KR101092916B1 - Biomarker for purification or identification of mesenchymal stem cells and methods of purification of mesenchymal stem cells by using it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중간엽줄기세포(일명 중간엽기질세포) 분리 동정 바이오 마커 발굴 및 이를 이용한 중간엽줄기세포 분리 방법에 관한 것으로서 항-섬유아세포 활성 단백질 α (fibroblast activation protein α; FAPα)항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 분리 또는 동정용 조성물을 제공하고, 항-FAPα 항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 분리 장치 및 동정 키트를 제공한다. 또한 본 발명은 중간엽줄기세포를 동정하는 방법 및 분리 정제하는 방법을 제공한다. 상세하게는 항-FAPα 항체를 시료 세포과 접촉시키는 단계; 상기 시료 세포의 FAPα와 상기 항-FAPα 항체의 항원-항체 복합체 형성을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포를 동정 방법을 제공하고, 중간엽줄기세포가 들어 있는 액체 생물학적 배지를 항-FAPα 항체와 접촉시켜 항원-항체 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 항원-항체 복합체를 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포를 분리 정제하는 방법을 제공한다.The present invention relates to the identification of mesenchymal stem cells (aka mesenchymal stromal cells) isolation biomarker and method for isolating mesenchymal stem cells using the same, comprising an anti-fibroblast activation protein α ( FAPα ) antibody. It provides a composition for separating or identifying mesenchymal stem cells, characterized in that it provides a mesenchymal stem cell separation apparatus and identification kit comprising an anti-FAPα antibody. The present invention also provides a method for identifying and separating and purifying mesenchymal stem cells. Specifically, contacting the anti-FAPα antibody with a sample cell; Providing a method for identifying mesenchymal stem cells, characterized in that it comprises the step of confirming the antigen-antibody complex formation of the FAPα and the anti-FAPα antibody of the sample cells, the liquid biological medium containing mesenchymal stem cells Contacting with an anti-FAPα antibody to form an antigen-antibody complex; And it provides a method for separating and purifying mesenchymal stem cells comprising the step of recovering the antigen-antibody complex.
중간엽줄기세포(MSC), 섬유아세포 활성 단백질 α(FAPα) Mesenchymal stem cells (MSCs), fibroblast active protein α (FAPα)
Description
본 발명은 인간 골수, 말초혈액, 탯줄혈액 및 지방조직으로부터 중간엽줄기세포를 동정 및 분리하기 위한 표면 단백질 마커인 섬유아세포 활성 단백질 α(fibroblast activation protein α; FAP α) 및 이를 이용한 중간엽줄기세포 분리 방법에 관한 것이다. The present invention is a fibroblast activation protein α ( FAP α ) which is a surface protein marker for identifying and isolating mesenchymal stem cells from human bone marrow, peripheral blood, cord blood and adipose tissue and mesenchymal stem cells using the same. To a separation method.
중간엽줄기세포(mesenchymal stem cells; MSCs)는 흔히 중간엽기질세포(mesenchymal stromal cells)라고 불리기도 하는데[1], 골수(bone marrow; BM)에 존재하지만 결합 조직의 항상성을 유지하기 위하여 이동 신호에 반응하여 순환계로 방출된다. 최근에 중간엽줄기세포는 조직 재생, 혈액 생성 보조(hematopoietic support) 및 면역조절(immunomodulation)을 포함하는 다방면의 기능성 때문에 세포 및 면역 치료 분야에서 폭넓은 관심을 받고 있다[2-4]. 그러나 임상적으로 유용한 산물로의 신속한 개발이 결정적인 마커의 부족으로 인하여 지연되고 있다. 비록 SSEA-4[5] 및 GD2[6] 같은 당지질(glycolipid) 마커가 골수 유래 중간엽줄기세포에서 알려지긴 했지만, 중간엽줄기세포를 다른 세포 형태들로부터 특이하게 구별되는 단일 단백질 마커는 개발되지 않았다. 그러므로 인간 중간엽줄기세포를 명백하게 밝혀내기 위해서, 종래에는 다수의 표면 단백질 마커들의 분석이 필요하였다. 세포 치료를 위한 국제 협회(International Society for Cellular Therapy)는 CD14- (또는 CD11b-) CD19- (또는 CD79α-) CD34- CD45- CD73+ CD90+ CD105+ HLA-DR+의 조합 적정한 것으로 제안하였다[7].Mesenchymal stem cells ( MSCs ), also commonly called mesenchymal stromal cells [1], are present in bone marrow ( BM ) but migrate signals to maintain connective tissue homeostasis. In response to release into the circulation. Recently, mesenchymal stem cells have received widespread interest in the field of cellular and immunotherapy because of their versatility, including tissue regeneration, hematopoietic support, and immunomodulation [2-4]. However, rapid development into clinically useful products has been delayed due to the lack of critical markers. Although glycolipid markers such as SSEA-4 [5] and GD2 [6] are known in bone marrow-derived mesenchymal stem cells, no single protein marker has been developed that distinguishes mesenchymal stem cells from other cell types. Did. Therefore, in order to clarify human mesenchymal stem cells, it has conventionally been necessary to analyze a number of surface protein markers. International Association for cell therapy (International Society for Cellular Therapy) are CD14 - (or CD11b -) CD19 - (or CD79α -) CD34 - CD45 - CD73 + CD90 + CD105 + HLA-DR + combination appropriate proposed that 7 of ].
본 발명자들에 의해 인간 중간엽줄기세포의 특이적 분자 신호를 밝히기 위해서 DNA 마이크로어레이 기반의 차등적 유전자 발현 프로파일링을 수행하였다[8, 9]. 상기 문헌에서는 말초혈액 유래 단핵세포와 다르게 중간엽줄기세포에서 발현이 선호되는 다수의 유전자를 보고 하였다. 그러나, 섬유아세포 활성 단백질 α가 중간엽줄기세포에서만 특이적으로 발현되어 중간엽줄기세포를 분리 동정할 수 있다는 점에 대한 보고는 없었다.Differential gene expression profiling based on DNA microarray was performed by the present inventors to reveal specific molecular signals of human mesenchymal stem cells [8, 9]. This document reports a number of genes whose expression is preferred in mesenchymal stem cells, unlike peripheral blood-derived mononuclear cells. However, there has been no report that the fibroblast activating protein α is specifically expressed in mesenchymal stem cells so that the mesenchymal stem cells can be isolated and identified.
국제특허출원 PCT/JP2004/002457호(국제출원일 2004. 2. 27)에서는 중간엽 줄기세포를 검출, 분리·식별하기 위한 마커 및 상기 마커를 사용한 중간엽계 줄기세포의 검출, 분리·식별방법을 제공한다. 또한 상기 중간엽계 줄기세포 마커 유전자 검출용 프로브 및 상기 중간엽계 줄기세포 유전자 마커의 검출시에, 피검세포의 상기 유전자를 증폭하기 위한 PCR용 프라이머를 포함하며, 중간엽계 줄기세포 마커 유전자가 발현하는 폴리펩티드로 이루어지는 중간엽계 줄기세포 검출용 폴리펩티드 마커, 상기 폴리펩티드 마커를 검출하기 위한 상기 폴리펩티드 마커에 특이적으로 결합하는 항체, 또한 중간엽계 줄기세포 마커 유전자 검출용 프로브, 폴리펩티드 마커에 특이적으로 결합하는 항체를 사용한 중간엽계 줄기세포의 식별, 분리방법이 개시되어 있다. 하지만 중간엽줄기세포를 분리 동정하기 위한 마커로서 FAPα에 대한 언급은 없다.International patent application PCT / JP2004 / 002457 (International Application Date February 27, 2004) provides a marker for detecting, separating and identifying mesenchymal stem cells, and a method for detecting, separating and identifying mesenchymal stem cells using the marker. do. In addition, the probe for detecting the mesenchymal stem cell marker gene and the mesenchymal stem cell gene marker, a PCR primer for amplifying the gene of the test cell, and the polypeptide expressing the mesenchymal stem cell marker gene A polypeptide marker for detecting mesenchymal stem cells, the antibody specifically binding to the polypeptide marker for detecting the polypeptide marker, a probe for detecting the mesenchymal stem cell marker gene, and an antibody specifically binding to the polypeptide marker Disclosed is a method for identifying and isolating used mesenchymal stem cells. However, there is no mention of FAPα as a marker for isolating and identifying mesenchymal stem cells.
