HIF-1α inhibitor used in the present invention also has cardiomyocyte differentiation induction in mouse embryonic stem cells RW.4 (ATCC SCRC-1018). That is, the expression of Nkx2.5, α-MHC, β-MHC, MLC-2v, GATA4, and α-actinin, which are effective cardiomyocyte markers, was effectively treated with 1 μM HIF-1α inhibitors on embryonic cells for 7 days. This increase was confirmed via semi-quantitative RT-PCR (FIG. 6). Similar to human embryonic stem cells, HIF-1α inhibitor compounds showed the best ability to promote differentiation of the compounds of Formula 1 and
본 발명에서 생산되는 배아줄기세포로부터 분화 유도된 심근 전구세포는 계속 성장 증식하면 심근세포를 대량으로 얻는데 이용될 수 있으며, 심장 근육 관련 질환을 치료하기 위한 세포 대체 요법용 세포 조성물로 이용될 수 있다. Myocardial progenitor cells induced by differentiation from embryonic stem cells produced in the present invention can be used to obtain a large amount of cardiomyocytes as they continue to grow and proliferate, and can be used as cell compositions for cell replacement therapy for treating heart muscle related diseases. .
본 발명에 따른 조성물은 HIF-1 억제제를 포함시키는 간단한 조성으로 배아줄기세포로부터 심근세포로의 분화를 효과적으로 유도시킬 수 있으며, 이러한 조성 물을 이용한 심근세포로의 분화 유도방법을 통해 심근세포를 대량으로 생산할 수 있다. 이러한 심근세포는 심장 관련 질환의 치료를 위한 세포치료제 등의 신약개발에 이용될 수 있다. The composition according to the present invention can effectively induce differentiation from embryonic stem cells to cardiomyocytes with a simple composition containing a HIF-1 inhibitor, and a large amount of cardiomyocytes through a method of inducing differentiation into cardiomyocytes using such a composition. Can be produced by These cardiomyocytes can be used in the development of new drugs, such as cell therapy for the treatment of heart-related diseases.
이하, 실시예 및 제조예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예 및 제조예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 제조예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Preparation Examples. These examples and production examples are only for illustrating the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited by these examples and production examples.
<< 제조예Production Example 1> 1> HIFHIF -1 억제제 - 화학식 1 화합물의 제조-1 Inhibitors-Preparation of Compounds of Formula 1
[화학식 1][Formula 1]
2-[2-(4-2- [2- (4- 터트Tert -부틸-Butyl 페녹시Phenoxy )-)- 아세틸아미노Acetylamino ]-]- 이소니코틴아마이드Isnicotinamide
4-터트-부틸페녹시 아세트산(60.1 mg, 0.29 mmol), 2-아미노 이소니코틴아마이드(60.3 mg, 0.44 mmol), DIPEA(0.1 ㎖, 0.58 mmol) 및 PyBOP(301.8 mg, 0.58 mmol)을 DMF 4.0 mL에 넣고 교반시켰다. EtoAC와 물로 분리시키고, 유기층을 염화나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 MgSO4으로 건조시킨 후 농축하였다. Prep-TLC(n- Hexane:EtoAc:MeOH=6:3:1)로 정제하여 목적 화합물을 흰색 고체 형태로 얻었다.(53.6 mg, 56.5% 수득율)4-tert-butylphenoxy acetic acid (60.1 mg, 0.29 mmol), 2-amino isonicotinamide (60.3 mg, 0.44 mmol), DIPEA (0.1 mL, 0.58 mmol) and PyBOP (301.8 mg, 0.58 mmol) were added to DMF 4.0. Put into mL and stirred. Separated with EtoAC and water, the organic layer was washed with aqueous sodium chloride solution, dried over anhydrous MgSO 4 and concentrated. Purification by Prep-TLC ( n -Hexane: EtoAc: MeOH = 6: 3: 1) gave the desired compound as a white solid (53.6 mg, 56.5% yield).
