CellCelector Flex Stem Cell Clonal Picking Stem Cell Colonies

클론 줄기세포 선별

생의학 및 제약 연구를 위한 줄기세포 콜로니 및 콜로니 분획의 정밀 분리

줄기세포는 높은 자가 재생 및 분화 잠재력 덕분에 광범위한 생의학 및 제약 연구 분야에 특히 적합하여 재생 의학 분야에서 매우 중요한 역할을 합니다.

분화된 세포를 다시 만능 줄기세포(유도 만능 줄기세포 또는 iPS 세포)로 되돌리는 것이 가능하다는 발견은 줄기세포 연구에 엄청난 활력을 불어넣었습니다. 응용 분야와 연구 분야는 무궁무진하며, 기대 또한 매우 높습니다.

연구에서 유도만능줄기세포(iPS 세포)는 세포 질환 모델 개발 및 신약 개발을 위한 시험 시스템으로 사용됩니다. 또한, iPS 세포는 세포 및 조직 퇴행성 질환에 대한 새로운 치료법 개발을 위한 재생 의학 분야에서 치료적으로 중요한 잠재력을 지닌 것으로 여겨집니다. iPS 세포를 이용하면 이제 다양한 유형의 조직을 배양할 수 있으며, 이러한 조직은 대체 조직으로 사용되거나 연구 목적으로 활용될 수 있습니다.

유도만능줄기세포(iPSC)를 생성하기 위해 세포에 유전자 편집을 시행합니다. 하지만 유전자 편집은 균일한 세포 집단을 생성하는 것이 아니라, 유전자 삽입 위치의 차이로 인해 서로 다른 표현형을 가진 개별 세포를 생성합니다.

따라서 단일 세포 집단의 클론 증식을 관찰하는 것이 중요합니다. 클론 세포 집단을 얻기 위해서는 단일 세포를 배양하여 클론을 만든 다음, 개별 클론을 분리해야 합니다.

유도만능줄기세포(iPS 세포)의 클론 풀을 생성하는 전체 과정은 매우 시간이 많이 소요됩니다. 잘 확립된 방법을 사용하더라도 조직 세포 100개 중 1개 이하만이 iPS 세포로 전환됩니다.

따라서 원하는 줄기세포 콜로니 또는 클론을 식별하고 표적 분리하는 데 자동화 솔루션에 대한 수요가 높습니다. 자동화에 필요한 조건은 매우 까다롭습니다. 목표물은 인접한 클론과의 교차 오염 없이 명확하게 식별 및 분리되어야 합니다. 또한 세포의 원치 않는 변화나 분화를 방지하기 위해 분리 및 이식 과정은 최대한 부드럽게 진행되어야 합니다.

CellCelector는 부착성 세포 및 세포 콜로니를 선별하기 위해 특별히 설계된 스크래핑 공정을 통해 매우 부드럽고 특이적인 방식으로 세포를 선별하므로 줄기세포의 클론 계대 배양, 줄기세포 콜로니 배양, 그리고 줄기세포 콜로니의 특정 부분 분리에 이상적입니다.

단일 줄기세포, 줄기세포 콜로니 또는 부분 콜로니를 선별하기 위한 모듈

이 도구는 전체 군락 또는 군락의 상당 부분을 채취하는 데 가장 적합한 도구입니다. 다양한 직경을 사용할 수 있어 작업자는 각 군락에 가장 적합한 도구를 선택할 수 있습니다.

이 모듈은 줄기세포 콜로니 내의 미분화 영역과 같은 특정 콜로니 부분을 정밀하게 분리하거나 단일 줄기세포를 분리하는 데 사용할 수 있습니다. 이 모듈은 직경이 20µm에서 최대 220µm까지 다양한 유리 모세관을 사용합니다.

배아체, 구형체, 장기 유사체 또는 조혈 줄기세포 콜로니와 같은 3D 콜로니를 분리하는 데 이 장비는 완벽한 도구입니다. 콜로니 크기에 따라 두 가지 직경 중에서 선택할 수 있습니다.

새로 유래된 iPS 콜로니의 클론 선택
유전자 편집(CRISPR) 후 콜로니 선별
2개 또는 3개의 배양 접시로 옮겨 배양하는 콜로니 분할(복제 배양 접시 생성)
분화된 줄기세포 콜로니의 분리
메틸셀룰로오스로부터 조혈줄기세포 콜로니의 스캐닝 및 분리
단일 줄기세포 분리 (단일 세포 복제 또는 이질성 연구)
분화된 영역을 제거하여 줄기세포 배양물을 정제하는 방법

iPS 콜로니의 자동 분리: 개요 이미지는 해당 웰의 전체 스캔 결과를 보여주고(왼쪽 이미지), 분리 전후 이미지는 분리 과정을 기록한 자료입니다(가운데 및 오른쪽 이미지).

부착된 세포를 부드럽게 분리하여 다능성을 유지하면서 높은 생존율을 확보합니다.

CellCelector는 부착성 콜로니를 채취할 때 매우 부드러운 횡방향 긁어내기 동작과 동시에 콜로니를 흡입하는 방식을 결합합니다. 이 동작을 통해 콜로니가 배양 접시 또는 피더 세포층의 바닥에서 부드럽게 분리됩니다.

프로피디움 아이오다이드(PI) 염색을 사용하여 수동 및 자동 방식으로 선별한 인간 배아줄기세포(hESC) 콜로니를 새로운 플레이트로 옮긴 후 세포 생존율을 평가했습니다.

이미지에서 볼 수 있듯이, 자동 분리 방식을 사용했을 때 수동 분리 방식보다 사멸 세포 수가 더 적습니다.