본 발명자들은 세프라제(seprase)라고도 불리는 섬유아세포 활성 단백질 α(fibroblast activation protein α; FAP α)이 거대 구형 엑토도메인(ectodomain)을 가진 필수 막 단백질을 코딩하고 있고[10], 정상 성체 세포 조직에서는 그 활성이 억제되는 것으로 알려져 있어[11-14], 중간엽줄기세포 특이적 마커로 좋은 특성을 가지고 있어서, 이에 대한 추가 연구를 수행한 결과, 인간 골수로부터 중간엽줄기세포를 분리 동정하기 위한 표면 단백질 마커로서 FAPα를 사용할 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다. We have known that fibroblast activation protein α ( FAP α ), also called seprase, encodes an essential membrane protein with a large spherical ectodomain [10]. It is known that its activity is inhibited [11-14], and it has good properties as a mesenchymal stem cell-specific marker. Further studies on this have been performed to isolate and identify mesenchymal stem cells from human bone marrow The present invention has been completed confirming that FAPα can be used as a surface protein marker.
본 발명은 인간 골수, 탯줄혈액, 말초혈액 및 지방조직으로부터 중간엽줄기세포를 분리 동정하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for separating and identifying mesenchymal stem cells from human bone marrow, cord blood, peripheral blood and adipose tissue.
또한 본 발명은 중간엽줄기세포를 특이적으로 분리 동정할 수 있는 조성물, 장치 또는 키트을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a composition, device or kit that can specifically identify and identify mesenchymal stem cells.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 항-섬유아세포 활성 단백질 α(fibroblast activation protein α; FAP α) 항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 분리 또는 동정용 조성물을 제공한다. 상기 항체는 단일 클론 항체이거나, 폴리 클론 항체 또는 단쇄 항체 또는 재조합 항체 일 수 있다. 상기 항체와 중간엽줄기세포 특이적인 FAPα와의 결합을 확인을 용이하게 하기 위하여 상기 항체에 리간드, 자기 비드, 효소 등을 결합시킬 수 있다. 상기 리간드는 이에 한정되는 것은 아니나, 바이오틴, 아비딘 또는 스트렙토아비딘 일 수 있고, 상기 효소는 이에 한정되는 것은 아니나, 루시퍼라아제, 퍼옥시다아제 또는 베타 갈락토시다아제 일 수 있다. 당업자는 항체의 확인을 위하여 적절한 리간드, 비드 및 효소를 선정하여 사용할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for separating or identifying mesenchymal stem cells, comprising an anti-fibroblast activation protein α ( FAP α ) antibody. The antibody may be a monoclonal antibody, a polyclonal antibody or a single chain antibody or a recombinant antibody. Ligands, magnetic beads, enzymes, and the like may be bound to the antibody to facilitate the binding of the antibody to FAPα specific for mesenchymal stem cells. The ligand may be, but is not limited to, biotin, avidin or streptoavidin, and the enzyme may be, but is not limited to, luciferase, peroxidase or beta galactosidase. Those skilled in the art can select and use appropriate ligands, beads, and enzymes for the identification of antibodies.
본 발명은 항-FAPα 항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 분리 장치를 제공한다. 상기 항-FAPα 항체와 FAPα의 복합체를 분리하기 위하여 형광물질이 결합된 항체 및 세포 분리기를 이용하여 분리할 수 있고, 자기 비드가 연결된 항체와 자기 장치를 이용하여 분리할 수 있으며, 특정 리간드 결합과 이를 분리하기 위한 컬럼을 이용하여 분리할 수 있다. The present invention provides an apparatus for separating mesenchymal stem cells comprising an anti-FAPα antibody. In order to separate the complex of the anti-FAPα antibody and FAPα it can be separated by using an antibody and a cell separator to which the fluorescent material is bound, and can be separated by using a magnetic device with an antibody connected with magnetic beads, specific ligand binding and It can be separated using a column for separating it.
본 발명은 항-FAPα 항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 동정 키트를 제공한다. 상기 항-FAPα 항체와 FAPα의 복합체를 확인하기 위하여 형광물질이 결합된 항체 및 형광분석장치를 이용하여 확인할 수 있고, 자기 비드가 연결된 항체와 자기 장치를 이용하여 확인할 수 있으며, 특정 효소와 기질 반응을 통하여 확인할 수 있다. 상기 동정 키트는 구체적으로 항-FAPα 항체를 포함하는 중간엽줄기세포 동정용 단백질 칩일 수 있다.The present invention provides a mesenchymal stem cell identification kit comprising an anti-FAPα antibody. In order to identify the complex of the anti-FAPα antibody and FAPα can be confirmed by using an antibody and a fluorescence spectrometer combined with a fluorescent material, it can be confirmed by using an antibody and a magnetic device connected with magnetic beads, specific enzyme and substrate reaction You can check through The identification kit may be specifically a protein chip for identifying mesenchymal stem cells including an anti-FAPα antibody.
본 발명은 또한 항-FAPα 항체를 시료 세포과 접촉시키는 단계; 상기 시료 세포의 FAPα와 상기 FAPα 항체의 항원-항체 복합체 형성을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포를 동정 방법을 제공한다. 상기 항원-항체 복합체 형성을 확인 방법은 라디오면역측정법(RIA), 효소 면역측정법(ELISA), 면역형광법, 색체입자결합법, 또는 화학발광물질결합법으로 중간엽줄기세포를 이용할 수 있다. The present invention also provides a method of contacting an anti-FAPα antibody with sample cells; It provides a method for identifying mesenchymal stem cells comprising the step of confirming the antigen-antibody complex formation of the FAPα and the FAPα antibody of the sample cells. The antigen-antibody complex formation may be determined by using mesenchymal stem cells by radioimmunoassay (RIA), enzyme immunoassay (ELISA), immunofluorescence, chromosomal particle binding, or chemiluminescent binding.
본 발명은 또한 중간엽줄기세포가 들어 있는 액체 생물학적 배지를 항-FAPα 항체와 접촉시켜 항원-항체 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 항원-항체 복합체를 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포를 분리 정제하는 방법을 제공한다. 상기 항원-항체 복합체 회수하는 단계는 바이오틴, 아비딘, 스트렙타비딘으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 리간드를 이용하여 회수할 수도 있고, 자기 비드와 자기 장치를 이용하여 회수할 수도 있다. The present invention also comprises the steps of contacting a liquid biological medium containing mesenchymal stem cells with an anti-FAPα antibody to form an antigen-antibody complex; And it provides a method for separating and purifying mesenchymal stem cells comprising the step of recovering the antigen-antibody complex. The antigen-antibody complex recovery step may be recovered using any one ligand selected from the group consisting of biotin, avidin, and streptavidin, or may be recovered using magnetic beads and magnetic devices.
본 발명의 제 1의 태양은 항-FAPα 항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 분리 또는 동정용 조성물에 관한 것이다. A first aspect of the invention relates to a composition for isolating or identifying mesenchymal stem cells comprising an anti-FAPα antibody.
본 발명에서 말하는 "섬유아세포 활성 단백질α(fibroblast activation protein α; FAP α)"은 세린 프로티아제 패밀리에 속하는 동형이량체의 세포막 내재성 젤라틴나아제 이다. 이 단백질은 발달, 조직 수선 및 상피세포의 암화 동안에 상피-간엽세포 상호작용 또는 섬유아세포의 성장에 관여하는 것으로 생각된다. 이들 유전자에 대한 서열은 NCBI 접근 번호 NM_004460으로, 이 단백질에 대한 서열은 NCBI 접근번호 NP_004451 및 AAH26250 등으로 알려져 있다.In the present invention, "fibroblast activation protein α ( FAP α )" is a cell membrane endogenous gelatinase of homodimers belonging to the serine protease family. This protein is thought to be involved in epithelial-mesenchymal interaction or growth of fibroblasts during development, tissue repair, and cancer of epithelial cells. The sequence for these genes is known as NCBI Accession No. NM_004460, and the sequence for this protein is known as NCBI Accession Nos. NP_004451, AAH26250 and the like.
본 발명에서 말하는 "항체"는 통상적으로 생체 내에 존재하는 형태의 항체 이외에, 항체의 H쇄 또는 L쇄의 가변 영역 또는 그의 조합으로 형성되는 항원 결합 부위를 적어도 1개 갖는 분자를 포함한다. 예를 들면, H쇄의 가변 영역만 포함하는 펩티드, 1조의 H쇄 단편과 L쇄 단편으로 이루어진 Fab, 2조의 H쇄 단편과 L쇄 단편으로 이루어진 (Fab')2, H쇄 단편과 L쇄 단편이 동일 펩티드 상에 직렬로 결합된 단쇄 항체 "ScFv" 등도 포함된다.As used herein, an "antibody" includes a molecule having at least one antigen binding site formed by a variable region of the H chain or L chain, or a combination thereof, in addition to the antibody in the form normally present in vivo. For example, a peptide comprising only the variable region of the H chain, a Fab consisting of one set of H chain fragments and an L chain fragment, (Fab ') 2 consisting of two sets of H chain fragments and an L chain fragment, an H chain fragment and an L chain Single chain antibody “ScFv” and the like, in which the fragments are bound in series on the same peptide, are also included.