1H-NMR (DMSO-d6, 300 Hz) 10.64(1H, s, NH), 8.42-8.46(2H, m, aromatic-H), 8.20(1H, s, NH2), 7.68(1H, s, NH2), 7.49-7.51(1H, m, aromatic-H), 7.28-7.32(2H, m, aromatic-H),. 6.86-6.91(2H, m, aromatic-H), 4.78(2H, s, CH2), 1.24 (9H, s, CH3). 1 H-NMR (DMSO-d 6 , 300 Hz) 10.64 (1H, s, NH), 8.42-8.46 (2H, m, aromatic-H), 8.20 (1H, s, NH 2 ), 7.68 (1H, s , NH 2 ), 7.49-7.51 (1H, m, aromatic-H), 7.28-7.32 (2H, m, aromatic-H) ,. 6.86-6.91 (2H, m, aromatic-H), 4.78 (2H, s, CH 2 ), 1.24 (9H, s, CH 3 ).
<<
제조예Production Example
2> 2>
HIFHIF
-1 억제제 - 화학식 2 화합물의 제조-1 Inhibitor-Preparation of Compound of
[화학식 2][Formula 2]
2-(2,4-2- (2,4- 디클로로Dichloro -- 페녹시메틸Phenoxymethyl )-)- 벤조옥사졸Benzoxazole -6-카르복시산-6-carboxylic acid
2-(2,4-디클로로-페녹시메틸)-벤족사졸-6-카르복시산 메틸 에스테르(100 mg, 0.29 mmol)를 디메틸 설파이드 8 ㎖와 CH2Cl2 58 ㎖에 넣고, 알루미늄 브로마이드(1.24 g, 4.64 mmol)를 첨가하였다. 상온에서 2.5시간 동안 교반시켰다. 물과 10% HCl을 첨가하고, 상온에서 1시간 동안 교반시킨 후, EtoAC와 물로 분리시켰다. 유기층을 염화나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 MgSO4으로 건조시키고, 농축시킨 후, 플래쉬 크로마토그래피(CH2Cl2:MeOH=4:1)로 정제하여 목적 화합물을 흰색 고체 형태로 얻었다(59.15 mg mg, 61.2% 수득율).2- (2,4-dichloro-phenoxymethyl) -benzoxazole-6-carboxylic acid methyl ester (100 mg, 0.29 mmol) was added to 8 ml of dimethyl sulfide and 58 ml of CH 2 Cl 2 , followed by aluminum bromide (1.24 g, 4.64 mmol) was added. Stirred at room temperature for 2.5 hours. Water and 10% HCl were added, stirred at room temperature for 1 hour, and then separated into EtoAC and water. The organic layer was washed with aqueous sodium chloride solution, dried over anhydrous MgSO 4 , concentrated and purified by flash chromatography (CH 2 Cl 2 : MeOH = 4: 1) to give the title compound as a white solid (59.15 mg mg, 61.2% yield).
1H-NMR (DMSO-d6, 300 Hz) 13.22(1H, s, COOH), 8.28(1H, s, aromatic-H), 8.00-8.03(1H, m, aromatic-H), 7.88(1H, d, J=8.4Hz, aromatic-H), 7.64-7.65 (1H, m, aromatic-H), 7.34-7.43(2H, m, aromatic-H), 5.66(2H, s, CH2). 1 H-NMR (DMSO-d 6 , 300 Hz) 13.22 (1H, s, COOH), 8.28 (1H, s, aromatic-H), 8.00-8.03 (1H, m, aromatic-H), 7.88 (1H, d, J = 8.4 Hz, aromatic-H), 7.64-7.65 (1H, m, aromatic-H), 7.34-7.43 (2H, m, aromatic-H), 5.66 (2H, s, CH 2 ).
