프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법
Method for Quantitative Evaluating of Recruiting Activity of Substances having Progenitor Cell or Stem Cell Recruiting Activity Using Programming Algorithm and Numerical Analysis
특허 요약
본 발명은 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 형광 미세 입자를 포함하는 폴리아크릴아마이드겔로 구성된 탄성기판에 줄기세포를 부착시켰을 때, 형광 미세 입자 이동 변위 정보 및 PA 겔 표면에서 관찰된 변형을 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 통해 물리적인 힘으로 산출함으로써 줄기세포의 이동 정도에 따른 세포 견인력을 측정할 수 있는 것을 확인하였으므로, 본 발명의 방법은 생체 외에서 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정확한 평가에 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 동원활성을 가지는 물질의 선별에도 유용하게 적용할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

(a) 형광 미세 입자(fluorescent microbead)가 표면에 고정된 PA (polyacrylamide) 겔층을 형성하는 단계;(b) 세포가 부착 가능하도록 상기 PA 겔층 표면을 개질시킨 후, 기질 단백질을 도포하는 단계;(c) 상기 기질 단백질이 도포된 PA 겔에 전구세포 또는 줄기세포를 부착시키고 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질을 처리한 다음, 세포 및 형광 미세 입자 영상을 수집하는 단계;(d) 상기 영상을 수집한 세포를 제거한 다음, 세포가 없는 기준상태의 PA 겔 내 형광 미세 입자 영상을 수집하는 단계; 및(e) 상기 수집된 영상에서 형광 미세 입자의 움직임을 기반으로 줄기세포의 견인력을 측정하는 단계;를 포함하는 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법.

2

제1항에 있어서, 상기 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질은 물질 P(Substance P) 또는 물질 P의 유사체(Substance P analog)인 것을 특징으로 하는 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법.

3

제1항에 있어서, 상기 전구세포 또는 줄기세포는 내재성 전구세포 또는 내재성 줄기세포인 것을 특징으로 하는 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법.

4

제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 PA 겔은 1 ~ 10kPa의 탄성계수를 가지며, 형광 미세 입자의 직경은 0.2 ~ 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법.

5

제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 PA 겔층은,(a1) 아크릴아미드, N,N′메틸렌비스(아크릴아미드) 비스 용액(N,N′- Methylenebis(acrylamide) BIS solution), 테트라메틸에틸렌디아민(tetramethylethylenediamine) 및 형광 미세 입자(fluorescent micro-bead)로 구성된 PA(polyacrylamide)겔 용액을 제조하는 단계;(a2) 실란기가 부착되어 있는 100 ㎛ 깊이의 직사각형 홈이 있는 유리칩에 상기 PA 겔 용액 넣고 PA 겔 위에 커버글라스를 덮는 단계; 및(a3) 형광 미세 입자를 PA 겔의 윗면에 정렬시키기 위해 상부가 아래로 향하도록 원심 분리한 다음, 실온에서 경화시킨 후 커버글라스를 제거하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법.

6

제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 기질 단백질은 콜라겐(collagen)인 것을 특징으로 하는 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법.

7

제1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 세포 및 형광 미세 입자 영상은 10분 마다 12시간 동안 실시간 영상 장비를 이용하여 촬영 및 수집한 것을 특징으로 하는 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법.

8

제1항에 있어서, 상기 (e) 단계는 상기 기준상태 형광 미세 입자 영상과 세포 부착 시 형광 미세 입자 영상의 상호상관(cross-correlation)을 통해 미세 입자의 이동 변위를 픽셀(pixel) 단위에서 ㎛ 단위로 변환하고, 상기 PA 겔의 탄성계수, 겔 두께, 포아송 비를 이용하여 유한요소해석법(finite element method)을 통해 PA 겔 표면에서 관찰된 변형을 물리적 힘으로 산출함으로써 세포에 의한 견인력을 측정하는 것을 특징으로 하는 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법.

9

제1항에 있어서, 상기 (e) 단계는 수집된 세포 영상 및 형광 미세 입자 영상을 MATLAB 소프트웨어로 분석하여 줄기세포 견인력을 측정하는 것을 특징으로 하는, 프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법.

10

제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질 선별 방법.