상기 항체는 단일 클론 항체이거나, 폴리 클론 항체 또는 단쇄 항체 또는 재조합 항체 일 수 있다. 상기 항체와 중간엽줄기세포 특이적인 FAPα와의 결합의 확 인을 용이하게 하기 위하여 상기 항체에 리간드, 자기 비드, 효소 등을 결합시킬 수 있다. 상기 리간드는 이에 한정되는 것은 아니나, 바이오틴, 아비딘 또는 스트렙토아비딘 일 수 있고, 상기 효소는 이에 한정되는 것은 아니나, 루시퍼라아제, 퍼옥시다아제 또는 베타 갈락토시다아제 일 수 있다. 당업자는 항체의 확인을 위하여 적절한 리간드, 비드 및 효소를 선정하여 사용할 수 있다.The antibody may be a monoclonal antibody, a polyclonal antibody or a single chain antibody or a recombinant antibody. Ligands, magnetic beads, enzymes, and the like may be bound to the antibody to facilitate confirmation of binding of the antibody to FAPα specific to the mesenchymal stem cells. The ligand may be, but is not limited to, biotin, avidin or streptoavidin, and the enzyme may be, but is not limited to, luciferase, peroxidase or beta galactosidase. Those skilled in the art can select and use appropriate ligands, beads, and enzymes for the identification of antibodies.
본 발명의 제 2의 태양은 항-FAPα 항체를 이용한 중간엽줄기세포 분리 장치 및 동정키트에 관한 것이다. A second aspect of the present invention relates to a mesenchymal stem cell separation apparatus and an identification kit using an anti-FAPα antibody.
본 발명의 항-FAPα 항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 분리 장치로는 상기 항-FAPα 항체와 FAPα의 복합체를 분리하기 위하여 형광물질이 결합된 항체 및 세포 분리기를 이용하여 분리할 수 있고, 자기 비드가 연결된 항체와 자기 장치를 이용하여 분리할 수 있으며, 특정 리간드 결합과 이를 분리하기 위한 컬럼을 이용하여 분리할 수 있다. Mesenchymal stem cell separation apparatus comprising an anti-FAPα antibody of the present invention can be separated by using an antibody and cell separator to which the fluorescent material is bound to separate the complex of the anti-FAPα antibody and FAPα. The magnetic beads may be separated using an antibody and a magnetic device to which magnetic beads are connected, and may be separated using a specific ligand bond and a column for separating the same.
본 발명의 항-FAPα 항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포 동정 키트로는 상기 항-FAPα 항체와 FAPα의 복합체를 확인하기 위하여 형광물질이 결합된 항체 및 형광분석장치를 이용하여 확인할 수 있고, 자기 비드가 연결된 항체와 자기 장치를 이용하여 확인할 수 있으며, 특정 효소와 기질 반응을 통하여 확인할 수 있다. 상기 동정 키트는 구체적으로 항-FAPα 항체를 포함하는 중간엽줄 기세포 동정용 단백질 칩일 수 있다.Mesenchymal stem cell identification kit, characterized in that it comprises an anti-FAPα antibody of the present invention can be identified using an antibody and a fluorescence spectrometer combined with a fluorescent material to identify the complex of the anti-FAPα antibody and FAPα The magnetic beads may be identified using an antibody and a magnetic device to which magnetic beads are connected, and may be identified through a specific enzyme and substrate reaction. The identification kit may be specifically a protein chip for identifying mesenchymal stem cells including an anti-FAPα antibody.
본 발명에 사용되는 용기 형상으로는 수불용성 담체를 충전한 칼럼, 수불용성 담체를 충전한 플라스크형 또는 플라스크형 케이스가 예시된다. 이러한 용기 형상과 항체를 직접 또는 간접적으로 고정화시킨 불용성 담체를 조합함으로써 FAPα 양성 세포 분리 장치를 제작할 수 있다. 또한, 이들 장치는 세포 현탁액, 생리식염수 등을 흘려보내는 펌프와 조합함으로써 세포 분리 시스템으로서 이용성을 높일 수 있다.Examples of the container shape used in the present invention include a column filled with a water insoluble carrier, a flask type filled with a water insoluble carrier, or a flask type case. The FAPα positive cell separation apparatus can be manufactured by combining such a container shape with an insoluble carrier in which antibodies are directly or indirectly immobilized. In addition, these devices can be used as a cell separation system by combining with a pump that flows cell suspension, saline, and the like.
항체를 수불용성 담체에 고정화시킬 때, 항체와 수불용성 담체 사이에 스페이서를 개재하여 결합시키는 것도 유용하다. 또한, 필요에 따라 수불용성 담체와 화합물을 임의의 길이의 분자 (스페이서)를 통해 서로 결합시킬 수도 있다. 스페이서에 관한 상세한 내용은 예를 들면, 문헌["Affinity Chromatography" K. Kasai등, Tokyo Kagaku Dojin Publishing (1991) p.105-108]를 참조할 수 있다. 스페이서의 예로서는 폴리메틸렌 사슬과 폴리에틸렌글리콜 사슬 등을 들 수 있다. 스페이서의 길이는 500Å 이하인 것이 바람직하고, 200Å 이하인 것이 더 바람직하다. 화합물을 스페이서를 통해 수불용성 담체에 결합시키는 방법으로서는 예를 들면 수불용성 담체로서 아가로스를 사용하는 경우, 아가로스의 히드록실기와 스페이서로서 사용하는 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 한쪽 이소시아네이트기를 반응시켜 결합시키고, 남은 이소시아네이트기와 항체의 아미노기, 히드록실기 또는 카르복실기 등을 반응시켜 결합시키는 방법 등을 들 수 있다.When the antibody is immobilized on a water insoluble carrier, it is also useful to bind the antibody and the water insoluble carrier through a spacer. In addition, if necessary, the water-insoluble carrier and the compound may be bonded to each other through molecules (spacers) of any length. For details regarding the spacer, see, for example, "Affinity Chromatography" K. Kasai et al., Tokyo Kagaku Dojin Publishing (1991) p. 105-108. Examples of the spacers include polymethylene chains and polyethylene glycol chains. It is preferable that it is 500 kPa or less, and, as for the length of a spacer, it is more preferable that it is 200 kPa or less. As a method of bonding the compound to the water-insoluble carrier through a spacer, for example, when agarose is used as the water-insoluble carrier, the hydroxyl group of the agarose and one isocyanate group of the hexamethylene diisocyanate used as the spacer are reacted and bound. And a method of reacting the remaining isocyanate group with the amino group, hydroxyl group or carboxyl group of the antibody and the like and bonding them.
본 발명에서 말하는 수불용성 담체는 실온의 수용액 중에서 고형 상태인 것을 말하며 어떠한 형상이어도 좋다. 형상의 예로는 구형, 입방형, 평면형, 칩형, 섬유형, 평막형, 스폰지형, 중공사형 등을 들 수 있다. 이들 중에서 세밀한 충전이 쉽고, 항체를 표면에 비교적 균질하게 유지시킬 수 있고, 실유효 면적을 비교적 많이 확보할 수 있으며 세포 현탁액의 유동성의 면에서 구형, 입자형 및 섬유형의 것이 바람직하다.The water-insoluble carrier referred to in the present invention refers to a solid state in an aqueous solution at room temperature, and may be in any shape. Examples of the shape include spherical, cubic, flat, chip, fibrous, flat film, sponge, hollow fiber, and the like. Among them, it is preferable that the fine packing is easy, the antibody can be kept relatively homogeneous on the surface, the effective effective area can be secured relatively high, and the spherical, particulate and fibrous ones are preferable in terms of fluidity of the cell suspension.
수불용성 담체의 재질은 표면에 항체를 유지할 수 있으면 무기 화합물이거나 유기 화합물이거나 상관없지만, 세포 현탁액과 접촉시 용출물이 적고, 형상 제어가 보다 쉽다는 점에서 유기 고분자 화합물이 바람직하다. 그 예로는 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트 에스테르, 폴리아크릴레이트 에스테르, 폴리아크릴산, 폴리비닐알코올 등의 비닐계 화합물 또는 그의 유도체의 중합체 및 공중합체; 나일론 6 또는 나일론 66 등의 폴리아미드계 화합물; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 화합물; 셀룰로오스 등의 식물 유래 다당류계 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 이들과 자석을 조합함으로써 이들 수불용성 담체를 쉽게 회수할 수도 있다.The material of the water-insoluble carrier may be an inorganic compound or an organic compound as long as the antibody can be retained on its surface. However, an organic polymer compound is preferable in that the amount of the eluent is small when contacting the cell suspension and the shape control is easier. Examples thereof include polymers and copolymers of vinyl-based compounds or derivatives thereof such as polypropylene, polystyrene, polymethacrylate ester, polyacrylate ester, polyacrylic acid and polyvinyl alcohol; Polyamide compounds such as nylon 6 or nylon 66; Polyester-based compounds such as polyethylene terephthalate; And plant-derived polysaccharide compounds such as cellulose. Moreover, these water-insoluble carriers can also be easily recovered by combining these with magnets.