실시예Example 1 : 인간 배아줄기세포의 배양 1: Culture of Human Embryonic Stem Cells
본 실시예에서는 인간 배아줄기세포의 미분화 상태를 유지하기 위해, 20% 넉아웃 시럼 리플레이스먼트(knockout serum replacement, Invitrogen, USA), 0.1 mM 비필수 아미노산(Non-essential amino acid, NEAA; Invitrogen, USA), 0.1 mM 베타-머캡토에탄올, 4 ng/㎖ 인간 재조합 염기성 FGF(recombinant human basic FGF, Invitrogen, USA) 및 1X 페니실린-스트렙토마이신(penicillin-streptomycin; Invitrogen, USA)이 포함된 DMEM/F12 (Invitrogen, USA) 배지에서 마이토마이신-C(Sigma, USA) 처리된 MEF (mouse embryonic fibroblast) 영양세포와 함께 공배양 하였다. MEF 영양세포는 인간 배아줄기세포 계대 배양 하루 전에 10% 우태아혈청(fetal bovine serum, Hyclone, USA), 0.1 mM 비필수 아미노산, 1X 페니실린/스트렙토마이신 및 0.5 mM 베타-머캡토에탄올이 첨가된 DMEM (Invitorgen, USA) 배지에서 유지 배양한 후, 10 ㎍/㎖ 마이토마이신-C(Sigma, USA)에서 1시간 30분 동안 불활성화하여 7.5 X 104 cells/cm2의 농도로 0.1% 젤라틴(Sigma, USA)으로 코팅한 배양 용기에 부착한 후 인간 배아줄기세포 공배양에 사용하였다. 인간 배아줄기세포의 계대배양을 위해 콜로니 상태의 인간 배아줄기세포를 유리 파스퇴르 파이펫으로 만든 기구를 사용하여 사방 500 내지 800 ㎛ 크기로 세포 덩어리를 작제한 후 영양세포 위에 적당한 간격을 유지 하면서 올려놓는다. 세포 덩어리가 영양세포 위에 부착하고 약 2일 후부터 매일 배양배지를 교환하였으며, 5~6일 간격으로 계대 배양하였다. In this example, to maintain the undifferentiated state of human embryonic stem cells, 20% knockout serum replacement (Knockout serum replacement, Invitrogen, USA), 0.1 mM non-essential amino acid (NEAA; Invitrogen, USA), DMEM / F12 with 0.1 mM beta-mercaptoethanol, 4 ng / ml recombinant human basic FGF (Invitrogen, USA) and 1X penicillin-streptomycin (Invitrogen, USA) (Invitrogen, USA) medium was co-cultured with mitomycin-C (Sigma, USA) treated MEF (mouse embryonic fibroblast) feeder cells. MEF feeder cells were treated with DMEM supplemented with 10% fetal bovine serum (Hyclone, USA), 0.1 mM non-essential amino acids, 1X penicillin / streptomycin and 0.5 mM beta-mercaptoethanol one day prior to human embryonic stem cell passage. (Invitorgen, USA) incubated in medium, and then inactivated in 10 ㎍ / ㎖ mitomycin-C (Sigma, USA) for 1 hour 30 minutes 0.1% gelatin at a concentration of 7.5 X 10 4 cells / cm 2 ( Sigma, USA) was attached to a culture vessel coated with human embryonic stem cell co-culture. For passage of human embryonic stem cells, cells of colony-like human embryonic stem cells are constructed in 500-800 μm size on all sides using an apparatus made of glass Pasteur pipette, and then placed on the feeder cells at appropriate intervals. . The cell mass adhered to the feeder cells, and the culture medium was exchanged daily from about 2 days thereafter, and subcultured at 5-6 day intervals.
실시예Example 2 : 인간 배아줄기세포로부터 2: from human embryonic stem cells 배아체의Embryonic 형성 formation
인간 배아줄기세포의 계대배양시 균일한 크기의 배아체를 얻기 위해 실시예 1에서 기술한 유리 파이펫으로 사방 500 내지 800 ㎛ 크기로 콜로니 상태의 인간 배아줄기세포를 자른 후, 이를 부유 상태로 회수하여 박테리아 배양용 배양 접시로 옮긴 후 10% 넉아웃 시럼 리플레이스먼트(knockout serum replacement, Invitrogen, USA), 0.1 mM 비필수 아미노산(Non-essential amino acid, NEAA; Invitrogen, USA), 0.1 mM 베타-머캡토에탄올 및 1X 페니실린-스트렙토마이신(penicillin-streptomycin; Invitrogen, USA)이 포함된 배아체 배양 배지 (EB cultrure medium)에서 부유 배양하였다.In the passage of human embryonic stem cells, human embryonic stem cells in colony state were cut into 500 to 800 μm size in four directions with the glass pipette described in Example 1 to obtain a uniform embryonic body, and then recovered in a suspended state. 10% Knockout Serum Replacement (Invitrogen, USA), 0.1 mM Non-essential amino acid (NEAA; Invitrogen, USA), 0.1 mM Beta- Suspension culture was carried out in an EB cultrure medium containing mercaptoethanol and 1 × penicillin-streptomycin (Invitrogen, USA).
