KR101747786B1 - A process for the enhanced cell proliferation by artificial nanovesicles derived from embryonic stem cells - Google Patents

A process for the enhanced cell proliferation by artificial nanovesicles derived from embryonic stem cells

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Abstract

본 발명은 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 것으로, 상기 인공 나노베시클은 세포막의 구조를 가지고 있고, 세포질이 보호되어 있는 상태이므로 이를 효율적으로 세포에 전달할 수 있다. 또한 자연적으로는 수득이 힘든 나노베시클을 인공적으로 합성하여 이용함으로써 세포 증식에 필요한 만큼의 충분한 양을 수득할 수 있고, 다른 세포와 공배양하거나 배양액을 농축시켜 처리하는 등의 복잡한 과정없이 나노베시클을 세포에 처리하는 것만으로 세포증식 효과를 얻을 수 있기에 간편하고 효율적이며, 이러한 인공 나노베지클을 세포에 처리하여 세포의 증식 속도를 높이는 방법으로 손상된 조직의 재생에도 도움을 줄 수 있는 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.The present invention improves cell proliferation using artificial nano-vesicles derived from embryonic stem cells. Since the artificial nano-vesicle has a cell membrane structure and cytoplasm is protected, it can be efficiently delivered to cells. In addition, it is possible to obtain a sufficient amount as necessary for cell proliferation by artificially synthesizing nano-beacycles which are difficult to obtain naturally, and it is possible to obtain a sufficient amount of nano- It is easy and efficient to obtain the cell proliferation effect by simply treating the cells with the cells, and the embryonic stem that can help the regeneration of the damaged tissue by increasing the proliferation speed of the cells by treating the artificial nano- And to provide a method for enhancing cell proliferation using artificial nano-beacles derived from cells.

Description

배아줄기세포에서 유래한 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법{A process for the enhanced cell proliferation by artificial nanovesicles derived from embryonic stem cells}The present invention relates to a method for enhancing cell proliferation using artificial nanobesicles derived from embryonic stem cells,

본 발명은 배아줄기세포에서 유래한 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배아줄기세포에서 유래한 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물을 세포에 처리하여 상기 세포의 증식속도를 높이는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for enhancing cell proliferation using nanobesecle derived from embryonic stem cells, and more particularly, to a method for enhancing cell proliferation using a nanobesecle derived from embryonic stem cells, Thereby increasing the cell proliferation rate.

세포증식은 세포의 가장 기본적인 활동으로 하나의 세포가 두 개의 세포로 분열되어 세포의 수가 증가하는 것을 말한다. 분열된 세포는 각각 분화를 통해서 특이적 기능을 가지게 되며, 여러가지 조직과 기관을 형성하게 된다. 따라서 세포의 기능을 유지하기 위하여 노화된 세포는 새로운 세포로 교체되고, 손상을 입은 부분은 원래의 상태로 복구하기 위하여 세포증식이 일어나게 된다. Cell proliferation is the most basic activity of a cell, which means that one cell divides into two cells and the number of cells increases. Each of the divided cells has a specific function through differentiation and forms various tissues and organs. Therefore, in order to maintain the function of the cells, the aged cells are replaced with new cells, and the damaged parts are caused to proliferate in order to restore the original state.

세포증식에 영향을 미치는 중요한 요인으로 세포 외 기질 및 성장인자를 들 수 있는데, 세포나 조직이 물리적, 화학적 자극으로 손상되면 면역반응과 혈액응고 반응에 의해 세포 외 기질(extracellular matrix)이 생성되고, 상기 세포 외 기질에 세포가 결합하여 증식함으로써 손상된 부위가 회복하게 된다. An important factor influencing cell proliferation is extracellular matrix and growth factors. When cells or tissues are damaged by physical or chemical stimuli, an extracellular matrix is formed by an immune response and a blood coagulation reaction, The cell binds to the extracellular matrix and proliferates, thereby repairing the damaged region.

또한 성장인자 중 하나인 TGF-β(transforming growth factor beta)는 세포 외 기질을 합성할 수 있는 피부 섬유아세포(fibroblast)를 활성화시키는 역할을 수행할 수 있으며, 상기 TGF-β에 의해 피부 섬유아세포가 활성화될 경우에는 상기 피부 섬유아세포는 세포 외 기질의 생성을 촉진하고, 이로 인해 손상된 세포나 조직이 회복될 수 있다.In addition, TGF-beta (transforming growth factor beta), which is one of the growth factors, can activate a fibroblast capable of synthesizing an extracellular matrix, and the TGF- When activated, the dermal fibroblasts promote the production of extracellular matrix, which can restore damaged cells or tissues.

한편 세포들 간의 물리적 접촉이나 생체물질의 교환으로 인한 상호작용도 세포증식에 있어서 중요한 역할을 하는데, 특히 마이크로베시클(microvesicle)이 이러한 세포 간 상호작용에 중요한 역할을 한다. On the other hand, the interaction between cells and the interaction of biomaterials plays an important role in cell proliferation. Especially, microvesicles play an important role in intercellular interactions.