수불용성 담체를 수식하고 표면에 친수성을 부여하는 것도 본 발명에서 바람직하게 이용된다. 알부민, 글로브린 등의 생체 유래 단백질을 고정화시키고, 합성 관능기를 도입함으로써 수불용성 담체 표면에 친수성을 부여할 수 있다. 친수성을 부여하는 합성 관능기의 예로는 반복 단위 2 내지 1500의 폴리에틸렌글리콜 사슬, 히드록실기, 아미드기, 에테르기 및 에스테르기를 포함한다. 단, 폴리에틸렌글리콜 사슬과 히드록실기는 서로 결합할 수 있거나 별도로 존재할 수 있다. 친수성을 부여하는 폴리에틸렌글리콜 사슬을 갖는 단량체의 예로는 메톡시디에틸렌글리콜 메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜 메타크릴레이트 등의 말단 메톡시메타크릴레이트; 메톡시디에틸렌글리콜 아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜 아크릴레이트 등의 말단 메톡시아크릴레이트; 및 메틸기 대신 수소 원자가 결합된 말단 히드록실기를 갖는 메타크릴레이트 및 아크릴레이트; 또는 말단에 중합성 관능기를 1개 이상 갖는 반복 단위 2 내지 1500의 폴리에틸렌글리콜 사슬을 갖는 단량체 전반을 들 수 있다. 또한, 담체에 직접 결합시키는 경우, 반복 단위 2 내지 1500의 폴리에틸렌글리콜 유도체도 포함된다. 친수성을 부여하는 그 밖의 다른 치환기를 갖는 단량체의 예로는 비닐피롤리돈 등을 들 수 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 중합성 관능기가 1개 이상 존재할 수도 있다. 중합성 관능기는 단독 또는 2개 이상의 관능기에 의해 중합할 수 있는 관능기를 나타내며, 그 예로는 비닐기, 아세틸렌기, 디엔기 등의 탄소-탄소 다중 결합과 에폭시기, 옥세탄기 등의 환 구조 등을 들 수 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다.Modification of the water-insoluble carrier and imparting hydrophilicity to the surface are also preferably used in the present invention. Hydrophilicity can be imparted to the surface of the water-insoluble carrier by immobilizing proteins derived from living bodies such as albumin and globulin and introducing a synthetic functional group. Examples of synthetic functional groups that impart hydrophilicity include polyethyleneglycol chains, hydroxyl groups, amide groups, ether groups and ester groups of repeating
또한, 비이온성 관능기가 상기 관능기와 함께 존재할 수도 있으며, 그 예로는 비이온성 관능기, 특히 친수성 향상을 목적으로 한 디메틸아미드기, 디에틸아미드기, 디이소프로필아미드기 등의 아미드기; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 사슬, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 사슬 등의 방향족 폴리에스테르 사슬 및 지방족 폴리에스테르 사슬 등의 폴리에스테르 사슬; 메틸렌글리콜 사슬 및 프로필렌글리콜 사슬과 같은 폴리에테르 사슬; 폴리카르보네이트 사슬 등의 비이온성 친수성 관능기, 또는 소수성 부여를 목적으로 한 알킬 사슬, 불화알킬 사슬, 알릴 사슬 등의 비이온성 관능기 전반을 포함한다. 이상의 임의의 관능기가 공존할 수도 있지만, 바람직하게는 비이온성 친수성 관능기를 갖는 경우가 우수한 결과를 제공한다.Moreover, nonionic functional group may exist with the said functional group, For example, Nonionic functional group, Especially, Amide group, such as a dimethylamide group, diethylamide group, diisopropylamide group for the purpose of improving hydrophilicity; Polyester chains such as aromatic polyester chains such as polyethylene terephthalate chain and polybutylene terephthalate chain, and aliphatic polyester chains; Polyether chains such as methylene glycol chains and propylene glycol chains; Nonionic hydrophilic functional groups, such as a polycarbonate chain, or all nonionic functional groups, such as an alkyl chain, an alkyl fluoride chain, and an allyl chain, for the purpose of hydrophobic provision are included. Although any of the above functional groups may coexist, preferably having a nonionic hydrophilic functional group provides excellent results.
수불용성 담체를 수식하고 그 표면에 친수성을 부여하는 방법으로는 공유 결합, 이온 결합, 방사선 또는 플라즈마에 의한 그래프트법; 물리 흡착; 임베딩 (embedding); 또는 기재 표면으로의 침전물의 불용화 등 모든 공지된 방법을 사용할 수 있다. 따라서, 방사선 또는 플라즈마 등을 사용하여 고분자 화합물 또는 그 단량체를 그래프트 중합시키거나 또는 공유 결합을 형성하는 등의 공지된 방법에 의해 표면 개질 (일본 특허 공개(평)1-249063호 공보, 일본 특허 공개(평)3-502094호 공보)을 수행하는 방법이 본 발명에 바람직하게 이용된다.Methods for modifying the water-insoluble carrier and imparting hydrophilicity to the surface thereof include graft methods using covalent bonds, ionic bonds, radiation, or plasma; Physical adsorption; Embedding; Or all known methods such as insolubilization of the precipitate to the substrate surface. Therefore, surface modification is carried out by known methods such as graft polymerization of polymer compounds or monomers thereof, or formation of covalent bonds using radiation or plasma, etc. (Japanese Patent Laid-Open No. 1-249063, Japanese Patent Publication (Hi) 3-502094) is preferably used in the present invention.
수불용성 담체의 표면에 항체를 고정화시키는 방법으로는 수불용성 담체 표면에 항체를 화학적 수단이나 방사선 또는 전자선을 이용한 그래프트법에 의해 공유 결합시키는 방법, 또는 화학적 수단에 의해 수불용성 담체의 표면 상의 관능기를 통해 공유 결합시키는 방법 등이 있다. 이 중에서 관능기를 통한 공유 결합 방법이 사용시 항체 용출의 위험이 없어 바람직하다. 수불용성 담체가 피복층을 갖는 경우, 항체를 피복층 표면 상에 불용화시킬 수도 있다.As a method of immobilizing the antibody on the surface of the water-insoluble carrier, a method of covalently binding the antibody to the surface of the water-insoluble carrier by chemical means or graft using radiation or electron beam, or by a functional means on the surface of the water-insoluble carrier Through covalent bonding. Of these, the covalent binding method through the functional group is preferable because there is no risk of antibody elution at the time of use. When the water insoluble carrier has a coating layer, the antibody may be insolubilized on the surface of the coating layer.
수불용성 담체 또는 그의 피복층의 표면에 항체 고정화를 위한 활성기를 얻는 방법의 일례로서 할로겐화 시안법, 에피클로로히드린법, 비스에폭시드법, 브로모아세틸브로마이드법, 할로겐화 아세트아미드법 등이 있다. 구체적으로는 아미노기, 카르복실기, 히드록실기, 티올기, 산무수화물, 숙시닐아미드기, 치환성 할로겐 기, 알데히드기, 에폭시기, 트리실기 등을 들 수 있다. 항체 고정화의 용이성의 면에서 브로모시안법, N-히드로숙신이미드기법, 할로겐화 아세트아미드법이 특히 바람직하다.As an example of the method of obtaining the active group for antibody immobilization on the surface of a water-insoluble carrier or its coating layer, there are cyanide halogenation method, epichlorohydrin method, bisepoxide method, bromoacetylbromide method, halogenated acetamide method and the like. Specifically, an amino group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a thiol group, an acid anhydride, a succinylamide group, a substituted halogen group, an aldehyde group, an epoxy group, a trisil group, etc. are mentioned. The bromocyan method, the N-hydrosuccinimide group, and the halogenated acetamide method are especially preferable from the viewpoint of the ease of antibody immobilization.