실시예Example 3 : 인간 배아줄기세포의 3: human embryonic stem cells 심근세포로의Into cardiomyocytes 분화 differentiation
상기 실시예 1에서 얻어진 인간 배아줄기세포를 심근세포로 분화 유도하기 위해, 상기 실시예 2에서 얻어진 인간 배아줄기세포 유래 배아체를 배아체 배양 배지을 이용하여 4일 동안 부유 배양한 후 1일 동안 부착 배양하였다. 이후 서로 다른 농도(0.1 내지 50 μM)의 HIF-1α 억제제가 첨가된 배아체 배양 배지에서 7일 이상 배양하였다 (도 2A). In order to induce differentiation of human embryonic stem cells obtained in Example 1 into cardiomyocytes, the embryos derived from human embryonic stem cells obtained in Example 2 were cultured for 4 days using embryonic culture medium and then attached for 1 day. Incubated. Thereafter, the cells were cultured for 7 days or more in embryonic culture medium to which HIF-1α inhibitors of different concentrations (0.1 to 50 μM) were added (FIG. 2A).
실시예Example 4 : 생쥐 배아줄기세포 배양 4: mouse embryonic stem cell culture
본 실시예에서는 생쥐 배아줄기세포의 미분화 상태를 유지하기 위해, 20% 우태아혈청, 0.1 mM 비필수 아미노산(Non-essential amino acid, NEAA; Invitrogen, USA), 1 mM 피루브산나트륨 (Invitrogen), 0.1 mM 베타-머캡토에탄올 및 1X 페니실린-스트렙토마이신(penicillin-streptomycin; Invitrogen, USA, 1000U/㎖ leukemia inhibitory factors (LIF); Chemicon, USA)이 포함된 DMEM(GIBCO-BRL, USA) 배지에서 마이토마이신-C(Sigma, USA) 처리된 MEF (mouse embryonic fibroblast) 영양세포와 함께 공배양하였다. MEF 영양세포는 생쥐 배아줄기세포 계대 배양 하루 전에 10% 우태아혈청(fetal bovine serum, Hyclone, USA), 0.1 mM 비필수 아미노산, 1X 페니실린/스트렙토마이신 및 0.5 mM 베타-머캡토에탄올이 첨가된 DMEM (Invitorgen, USA) 배지에서 유지 배양한 후, 10 ㎍/㎖ 마이토마이신-C(Sigma, USA)에서 1시간 30분 동안 불활성하여 7.5 X 104 cells/cm2의 농도로 0.1% 젤라틴(Sigma, USA)으로 코팅한 배양용기에 부착한 후 생쥐 배아줄기세포 공배양에 사 용하였다. 생쥐 배아줄기세포는 2일 간격으로 Trypsin/EDTA 용액을 이용하여 계대배양하였다. In this example, in order to maintain the undifferentiated state of mouse embryonic stem cells, 20% fetal bovine serum, 0.1 mM non-essential amino acid (NEAA; Invitrogen, USA), 1 mM sodium pyruvate (Invitrogen), 0.1 Mitomyma in DMEM (GIBCO-BRL, USA) medium containing mM beta-mercaptoethanol and 1 × penicillin-streptomycin (Invitrogen, USA, 1000 U / ml leukemia inhibitory factors (LIF); Chemicon, USA) Co-cultured with isine-C (Sigma, USA) treated MEF (mouse embryonic fibroblast) feeder cells. MEF feeder cells were treated with DMEM supplemented with 10% fetal bovine serum (Hyclone, USA), 0.1 mM non-essential amino acids, 1X penicillin / streptomycin and 0.5 mM beta-mercaptoethanol one day prior to mouse embryonic stem cell passage. (Invitorgen, USA) incubated in medium, and then inactivated in 10 μg / ml mitomycin-C (Sigma, USA) for 1 hour 30 minutes to 0.1% gelatin (Sigma) at a concentration of 7.5 × 10 4 cells / cm 2 . , USA) was used for co-culture with mouse embryonic stem cells after attaching to a culture vessel coated with. Mouse embryonic stem cells were passaged using Trypsin / EDTA solution every two days.