인간 배아줄기세포(hESC)의 위상차 현미경 이미지와 해당 PI 염색 형광 이미지를 병합한 사진 (척도 막대 50 µm).

왼쪽: 수동으로 채취한 콜로니, 오른쪽: 이송 후 자동으로 채취한 콜로니.

콜로니의 형태는 현재 상태에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있습니다. 새로운 배양 접시로 자동 계대 배양 후 3일(왼쪽)과 5일(오른쪽)이 지난 대표적인 콜로니의 위상차 현미경 이미지를 촬영했습니다. 콜로니는 정상적인 성장을 보였습니다. 이는 셀셀렉터(CellCelector)로 자동 선별된 줄기세포 콜로니가 동일한 계대에서 수동으로 선별된 콜로니와 큰 차이가 없음을 보여줍니다. 성장 양상 또한 유사합니다.

자동 계대 배양을 통해 새로운 배양 접시로 옮겨진 후 대표적인 콜로니의 위상차 현미경 이미지

왼쪽: 계대배양 3일 후; 오른쪽: 계대배양 5일 후

세포분열능 상태와 관련하여 세포분열능 선별 과정에 대한 줄기세포의 반응을 테스트하기 위해, 인간 배아줄기세포(hESC) 콜로니를 다능성 관련 마커인 Oct4, SSEA-1, Tra-1-60 및 Nanog로 염색했습니다.

대표적인 표지자에 대한 면역세포화학적 발현 분석은 세포 이식의 효과를 규명하는 신뢰할 수 있는 방법입니다. 다능성 유지 또는 세포 운명 결정에 중요한 역할을 하는 특정 단백질은 형광 표지 항체를 이용하여 시각화할 수 있으며, CellCelector의 영상 소프트웨어를 통해 쉽게 검출할 수 있습니다.

인간 배아줄기세포 콜로니의 다능성을 확인할 수 있었고, 발현 수준은 기존 방식으로 배양한 인간 배아줄기세포와 유사했습니다.

다능성 관련 표면 마커인 Tra-1-60(B), 다능성 인자인 Oct4(C)와 Nanog(D), 그리고 분화된 인간 세포의 표면 마커인 SSEA-1(E)에 대한 면역세포화학 염색 결과이다. 1차 항체는 Alexa-555가 결합된 2차 항체를 사용하여 시각화하였다. 세포핵은 Hoechst 또는 DAPI로 대조 염색하였다.

(F) 다능성 관련 마커인 Tra-1-60과 분화 마커인 SSEA-1을 발현하는 세포의 정량은 FACS 분석을 통해 수행되었다.

지지세포층으로부터 미분화 줄기세포 콜로니 분리

이는 미분화 줄기세포를 지지세포(주로 섬유아세포)와 함께 배양하여 줄기세포의 안정성과 생존력을 유지하는 환경을 제공하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다.

하지만 지지세포를 옮기지 않고 줄기세포를 분리하려면 고도의 기술이 필요합니다. 셀셀렉터(CellCelector)는 지지세포로부터 줄기세포 콜로니를 자동으로 옮길 수 있도록 해줍니다.

지지세포 위에 배양된 인간 배아줄기세포(hESC).

유전자 편집 후 클론 선택

유전자 변형 모델 생물은 생물학적 관계 연구와 질병 조사에 매우 중요한 역할을 합니다. 이러한 생물을 통해 생리적 환경에서 유전자의 기능과 조절 기전을 연구할 수 있기 때문입니다. 유전자 변형 모델 생물을 활용하면 기초 연구에서 새로운 통찰력을 얻을 수 있으며, 이는 새로운 치료법 개발로 이어질 수 있습니다.

형질전환 생물체를 생성하는 고전적인 방법의 첫 번째 단계는 배아줄기세포에 유전자를 도입하고 그 후 양성 클론을 선별하는 것입니다. 셀셀렉터(CellCelector)는 단일 세포에서 클론에 이르기까지 정교한 이미지 기록과 성장한 클론의 정확하고 부드러운 분리 및 이식을 결합하여 개별 세포 콜로니를 선별하는 데 이상적인 장비입니다.

복제판 생성

콜로니 크기가 충분히 크다면, 하나의 콜로니를 자동으로 두 개 이상의 복제 플레이트에 접종할 수 있습니다. 그런 다음, 한 플레이트는 배양에 사용하고 다른 플레이트는 품질 관리 PCR 분석에 사용할 수 있습니다.

줄기세포 콜로니에서 특정 부위 분리

셀셀렉터는 강력한 광학 장치와 이미징 소프트웨어, 그리고 높은 정밀도 덕분에 줄기세포 콜로니에서 특정 영역을 분리해낼 수 있습니다. 줄기세포 콜로니의 형태학적 특성과 차이점을 기반으로, 셀셀렉터는 예를 들어 콜로니 내의 분화된 부분과 미분화된 부분을 구분하고 선택적으로 분리해낼 수 있습니다.

CellCelector를 이용하여 인간 배아줄기세포 콜로니에서 이미 분화된 부분을 분리하는 방법.

셀셀렉터의 단일 세포 모듈을 이용하여 인간 배아줄기세포(hESC) 콜로니의 특정 미분화 부분을 이식하는 방법.

반고체 배지에서 배아체(EB) 분리

Stem cell colonies can be cultivated in 3D using highly viscose media like Methylcellulose or Matrigel^® to form organoids or embryoid bodies which are interesting in pharmaceutical research and for organ formation studies. The CellCelector with its dedicated picking module for semi-solid media is perfectly suited for the isolation of these structures.