활성기에 사용되는 할로아세트아미노메틸화제로서는 N-히드록시메틸클로로아세트아미드, N-히드록시메틸플루오로아세트아미드, N-히드록시메틸브로모아세트아미드, N-히드록시메틸요오도아세트아미드 등을 유리하게 사용할 수 있다. 이 중에서도 경제성과 안정성의 면에서 바람직하게는 N-히드록시메틸브로모아세트아미드, N-히드록시메틸요오도아세트아미드 등을 유리하게 사용할 수 있다. 수불용성 담체에 도입된 플루오로기 또는 클로로기는 활성기를 도입시킨 후, 요오드화칼륨 또는 브롬화칼륨 용액으로 처리함으로써 쉽게 요오드기 또는 브롬기로 전환시킬 수 있다. 이들 활성기를 도입시킨 수불용성 담체의 제조에 사용되는 산 촉매로는 강산 특히 프로톤산이면 어떤 것도 좋지만, 비제한적인 예로는 트리플루오로메탄, 메탄, 벤젠, 톨루엔 등의 술폰산 유도체; 및 황산, 염화아연, 염화알루미늄, 사염화주석 등의 프리델-크래프츠(Friedel-Crafts) 촉매 등을 유리하게 사용할 수 있다.As the haloacetaminomethylating agent used in the activator, N-hydroxymethylchloroacetamide, N-hydroxymethylfluoroacetamide, N-hydroxymethylbromoacetamide, N-hydroxymethyliodoacetamide, etc. It can be used advantageously. Among them, preferably N-hydroxymethylbromoacetamide, N-hydroxymethyliodoacetamide or the like can be advantageously used in view of economy and stability. The fluoro group or chloro group introduced to the water insoluble carrier can be easily converted to an iodine group or bromine group by introducing an active group and then treating with potassium iodide or potassium bromide solution. The acid catalyst used in the preparation of the water-insoluble carrier incorporating these active groups may be any strong acid, especially protonic acid, but non-limiting examples include sulfonic acid derivatives such as trifluoromethane, methane, benzene and toluene; And Friedel-Crafts catalysts such as sulfuric acid, zinc chloride, aluminum chloride, tin tetrachloride and the like can be advantageously used.
본 발명의 제 3의 태양은 항-FAPα 항체를 이용한 중간엽줄기세포 분리 동정 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 항-FAPα 항체를 시료 세포과 접촉시키는 단계; 상기 시료 세포의 FAPα와 상기 항-FAPα 항체의 항원-항체 복합체 형성을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포를 동정 방법을 제공한다. A third aspect of the present invention relates to a method for identifying and identifying mesenchymal stem cells using an anti-FAPα antibody. More specifically, contacting the anti-FAPα antibody with the sample cell; It provides a method for identifying mesenchymal stem cells comprising the step of confirming the antigen-antibody complex formation of the FAPα and the anti-FAPα antibody of the sample cells.
상기 항원-항체 복합체 형성을 확인 방법은 항원항체반응을 이용한 면역학적 측정법(이뮤노어세이(immunoassay))이 있다. 이뮤노어세이 중, 가장 일반적인 측정방법은, 효소 면역측정법(ELISA)이다. 상기 ELISA법으로서는, 라디오이뮤노어세이(radioimmunoassay)(RIA), 형광 이뮤노어세이(FIA), 엔자임 이뮤노어세이(enzyme immunoassay)(EIA, ELISA), 색체입자결합법 및 화학발광물질결합법 등이 알려져 있다.The antigen-antibody complex formation method is an immunological assay (immunoassay) using the antigen antibody response. Among the immunoassays, the most common measurement method is enzyme immunoassay (ELISA). Examples of the ELISA method include radioimmunoassay (RIA), fluorescent immunoassay (FIA), enzyme immunoassay (EIA, ELISA), color particle binding method, chemiluminescence binding method, and the like. Known.
또한 본 발명은 중간엽줄기세포가 들어 있는 액체 생물학적 배지를 항-FAPα 항체와 접촉시켜 항원-항체 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 항원-항체 복합체를 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간엽줄기세포를 분리 정제하는 방법을 제공한다. 상기 항원-항체 복합체 회수하는 단계는 바이오틴, 아비딘, 스트렙타비딘으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 리간드를 이용하여 회수할 수도 있고, 자기 비드와 자기 장치를 이용하여 회수할 수도 있다. In another aspect, the present invention comprises the steps of contacting a liquid biological medium containing mesenchymal stem cells with an anti-FAPα antibody to form an antigen-antibody complex; And it provides a method for separating and purifying mesenchymal stem cells comprising the step of recovering the antigen-antibody complex. The antigen-antibody complex recovery step may be recovered using any one ligand selected from the group consisting of biotin, avidin, and streptavidin, or may be recovered using magnetic beads and magnetic devices.
항체를 이용하여 중간엽줄기세포만을 특이적으로 분리시키는 방법으로는 형광 항체로 표식하여 세포 분리기(cell sorter)로 분리하는 방법, 수불용성 담체 상에 중간엽줄기세포에 특이적인 FAPα에 친화성이 있는 항-FAPα 항체를 고정화시키고 여기에 중간엽줄기세포를 직접 또는 간접적으로 결합시키는 방법, 면역 흡착 칼럼에 의한 분리방법 및 면역 자기 비드를 이용하는 분리방법 등이 있다.As a method of specifically separating mesenchymal stem cells using an antibody, a method of labeling them with a fluorescent antibody to separate them with a cell sorter or affinity for FAPα specific for mesenchymal stem cells on a water-insoluble carrier Immobilized anti-FAPα antibody and a method of directly or indirectly binding mesenchymal stem cells, separation by an immunosorbent column, and separation using immunomagnetic beads.
형광 항체로 표식한 세포의 분리법은 먼저 세포 혼합액을 표적 세포 상에 발현되는 막 항원을 인식하는 형광 표식된 모노클론 항체와 함께 인큐베이트한 후 처리된 세포에 세포 분리기(cell sorter) 등으로 레이저광을 조사하여, 항체가 결합된 세포만 발광하는 것을 이용하여 형광 항체가 결합된 세포를 분리하는 방법이다.Separation of cells labeled with a fluorescent antibody is first incubated the cell mixture with a fluorescently labeled monoclonal antibody that recognizes the membrane antigen expressed on the target cells, and then treated with a laser sorter (cell sorter) on the treated cells. Is a method of separating the cells to which the fluorescent antibody is bound by emitting only the cells to which the antibody is bound.
수불용성 담체 상에 단일클론 항체를 고정화시키는 방법은 담체 또는 장치에 고정화시킨 모노클론 항체에 대해 상기 항원 양성 세포가 직접 또는 간접적으로 결합하여 수행되는 세포 분리 방법이다.The method of immobilizing a monoclonal antibody on a water insoluble carrier is a cell separation method in which the antigen-positive cells are directly or indirectly bound to a monoclonal antibody immobilized on a carrier or device.
국제 특허 공개 공보 제W0 87-04628호에는 표적 세포의 막 표면에 존재하는 항원에 대한 모노클론 항체를 분리 장치의 표면에 직접 고정화시켜 이용하는 방법과, 먼저 세포 혼합액을 표적 세포 상의 막 항원에 결합하는 모노클론 항체와 함께 인큐베이트한 후, 세포 표면상의 항체에 결합하는 항-면역글로불린 항체와 같은 리간드를 고정화시킨 세포 분리 장치에서 처리하는 방법이 기재되어 있다. 이들 방법에서는 항체를 고정화시킨 플라스틱 샬레 상에서 분리가 일어나며, 세포 혼합액을 최초 항체를 고정화시킨 플라스틱 샬레 상에 붓고, 항체를 표적 세포 상의 막 항원과 결합시키기 위해 인큐베이트시킨다. 인큐베이트시킨 후, 플라스틱 샬레를 세정하여 결합하지 않은 세포를 제거하여 분리시킨다. International Patent Publication No. W0 87-04628 discloses the use of monoclonal antibodies directed against antigens present on the membrane surface of a target cell directly on the surface of the separation device, and the method of first binding the cell mixture to the membrane antigen on the target cell. A method of incubating with a monoclonal antibody and then treating in a cell separation device immobilized with a ligand such as an anti-immunoglobulin antibody that binds to an antibody on the cell surface is described. In these methods separation occurs on a plastic chalet to which the antibody is immobilized, the cell mixture is poured onto a plastic chalet to which the initial antibody is immobilized, and the antibody is incubated to bind the membrane antigen on the target cell. After incubation, the plastic chalet is washed to remove unbound cells and separated.
면역흡착 칼럼법은 표적 세포 상의 막 항원에 대한 항체 등의 리간드를 비드 표면에 고정화시키고, 이것을 칼럼에 충전시켜 여기에서 세포 분리를 수행하는 것 이다.The immunosorbent column method is to immobilize a ligand such as an antibody against a membrane antigen on a target cell to the bead surface, and charge the column to perform cell separation therefrom.
국제 특허 공개 공보 제W0 91-16116호에는 표적 세포 상의 막 항원에 대해 바이오틴 표식한 항체를 세포 혼합액 중에 첨가하여 인큐베이트함으로써 세포-항체-바이오틴 결합을 형성한 후, 다공질 아크릴아미드 겔에 아비딘을 고정화시킨 비드를 충전시킨 칼럼을 통해 통과시킴으로써, 바이오틴-아비딘의 강한 결합을 이용하여 표적 세포를 칼럼 내에 결합시켜 분리하는 방법이 기재되어 있다.International Patent Publication No. W0 91-16116 discloses a cell-antibody-biotin bond by incubating by adding a biotin-labeled antibody to a membrane antigen on a target cell in a cell mixture to immobilize avidin on a porous acrylamide gel. A method of binding and separating target cells into a column using strong binding of biotin-avidin is described by passing the prepared beads through a packed column.