실시예Example 5 : 생쥐 배아줄기세포 5: mouse embryonic stem cell 로부터from 배아체의Embryonic 형성 formation
계대 배양시 생쥐 배아줄기세포를 800 cells/20 ㎖ (배양 배지)의 농도로 hanging drops 방법에 의해 10% 우태아혈청, 0.1 mM 비필수 아미노산(Non-essential amino acid, NEAA; Invitrogen, USA), 0.1 mM 베타-머캡토에탄올 및 1X 페니실린-스트렙토마이신(penicillin-streptomycin; Invitrogen, USA)이 포함된 배아체 배양 배지 (EB cultrure medium)에서 부유 배양함으로써 배아체를 형성하였다. 10% fetal bovine serum, 0.1 mM non-essential amino acid (NEAA; Invitrogen, USA) by hanging drops method in mouse embryonic stem cells at a concentration of 800 cells / 20 ml (culture medium) during subculture. Embryos were formed by suspension culture in EB cultrure medium containing 0.1 mM beta-mercaptoethanol and 1 × penicillin-streptomycin (Invitrogen, USA).
실시예Example 6 : 생쥐 배아줄기세포 6: mouse embryonic stem cell 의of 심근세포로의Into cardiomyocytes 분화 differentiation
상기 실시예 4에서 얻어진 생쥐 배아줄기세포를 심근세포로 분화 유도하기 위해, 상기 실시예 5에서 얻어진 생쥐 배아줄기세포 유래 배아체를 배아체 배양배지에서 3일 동안 부유 배양한 후 1일 동안 부착 배양하였다. 이후 서로 다른 농도(0.1 내지 50 μM)의 HIF-1α 억제제가 첨가된 배아체 배양배지에서 7일 이상 배양하였다 (도 2B). In order to induce differentiation of mouse embryonic stem cells obtained in Example 4 into cardiomyocytes, the embryonic stem cells derived from mouse embryos obtained in Example 5 were cultured in embryos for 3 days and then cultured for 1 day. It was. Thereafter, the cells were cultured for 7 days or more in embryonic medium containing different concentrations (0.1 to 50 μM) of HIF-1α inhibitor (FIG. 2B).
실시예Example 7 : 박동 군집 생성비율 조사 7: Heartbeat generation rate investigation
본 실시예에서는 기능성 심근세포로 분화한 세포에서 특징적으로 관찰할 수 있는 박동하는(beating) 세포가 분화 유도물질에 의해 생성되는지를 조사하였다.In this example, it was examined whether beating cells, which can be characteristically observed in cells differentiated into functional cardiomyocytes, were produced by differentiation inducers.
7-1. 인간 배아줄기세포 유래 7-1. Derived from human embryonic stem cells 배아체의Embryonic 박동하는 세포 생성률 조사 Survey of pulsating cell production rate
박동하는 세포 생성률을 관찰하기 위해 실시예 2(인간 유래, 도 2A stage II)에서 얻어진 배아체를 60 mm dish (x 5)에 각 20개씩 부착하였고 분화 유도물질을 처리한 군과 처리하지 않은 군에서 나타나는 박동을 현미경을 통해 매일 관찰하면서 박동하는 배아체 수를 카운트하였다. 본 실험은 세 번 이상 반복하여 통계 처리하였다. In order to observe the pulsating cell production rate, 20 embryos obtained in Example 2 (human-derived, FIG. 2A stage II) were attached to a 60 mm dish (x 5), and treated with and not treated with differentiation inducers. The number of beating embryos was counted by observing the beats appearing in the microscope daily. This experiment was repeated three times or more.
검증 결과, 화학식 1 및 화학식 2를 각각 처리한 그룹의 박동하는 세포 생성률(화합물 처리 후, 7일 경과)은 처리하지 않은 대조군에 비하여 약 4배 정도 증가하였다(도 5).As a result, the pulsating cell production rate (7 days after the compound treatment) of the groups treated with the formulas (1) and (2) increased about 4 times compared to the untreated control (Fig. 5).
7-2. 생쥐 배아줄기세포 유래 7-2. Derived from mouse embryonic stem cells 배아체의Embryonic 박동하는 세포 생성률 조사 Survey of pulsating cell production rate
박동하는 세포 생성률을 관찰하기 위해 실시예 5(생쥐 유래, 도 2B stage II)에서 얻어진 배아체를 35 mm dish (x 5)에 각 20개씩 부착하였고 분화 유도물질을 처리한 군과 처리하지 않은 군에서 나타나는 박동을 현미경을 통해 매일 관찰하면서 박동하는 배아체 수를 카운트하였다. 본 실험은 세 번 이상 반복하여 통계 처리하였다. To observe the pulsating cell production rate, 20 embryos obtained in Example 5 (mouse derived, FIG. 2B stage II) were attached to a 35 mm dish (x 5), and treated with and not treated with differentiation inducers. The number of beating embryos was counted by observing the beats appearing in the microscope daily. This experiment was repeated three times or more.
검증 결과, 화학식 1 및 화학식 2를 각각 처리한 세포 그룹의 박동하는 세포 생성률(화합물 처리 후, 7일, 14일 경과)은 대조군에 비하여 이 약 7배 정도 증가하였다(도 7).As a result, the pulsating cell production rate (7 days and 14 days after compound treatment) of the cell groups treated with
실시예Example 8 : 8 : 심근세포Cardiomyocytes 분화관련 표지 인자 발현 조사 Differentiation related marker factor expression
8-1. 세미 8-1. Semi 퀀터테이티브Quantitative ( ( semisemi -- quantitativequantitative ) ) RTRT -- PCRPCR
상기 실시예 3(인간 유래) 또는 6(생쥐 유래)에서 얻어진 세포로 세미 쿼터테이티브 RT-PCR을 실시하여 심근세포 분화양상을 확인하였다. 우선, 서로 다른 농도 조건에서 HIF-1α 억제제를 처리한 세포와 처리하지 않은 세포를 분화단계별로 회수한 후 트리졸 시약(Invitrogen, USA)을 이용하여 모든 RNA를 분리하였고 이를 주형으로 역전사효소(Superscript II reverse transcriptase)와 oligo(dT) 프라이머를 이용하여 cDNA를 합성하였다. 심근세포 특이적인 표지 유전자의 발현을 확인하기 위해 하기 표 1 및 표 2에서 제시된 프라이머들을 사용하였다. Semi-quantitative RT-PCR was performed on the cells obtained in Example 3 (derived from humans) or 6 (derived from mice) to identify cardiomyocyte differentiation patterns. First, the cells treated with the HIF-1α inhibitor and the untreated cells were recovered at different concentrations by differentiation stages, and then all RNAs were isolated using Trizol reagent (Invitrogen, USA), and the reverse transcriptase (Superscript) was used as a template. CDNA was synthesized using II reverse transcriptase) and oligo (dT) primers. The primers shown in Table 1 and Table 2 were used to confirm the expression of cardiomyocyte specific marker genes.
상기 방법에 의하여 인간 배아줄기세포의 유전자 발현 양상을 살펴본 결과, 도 3에서 제시한 바와 같이, 심근세포의 분화 표지인자인 MLC-2α, MLC-2v, Cardiac Actin, cTnT, cTnl, α-actinin, MEF-2C, α-MHC 및 ANP의 경우에는 HIF-1α 억제제를 처리한 세포에서는 발현이 증가된 양상을 세미 퀀터테이티브 RT-PCR,을 통해 관찰할 수 있었다. As a result of examining the gene expression patterns of human embryonic stem cells by the above method, as shown in FIG. 3, MLC-2α, MLC-2v, Cardiac Actin, cTnT, cTnl, α-actinin, In the case of MEF-2C, α-MHC and ANP, the expression of increased expression in cells treated with HIF-1α inhibitors was observed through semi quantitative RT-PCR.
생쥐 배아줄기세포의 경우에서도 심근세포의 분화 표지인자인 Nkx2.5, α-MHC, β-MHC, MLC-2v, GATA4 및 α-actinin의 유전자 발현이 HIF-1α 억제제를 처리한 세포군에서 증가된 양상을 세미 퀀터테이티브 RT-PCR을 통해 관찰할 수 있었다 (도 6).In mouse embryonic stem cells, gene expression of Nkx2.5, α-MHC, β-MHC, MLC-2v, GATA4 and α-actinin, which are markers of differentiation of cardiomyocytes, was increased in HIF-1α-inhibited cells. Aspects could be observed via semi quantitative RT-PCR (FIG. 6).