면역 자기 비드법에서는 먼저 세포 혼합액을 항체가 결합된 자기 비드와 함께 인큐베이트하여 표적 세포를 자기 비드로 표식시킨다. 표식시킨 후, 자기 장치를 이용하여 표식되지 않은 세포로부터 표식된 세포를 분리한다.In the immunomagnetic bead method, the cell mixture is first incubated with the magnetic beads to which the antibody is bound to label target cells with magnetic beads. After labeling, labeled cells are separated from unlabeled cells using a magnetic device.
예를 들면, 바이오틴 또는 자기 비드를 미리 세포에 고정화시킬 항체에 결합시킨 후, 바이오틴 또는 자기 비드에 결합하기 쉬운 물질, 예를 들면 아비딘 또는 자석에 결합하거나 이를 포함하는 수불용성 담체를 반응시킴으로써 세포가 결합된 수불용성 담체를 쉽게 회수할 수 있다. 또한, 표적 조혈 미분화 세포에 섬유아세포 활성 단백질 α 항체를 반응시킨 후, 항-면역글로불린 항체가 결합된 수불용성 담체와 반응시키고 수불용성 담체를 세정하거나 회수함으로써, 표적 세포만을 선택적으로 분리할 수 있다. 수불용성 담체인 자기 비드에 고정화시킨 항체를 이용하면, 자석 등에 의해 보다 효율적으로 분리할 수도 있다. 본 발명에 사용되는 용기 형상으로는 수불용성 담체를 충전한 칼럼, 수불용성 담체를 충전한 플라스크형 또는 플라스크형 케이스가 예시된다. 이러한 용기 형상과 항체를 직접 또는 간접적으로 고 정화시킨 불용성 담체를 조합함으로써 조혈 미분화 세포 분리 장치를 제작할 수 있다. 또한, 이들 장치는 세포 현탁액, 생리식염수 등을 흘려보내는 펌프와 조합함으로써 세포 분리 시스템으로서 이용성을 높일 수 있다.For example, a cell may be prepared by binding a biotin or magnetic beads to an antibody to be immobilized on the cell in advance, and then reacting the biotin or magnetic beads with a water-insoluble carrier including or binding to a substance that is easy to bind, such as avidin or a magnet. The combined water insoluble carrier can be easily recovered. In addition, only target cells can be selectively isolated by reacting the target hematopoietic undifferentiated cells with the fibroblast active protein α antibody and then reacting with the water-insoluble carrier to which the anti-immunoglobulin antibody is bound and washing or recovering the water-insoluble carrier. . If an antibody immobilized on a magnetic bead that is a water-insoluble carrier is used, it can be separated more efficiently by a magnet or the like. Examples of the container shape used in the present invention include a column filled with a water insoluble carrier, a flask type filled with a water insoluble carrier, or a flask type case. The hematopoietic undifferentiated cell separation apparatus can be manufactured by combining such a container shape and the insoluble carrier which directly or indirectly solidified the antibody. In addition, these devices can be used as a cell separation system by combining with a pump that flows cell suspension, saline, and the like.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
<< 실시예Example 1> 골수 유래 중간엽줄기세포 1> Bone Marrow-derived Mesenchymal Stem Cells 에on FAPFAP α의 선택적 발현 확인Confirmation of Selective Expression of α
(1) 세포 준비(1) cell preparation
냉동 보존된 인간 골수 및 말초혈액 유래 단핵 세포(mononuclear cells; MNCs)는 론자 회사(lonza Inc., Allendale, NJ)로부터 구매하였다. 그리고 탯줄혈액 및 지방 조직은 지역 병원으로부터 구입하여, 탯줄혈액은 바로 200 x g에서 10 분간 원심분리를 통해 버피코트층 (buffy coat layer)의 단핵세포를, 지방조직은 콜라제네이즈 I (Sigma, St Louis, MO)를 상온에서 약 1 시간 처리후, 200 x g에서 10 분간 원심분리를 통해 기질도관층(stromal vascular fraction)의 단핵세포를 획득하여 본 실험에 사용하였다. 모든 인간 암 세포주들은 한국 세포주 은행(Korean Cell Line Bank, Seoul, Korea)으로부터 얻었다. Cryopreserved human bone marrow and peripheral blood derived monocytes (MNCs) were purchased from Lonza Inc. (Allendale, NJ). Umbilical cord blood and adipose tissue were purchased from a local hospital. Umbilical cord blood was centrifuged at just 200 xg for 10 minutes to give mononuclear cells in the buffy coat layer, and adipose tissue was subjected to collagenase I (Sigma, St.). Louis, MO) was treated for about 1 hour at room temperature, and obtained mononuclear cells of the stromal vascular fraction by centrifugation at 200 xg for 10 minutes and used in this experiment. All human cancer cell lines were obtained from Korean Cell Line Bank, Seoul, Korea.
(2) RT-PCR 분석(2) RT-PCR Analysis
인간 말초혈액(peripheral blood; PB) 분획물 MTC(multiple tissue cDNA) 패널은 클론테크사(Clonetech Laboratories Inc. Mountain View, CA)로부터 얻었다. 트라이졸(Trizol) 시약을 이용하여 모든 다른 세포 시료들에서 총 RNA를 추출하였고 cDNA로 역전사 하였다. FAPα 증폭을 위한 프라이머는 정방향으로 5'-CAA GTG GCA AGT GGGAGG-3' (서열번호 1) 및 역방향으로 5'-GGT TTT CAG ATT CTG ATA-3'(서열번호 2)이고, 증폭된 PCR 산물은 1152bp이었다. β-액틴 증폭을 위한 프라이머는 정방향으로 5'-AGA AAA TCT GGC ACC ACA CC-3'(서열번호 3) 및 역방향으로 5'-CCA TCT CTT GCT CGA AGT CC-3'(서열번호 4)이고, 증폭된 PCR산물은 410bp이었다.Panels of human peripheral blood (PB) fraction multiple tissue cDNA (MTC) were obtained from Clonetech Laboratories Inc. Mountain View, CA. Total RNA was extracted from all other cell samples using Trizol reagent and reverse transcribed into cDNA. Primers for FAPα amplification were 5'-CAA GTG GCA AGT GGGAGG-3 '(SEQ ID NO: 1) in the forward direction and 5'-GGT TTT CAG ATT CTG ATA-3' (SEQ ID NO: 2) in the reverse direction, and amplified PCR products. Was 1152 bp. Primers for β-actin amplification were 5'-AGA AAA TCT GGC ACC ACA CC-3 '(SEQ ID NO: 3) in the forward direction and 5'-CCA TCT CTT GCT CGA AGT CC-3' (SEQ ID NO: 4) in the reverse direction. The amplified PCR product was 410 bp.
(3) 유세포 분석(flow cytometry)(3) flow cytometry
모든 분석은 FAPα, CD74, CD90 및 CD105(Santa Cruz Biotechnology Inc., Santa Cruz, CA)에 대한 마우스 단일클론 항체와 알렉사488 접합 염소 항-마우스 lgG(Alexa488-conjugated goat anti-mouse IgG, Invitrogen, Carlsbad, CA)를 사용하여 베크만 코울터 에픽스 XL 유세포 분석기(Miami, FL)로 수행하였다.All assays were performed using mouse monoclonal antibodies against FAPα, CD74, CD90 and CD105 (Santa Cruz Biotechnology Inc., Santa Cruz, Calif.) And Alexa488 conjugated goat anti-mouse IgG, Invitrogen, Carlsbad. , CA) using a Beckman Coulter Epic XL flow cytometer (Miami, FL).
(4) 결과(4) results
여러 인간 세포들에서 FAPα 발현에 대한 분석을 시작하기 전에 본 발명자들은 인간 중간엽줄기세포들의 막 단백질체 결과를 주의깊게 살펴보았다[15]. FAPα는 높은 염기서열 커버리지(coverage)로 발견된 엑토도메인(ectodomain) 포함 막 결합 단백질 중의 하나로 밝혀졌다(도 1). 이러한 사실로 인해 이 타입 II 막 단백질을 가장 중요한 표면 단백질 마커 후보로 선정하였다. Before starting the analysis of FAPα expression in various human cells, the present inventors carefully examined the membrane proteomic results of human mesenchymal stem cells [15]. FAPα was found to be one of the ectodomain containing membrane binding proteins found with high sequence coverage ( FIG. 1 ). This fact has made this type II membrane protein the most important surface protein marker candidate.