8-2. 8-2. 면역형광염색Immunofluorescence Staining ( ( ImunofluorescentImunofluorescent stainingstaining ))
상기 실시예 3에서 얻어진 세포의 특성을 단백질 수준에서 확인하기 위해 1 cm2 커버글라스에서 분화 증식된 세포를 배양 배지를 제거하고 인산완충식염수로 세척한 후, 고정액(citrate-acetone-formaldehyde)을 첨가하여 약 30초간 실온에 방치 한 후 45초간 증류수로 세척하였다. 이후 3% 우혈청알부민/인산완충식염수 용액에서 30분간 처리한 후 일차 항체를 첨가하여 12 시간 반응하였다. 0.1% 트리톤 x-100/인산완충식염수 용액에서 15분간 3번씩 세척한 후 Alexa488-접합 이차 항체(Molecular probes, USA)로 실온에서 30분간 반응하여 표지한다. 다시 0.1% 트리톤 x-100/인산완충식염수 용액에서 15분간 3번 세척한 후 형광현미경 (Olympus, Japan)으로 관찰하였다(도 4). 심근세포 분화 표지인자의 발현을 확인하기 위한 일차 항체는 α-MHC(1:100, Abcam, USA), 알파알파엑티닌(1:250, Sigma, USA)을 사용하였다.In order to confirm the characteristics of the cells obtained in Example 3 at the protein level 1 cm 2 Differentiated and propagated cells in cover glass were removed from the culture medium and washed with phosphate buffered saline, and then fixed with a fixed solution (citrate-acetone-formaldehyde). After treatment for 30 minutes in 3% bovine serum albumin / phosphate buffered saline solution and the reaction was added for 12 hours by adding a primary antibody. After washing 15 times in 0.1% Triton x-100 / phosphate buffered saline solution three times for 15 minutes, it is labeled by reacting with Alexa488-conjugated secondary antibody (Molecular probes, USA) for 30 minutes at room temperature. Again washed three times in 0.1% Triton x-100 / phosphate buffered saline solution for 15 minutes and observed with a fluorescent microscope (Olympus, Japan) (Fig. 4). Primary antibodies for confirming the expression of cardiomyocyte differentiation markers were α-MHC (1: 100, Abcam, USA), alpha alpha actinin (1: 250, Sigma, USA).
인간 배아줄기세포 유래 배아체에 HIF-1α 억제제를 처리하고 심근세포 분화 표지인자인 α-MHC 및 α-actinin 단백질 발현을 면역형광염색법에 의해 검증한 결과, 도 4에서 제시한 바와 같이, HIF-1α 억제제를 처리한 세포에서 α-MHC 및 α-actinin을 포함한 단백질 발현이 우수하게 이루어지고 있음을 확인하였다.Human embryonic stem cell-derived embryos were treated with HIF-1α inhibitors and the expression of α-MHC and α-actinin proteins, which are markers for cardiomyocyte differentiation, was verified by immunofluorescence staining. As shown in FIG. 4, HIF- It was confirmed that protein expression including α-MHC and α-actinin was excellent in cells treated with the 1α inhibitor.
본 발명에 따라 생산된 심근세포는 심장 관련 질환의 치료를 위한 세포치료 제 개발에 기여할 수 있으며, 신약 개발 과정에서 요구되는 줄기세포를 이용한 생물학적 약효 검증 시스템 특히, 심근세포 분화유도 물질 및 심장 기능 강화 물질을 개발하기 위한 약효 검증 시스템과 신약제품화에 활용될 수 있다. The cardiomyocytes produced according to the present invention can contribute to the development of cell therapies for the treatment of heart-related diseases, and the biological efficacy verification system using stem cells required for the development of new drugs, in particular, cardiomyocyte differentiation inducing substances and cardiac function enhancement. It can be used in drug validation system and new drug commercialization to develop materials.
또한, 인간 배아줄기세포로부터 심근세포 직계열의 분화과정을 조절하는 신호전달과정 및 심장 외과학과 약리학 연구 및 이해에 기여함으로써 다른 신규 심장관련 인자들을 규명하는데 활용되거나, 임상적인 관점에서 최종적으로 분화된 성숙세포를 확보하는데 활용되어 심장관련 질병의 원인 및 치료법 개발에 이용될 수 있다.It is also used to identify other new cardiac-related factors by contributing to the signaling process and cardiac surgery and pharmacology research and understanding that controls the differentiation of cardiomyocyte lineages from human embryonic stem cells, or finally differentiated from a clinical perspective. It can be used to secure mature cells and to develop the cause and treatment of heart-related diseases.