우선 FAPα가 골수 중간엽줄기세포에 대한 선택적인 마커로서의 가능성이 있는지 알아보기 위해서, RT-PCR을 이용하여 골수 유래 중간엽줄기세포와 단핵세포 사이의 FAPα 발현을 비교하였다. 다행하게도 FAPα는 골수 유래 중간엽줄기세포에서는 높게 발현되었지만 단핵세포에서는 발현되지 않았다(도 2). 또한 유세포 분석을 통하여 FAPα가 중간엽줄기세포 표면에서는 강하게 발현되지만 단핵세포에서는 미미한 수준으로 발현되는 것을 밝혀냈다(도 3). 이는 골수 기질에서 중간엽줄기세포만이 유일한 FAPα 발현 세포군이라는 것을 제시한다. First, to find out whether FAPα is a selective marker for bone marrow mesenchymal stem cells, FAPα expression was compared between bone marrow-derived mesenchymal stem cells and monocytes using RT-PCR. Fortunately, FAPα was highly expressed in bone marrow-derived mesenchymal stem cells but not monocytes ( FIG. 2 ). In addition, flow cytometry revealed that FAPα was strongly expressed on the surface of mesenchymal stem cells but insignificant in monocytes ( FIG. 3 ). This suggests that mesenchymal stem cells are the only FAPα expressing cell population in the bone marrow stroma.
더 나아가 다른 인간 혈액 세포들에서도 FAPα 발현을 조사하기 위하여 RT-PCR 분석을 수행하였다. MTC(multiple tissue cDNA) 패널 스크리닝 결과, FAPα는 휴면상태 뿐만 아니라 활성 CD8+(활성 T 림프구), CD4+(보조 T 림프구), CD14+(myeloid cells) 또는 CD19+(B lymphocytes) 혈액 분획물에서도 발현되지 않았다(도 4). 이는 인간 혈류의 FAPα 발현 세포들은 이런 조혈계 세포에 속하지 않는다는 것을 나타낸다. Furthermore, RT-PCR analysis was performed to investigate FAPα expression in other human blood cells. Multiple tissue cDNA panel screening revealed that FAPα was not expressed in dormant state but also in active CD8 + (active T lymphocytes), CD4 + (adjuvant T lymphocytes), CD14 + (myeloid cells) or CD19 + (B lymphocytes) blood fractions . 4 ). This indicates that FAPα expressing cells of human blood flow do not belong to these hematopoietic cells.
다음으로 FAPα의 발현이 골수 유래 중간엽줄기세포에서만 특이적으로 일어나는 것인지 아니면 탯줄 혈액(umbilical cord blood; UCB)이나 지방 조직(adipose tissue; AT)으로부터 유래된 다른 중간엽줄기세포군에서도 일반적으로 일어나는지 알아보았다. 그 결과 세 가지의 모든 중간엽줄기세포군에서 FAPα가 높은 수준으로 발현되었다(도 5). 물론 대조군인 단핵세포군에서는 발현되지 않았다(도 2, 도 4 및 도 5). 이러한 결과들은 FAPα의 발현이 골수 유래 뿐만 아니라 말초혈액(peripheral blood; PB), 탯줄 혈액(umbilical cord blood; UCB) 및 지방 조직(adipose tissue; AT) 같은 다른 세포 기원의 중간엽줄기세포도 특이적으로 구별할 수 있다는 사실을 알아냈다. Next, whether FAPα expression occurs specifically in bone marrow-derived mesenchymal stem cells or in other groups of mesenchymal stem cells derived from umbilical cord blood ( UCB ) or adipose tissue ( AT ) saw. As a result, all three mesenchymal stem cell groups expressed high levels of FAPα ( FIG. 5 ). Of course, it was not expressed in the control monocyte group ( Fig. 2, Fig. 4 and Fig. 5 ). These results indicate that the expression of FAPα is not only derived from bone marrow but also mesenchymal stem cells of other cell origins such as peripheral blood ( PB ), umbilical cord blood ( UCB ) and adipose tissue ( AT ). I found out that it can be distinguished by.
또한 흥미롭게도 Hek293, THP-1, Jurkat, SH-SY5Y 및 CaCo-2 같은 다양한 인간 암세포주도 FAPα를 발현하지 않았다(도 6). FAPα은 HeLa 세포에서 약하게 발현되었지만 이는 FAPα가 종종 HeLa 세포 유래 상피암들에서 상승 조절된다는 이전의 보고가 있다[12-14]. 이러한 결과들을 통틀어보면, FAPα의 발현은 중간엽줄기세포들 이외에, 전부가 아니라면 대부분의 다른 인간 세포에서 강하게 억제되고 있다는 것을 제시한다. Interestingly, various human cancer cell lines such as Hek293, THP-1, Jurkat, SH-SY5Y and CaCo-2 also did not express FAPα ( FIG. 6 ). FAPα was weakly expressed in HeLa cells, but previous reports have shown that FAPα is often upregulated in HeLa cell derived epithelial cancers [12-14]. All of these results suggest that expression of FAPα is strongly inhibited in most other human cells, if not all but mesenchymal stem cells.
<< 실시예Example 2> 단일 클론 항- 2> monoclonal anti- FAPFAP α 항체를 이용한 using α antibody 중간엽줄기세포의Mesenchymal stem cells 선택적 분리 Selective separation
본 발명자들은 단일클론 항-FAPα 항체를 가진 자기 비드 면역선택법(magnetic bead immunoselection)을 이용해서 냉동 보존된 골수 및 말초혈액유래 단핵세포뿐만 아니라, 탯줄혈액 및 지방조직으로부터 추출한 단핵세포로부터도 FAPα 발현 세포를 분리할 수 있고, 세포표면항원 분석을 통해 분리된 세포가 순수한 중간엽줄기세포임을 입증하였다. The present inventors have found that FAPα expressing cells from mononuclear cells extracted from cord blood and adipose tissue as well as bone marrow and peripheral blood-derived mononuclear cells cryopreserved using magnetic bead immunoselection with monoclonal anti-FAPα antibodies. Can be isolated, and cell surface antigen analysis demonstrated that the isolated cells are pure mesenchymal stem cells.
(1) 면역선택법(1) Immunoselection
약 25 ㎕의 (1천만개의 비드가 포함)의 다이나비드 판 마우스 lgG(Dynabeads Pan mouse IgG, Dynal Biotech, Oslo, Norway)을 항-FAPα 마우스 단일클론 항체 (Santa Cruz Biotechnology Inc., Santa Cruz, CA) 0.5 ㎍과 섞어, 30 분간 실온에서 반응시킨 후, 골수, 말초혈액, 탯줄혈액 및 지방세포로부터 각기 추출한 2×107 단핵 세포에 넣어 4℃에서 20 분간 반응시켰다. 외부 자석을 이용하여 비드에 부착된 FAPα 발현 세포를 회수하여 식염수로 2차례 세척한 뒤 기본 세포 배양액이 든 배양 플라스크에 넣어 세포 증식을 3 주 동안 관찰하였다.Approximately 25 μl (containing 10 million beads) of anti-FAPα dynabeid plate mouse lgG (Dynabeads Pan mouse IgG, Dynal Biotech, Oslo, Norway) 0.5 μg of mouse monoclonal antibody (Santa Cruz Biotechnology Inc., Santa Cruz, CA) was mixed and reacted at room temperature for 30 minutes, and then placed in 2 × 10 7 mononuclear cells extracted from bone marrow, peripheral blood, cord blood and adipocytes, respectively. The reaction was carried out at 4 ° C. for 20 minutes. FAPα expressing cells attached to the beads were collected using an external magnet, washed twice with saline, and placed in a culture flask containing a basic cell culture to observe cell proliferation for 3 weeks.
(2) 결과(2) results
단일 클론 항-FAPα 항체를 이용하여, 골수, 말초혈액, 탯줄혈액 및 지방세포로부터 면역 선택한 결과, 선택되지 않은 세포(FAPα 음성 세포)는 모두 형태학적으로 불균질(heterogeneous) 하지만, 선택된 세포(FAPα 양성 세포)는 중간엽줄기세포와 유사한 형상을 유지한 채 신속하게 증식하여, 2-3 주째에 이르러 수 천개의 세포로 이루어진 세포 콜로니를 형성하였다 (도 7). 더구나 FAPα 양성 세포는 중간엽줄기세포의 특징적인 표면 마커인 CD73, CD90 및 CD105에 양성반응을 나타냈다(도 8). 이 실험 결과는 항-FAPα 항체에 의해 양성적으로 선택된 세포가 중간엽줄기세포임을 입증한다.Immun selection from bone marrow, peripheral blood, umbilical cord blood and adipocytes using monoclonal anti-FAPα antibodies revealed that all unselected cells (FAPα negative cells) were morphologically heterogeneous but selected cells (FAPα). Positive cells) proliferated rapidly while maintaining a similar shape to mesenchymal stem cells, forming cell colonies consisting of thousands of cells by 2-3 weeks ( FIG. 7 ). Moreover, FAPα positive cells responded positively to CD73, CD90 and CD105, which are characteristic surface markers of mesenchymal stem cells ( FIG. 8 ). These experimental results demonstrate that the cells positively selected by the anti-FAPα antibody are mesenchymal stem cells.