도 1은 HIF-1α 억제제인 화학식1 및 화학식2의 화합물을 나타낸 것이다.1 shows compounds of Formula 1 and
도 2는 도 1의 화합물들을 인간(A) 또는 생쥐(B) 배아줄기세포에 처리하기 위한 방법에 대한 간략한 도식이다. FIG. 2 is a simplified diagram of a method for treating the compounds of FIG. 1 on human (A) or mouse (B) embryonic stem cells. FIG.
도 3은 도 1의 화합물들을 도 2A의 모식화된 방법으로 인간배아줄기세포에 처리하였을 때, 심근세포 특이적으로 발현하는 유전자들(MLC-2α, MLC-2v, Cardiac Actin, cTnT, cTnl, α-actinin, MEF-2C, α-MHC 및 ANP)의 발현이 유도됨을 역전사-중합효소반응(RT-PCR)을 통하여 확인한 전기영동 사진이다.FIG. 3 shows genes expressing cardiomyocyte-specific genes (MLC-2α, MLC-2v, Cardiac Actin, cTnT, cTnl, when the compounds of FIG. 1 are treated to human embryonic stem cells by the method of FIG. 2A). α-actinin, MEF-2C, α-MHC and ANP) expression is induced electrophoresis confirmed by reverse transcription-polymerase reaction (RT-PCR).
도 4는 도 1의 화합물들을 도 2A의 모식화된 방법으로 인간배아줄기세포에 처리하였을 때 심근세포 특이적으로 발현하는 단백질(α-actinin, α-MHC)의 발현 증가를 면역형광염색법을 사용하여 염색한 세포사진이며, 세포의 핵은 DAPI로 대조염색하였다. Figure 4 using immunofluorescence staining to increase the expression of protein (α-actinin, α-MHC) that specifically expresses cardiomyocytes when the compounds of Figure 1 is treated to human embryonic stem cells by the method of Figure 2A The cell nuclei were counterstained with DAPI.
도 5는 도 1의 화합물들을 도 2A의 모식화된 방법으로 인간배아줄기세포에 처리하였을 때 심근세포로의 분화로 인한 박동하는 인간 배아줄기세포 유래 배아체의 생성률을 표시한 것이다.FIG. 5 shows the production rate of pulsating human embryonic stem cell-derived embryoid bodies due to differentiation into cardiomyocytes when the compounds of FIG. 1 are treated to human embryonic stem cells by the method of FIG. 2A.
도 6은 도 1의 화합물들을 도 2B의 모식화된 방법으로 생쥐배아줄기세포에 처리하였을 때 심근세포 특이적으로 발현하는 유전자들(Nkx2.5, α-MHC, β-MHC, MLC-2v, GATA4 및 α-actinin)의 발현 증가를 역전사-중합효소반응(RT-PCR)을 통하여 확인한 전기영동 사진이다. FIG. 6 shows genes expressing cardiomyocyte specific cells (Nkx2.5, α-MHC, β-MHC, MLC-2v, when the compounds of FIG. 1 are treated to mouse embryonic stem cells by the method of FIG. 2B). The expression of GATA4 and α-actinin) was confirmed by reverse transcriptase-polymerase reaction (RT-PCR).
도 7은 도 1의 화합물들을 도 2B의 모식화된 방법으로 생쥐배아줄기세포에 처리하였을 때 심근세포로의 분화로 인한 박동하는 생쥐 배아줄기세포 유래 배아체의 생성률을 표시한 것이다. Figure 7 shows the production rate of the pulsating mouse embryonic stem cell-derived embryoid body due to differentiation into cardiomyocytes when the compounds of Figure 1 treated with mouse embryonic stem cells in the modeled method of Figure 2B.
<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Method for inducing the differentiation of embryonic stem cells into myocardial cells <130> PA070828 <160> 34 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for identifying ANP gene <400> 1 ggaaccagag gggagagaca gag 23 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for identifying ANP gene <400> 2 cgccctcagc ttgcttttta ggag 24 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for identifying alpha-MHC gene <400> 3 atgaccgatg cccagatggc tga 23 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer for identifying alpha-MHC gene <400> 4 tcactcctct tcttgccccg gta 23 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer for identifying MLC-2a gene <400> 5 acagagttta ttgaggtgcc cc 22 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse 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