본 발명에 따른 FAPα 단백질은 인간 골수, 말초혈액, 탯줄혈액 및 지방세포로부터 중간엽줄기세포를 분리 동정하기 위한 표면 단백질 마커로서 매우 유용하다. 단일클론 항-FAPα 항체를 가진 자기 비드 면역선택법(magnetic bead immunoselection)을 이용하여 FAPα을 가진 중간엽줄기세포를 특이적으로 신속하게 분리할 수 있다. 인간 중간엽줄기세포는 골, 연골, 근육 및 지방세포 등의 중배엽 관련 조직세포로 분화할 수 있을 뿐 아니라, 조혈모세포에 의한 조혈작용을 보조하거나 면역기능을 조절하는 능력을 가지고 있기 때문에 그 응용 영역이 가장 광범위한 세포의 하나로 인식되고 있다. 이 줄기세포는 다른 줄기세포에 비해 윤리 및 법적 문제점이 적고, 탁월한 자가증식 능력을 보유하고 있으며, 줄기세포의 특성에 영향을 주지 않고 장기간 냉동보관이 가능하며, 전분화능 (Pluripotency)에 가까운 분화능력을 보유하고 있으며, 유전자 조작 후 높은 세포 안정성을 보이기 때문에 유망한 세포치료제로 각광을 받고 있다. 따라서 중간엽줄기세포의 특이 마커인 FAPa는 인간의 골수, 말초혈액, 탯줄혈액 및 지방세포로부터 중간엽줄기세포를 간편하게 동정하고 분리시킴으로 앞으로 진행될 중간엽줄기세포 기반 세포치료제 개발에 적극 사용될 것이기 때문에, 산업상 이용 가능성이 아주 높을 뿐 아니라, 중간엽줄기세포에 대한 세포생물학적, 분자생물학적 기초 연구에도 사용되어, 자가증식과 분화 연구에 관련된 주요 세포신호전달기전을 규명하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 전망된다. FAPα protein according to the present invention is very useful as a surface protein marker for separating and identifying mesenchymal stem cells from human bone marrow, peripheral blood, cord blood and adipocytes. Magnetic bead immunoselection with monoclonal anti-FAPα antibodies can be used to rapidly isolate mesenchymal stem cells with FAPα. Human mesenchymal stem cells can differentiate into mesodermal related tissue cells such as bone, cartilage, muscle and adipocytes, as well as their ability to support hematopoietic action by hematopoietic stem cells or to regulate immune function. It is recognized as one of these most extensive cells. Stem cells have fewer ethical and legal problems than other stem cells, have excellent self-proliferation ability, can be frozen for a long time without affecting stem cell characteristics, and have differentiation ability close to pluripotency. It has a high cellular stability after genetic engineering, and has been in the spotlight as a promising cell therapy. Therefore, FAPa, a specific marker of mesenchymal stem cells, will be used to develop mesenchymal stem cell-based cell therapy in the future by easily identifying and separating mesenchymal stem cells from human bone marrow, peripheral blood, cord blood and adipocytes. In addition to its high industrial applicability, it is expected to be used in basic cellular and molecular biology studies of mesenchymal stem cells, which can help identify key cellular signaling pathways involved in autologous proliferation and differentiation studies. .
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15. Jeong JA, Ko KM, Park HS, et al. Membrane proteomic analysis of human mesenchymal stromal cells during adipogenesis. Proteomics 2007; in press.15. Jeong JA, Ko KM, Park HS, et al. Membrane proteomic analysis of human mesenchymal stromal cells during adipogenesis. Proteomics 2007; in press.
도 1은 섬유아세포 활성 단백질 α(fibroblast activation protein α; FAP α) 서열의 탠덤 질량분석기 커버리지(tandem mass spectrometry coverage) 지도를 나타낸다. 진한 이탤릭체 서열은 탠덤 질량분석(~24% 커버리지)에 의해 결정된 12개의 서열들의 위치를 표시한다. N-말단(terminus)에 네모로 표시된 서열은 FAPα의 단일 α-나선 막투과 도메인(α-helical transmembrane domain)을 나타낸다. 1 shows a tandem mass spectrometry coverage map of fibroblast activation protein α ( FAP α ) sequence. Dark italic sequences indicate the positions of the 12 sequences determined by tandem mass spectrometry (˜24% coverage). The squared sequence at the N-terminus represents a single α-helical transmembrane domain of FAPα.
도 2는 단핵세포에 비하여 골수 유래 중간엽줄기세포에서 FAPα 발현이 선호적임을 보이는 RT-PCR 분석결과를 나타낸다. BM-MSC; 골수 유래 중간엽줄기세포(bone marrow (BM) derived mesenchymal stromal cell (MSC)), BM-MNC; 골수 유래 단핵세포(bone marrow (BM) derived mononuclear cell (MNC)) Figure 2 shows the results of RT-PCR analysis showing that FAPα expression is preferred in bone marrow-derived mesenchymal stem cells compared to monocytes. BM-MSC; Bone marrow (BM) derived mesenchymal stromal cells (MSCs), BM-MNC; Bone marrow (BM) derived mononuclear cell (MNC)
도 3은 FAPα가 중간엽줄기세포(회색 프로파일)에서 독점적으로 발현되고, 단핵세포(흰색 프로파일)에서 발현이 되지 않음을 보이는 유세포 분석 결과를 나타낸다. Figure 3 shows the results of flow cytometry showing that FAPα is expressed exclusively in mesenchymal stem cells (grey profile) and not expressed in monocytes (white profile).
도 4는 인간 말초혈액 분획물들에서 FAPα 발현이 되지 않는 것을 보이는 MTC(multiple tissue cDNA) 패널 스크리닝 결과를 나타낸다. 4 shows the results of multiple tissue cDNA panel screening showing no FAPα expression in human peripheral blood fractions.
도 5는 UCB-MSC, BM-MSC 및 AT-MSC에서의 FAPα가 강하게 발현이 되고, UCB-MNC 및 AT 세포에서는 FAPα가 발현이 되지 않는 것을 보이는 RT-PCR 분석결과를 나타낸다. BM-MSC: 골수 유래 중간엽줄기세포; UCB-MSC: 탯줄 혈액(umbilical cord blood, UCB) 유래 중간엽줄기세포; AT-MSC: 지방 조직(adipose tissue, AT) 유래 중간엽줄기세포; UCB-MNC: 탯줄 혈액 유래 단핵세포; AT:지방 조직(adipose tissue) 5 shows the results of RT-PCR analysis showing that FAPα is strongly expressed in UCB-MSC, BM-MSC, and AT-MSC, and that FAPα is not expressed in UCB-MNC and AT cells. BM-MSCs: bone marrow derived mesenchymal stem cells; UCB-MSCs: mesenchymal stem cells derived from umbilical cord blood (UCB); AT-MSCs: mesenchymal stem cells derived from adipose tissue (AT); UCB-MNC: umbilical cord blood derived monocytes; AT: adipose tissue
도 6은 인간 암세포주에서의 FAPα가 발현되지 않음을 보이는 RT-PCR 분석결과를 나타낸다. 6 shows the results of RT-PCR analysis showing that FAPα is not expressed in human cancer cell lines.
도 7은 골수(BM), 말초혈액(PB), 탯줄혈액(UCB) 및 지방조직(AT)으로부터 면역선택법에 의해 분리된 FAPα 발현세포가 2-3 주 후에 고순도의 세포 콜로니를 형성하는 결과를 보여준다(배율 40×). FIG. 7 shows the results of FAPα expressing cells isolated by bone marrow (BM), peripheral blood (PB), umbilical cord blood (UCB) and adipose tissue (AT) by immunoselection to form high-purity cell colonies after 2-3 weeks. (40 × magnification).
도 8은 FAPα-양성세포(회색 프로파일) 및 FAPα-음성세포(흰색 프로파일)에 대한 세포 표면의 항원 특징을 나타낸다. 8 shows antigenic characteristics of the cell surface for FAPα-positive cells (grey profile) and FAPα-negative cells (white profile).
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CA3048273A1 (en) * | 2017-01-04 | 2018-07-12 | Nanjingjinsirui Science & Technology Biology Corp. | High-loading and alkali-resistant protein a magnetic bead and method of use thereof |
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