마이크로베시클은 평균적으로 100 nm의 크기를 가지는 세포 소기관의 일종으로서 거의 모든 종류의 세포에서 세포막으로부터 자연적으로 유리되어, 세포막의 구조인 이중 인지질(phospholipid)의 막 형태를 가지며, mRNA, DNA 및 단백질 등의 세포질 내 성분을 함유하고 있다. 이러한 마이크로베시클은 물질 대사, 대사물질의 운송, 효소 저장, 화학 반응 등을 위한 세포의 기본 도구로서, 세포 간에 mRNA, miRNA 및 단백질 등을 전달함으로써 세포 간 신호전달의 매개 역할을 수행한다. Microvesicle is a kind of cell organelles having an average size of 100 nm. It is naturally released from the cell membrane in almost all kinds of cells, and has a membrane form of the phospholipid which is the structure of the cell membrane. The mRNA, DNA and protein And the like. These microvesicles are the basic cell tools for metabolism, transport of metabolites, storage of enzymes, and chemical reactions, and mediate the intercellular signaling by transferring mRNA, miRNA and protein between cells.

일례로, 암세포에서 유래된 마이크로베시클의 경우, 주위의 정상세포로 암 단백질이나 miRNA를 전달함으로써 정상세포의 변화를 유도하기도 한다. 또한, 세포막에서 직접적으로 유리됨으로써 모세포의 항원체를 그대로 보유하고 있어, 질병의 치료 및 백신 개발을 위한 연구에도 활용되고 있으며, 공개특허 제2011-0002443호(2011년 1월 7일, 공개됨)는 포유류의 유핵세포에서 유래된 베시클을 이용하여 암, 염증조직 등을 치료 및/또는 진단할 수 있는 조성물을 제시하고 있다.For example, in the case of microvesicles derived from cancer cells, they may induce changes in normal cells by transferring cancer proteins or miRNAs into surrounding normal cells. In addition, since the cell membrane is directly released, it possesses the antigenic substance of the parent cell, and is used for the research for the treatment of diseases and the development of a vaccine. Patent Publication No. 2011-0002443 (published on Jan. 7, 2011) Suggesting a composition capable of treating and / or diagnosing cancer, inflammatory tissue and the like using a vesicle derived from a mammalian nucleated cell.

또한 마이크로베시클의 구조 및 세포 간 신호전달이 가능하다는 기능에 착안하여, 인공적인 이중 인지질 막을 이용하여 약물이나 생체 재료를 세포에 전달하는 기술에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 이러한 마이크로베이클을 모방한 인공 나노베시클의 경우, 전달효율이 높고 전달하고자 하는 물질을 외부환경으로부터 잘 보호한다는 장점 때문에 생물학적 실험에서 많이 활용되고 있다. 공개특허 제2012-0002942호(2012년 1월 9일, 공개됨)는 세포의 원형질체에서 유래된 베시클에 치료용 물질, 진단용 물질 및/또는 백신용 물질을 로딩하여 특정 세포 및 조직에 전달하는 방법에 관하여 제시되어 있다.In addition, attention has been paid to the function of microbeccicle structure and intercellular signal transduction, and development of techniques for delivering drugs and biomaterials to cells using an artificial dual phospholipid membrane has been actively carried out. , Artificial nanobesicles are widely used in biological experiments because of their high transmission efficiency and the ability to protect the substance to be transferred from the external environment. Open Patent Application No. 2012-0002942 (published Jan. 9, 2012) discloses a method for transferring a therapeutic substance, a diagnostic substance, and / or a backing substance to a vesicle derived from a protoplast of a cell and transferring the substance to a specific cell and tissue .

인공 나노베지클을 만드는 방법으로 세포 현탁액에 통상적인 압출법 또는 초음파 분해 등의 방법을 적용하여 세포를 작은 형태로 분쇄하여 인공 나노베시클을 제조할 수 있는데, 공개특허 제2014-0118524호(2014년 10월 8일, 공개됨)에서는 원심력을 이용하여 세포를 농축시킨 상태에서 다공성의 필터를 통과시켜 인공 나노베시클을 제조하는 방법을 제시하고 있다.As a method for producing artificial nano beads, artificial nanobesecle can be prepared by pulverizing cells into a small form by applying a conventional extrusion method or ultrasonic degradation method to a cell suspension. Discloses a method for producing an artificial nanobesecle through a porous filter in the state of concentrating cells using centrifugal force.

한편, 마이크로베시클의 세포 간 상호작용 기능을 활용하여 세포의 증식을 돕는 연구 역시 진행 중인데, 특히 배아줄기세포(embryonic stem cell)에서 유래되는 마이크로베시클의 경우에는 성체줄기세포의 증식을 도울 수 있으며, 초기 다능성 유전자의 발현도 증가시킬 수 있다. 하지만 이러한 종래의 기술적 성과는 줄기세포의 증식에만 한정되어 있는 것으로, 줄기세포의 특징인 다분화 능력이 없는 체세포의 증식을 향상시키기에는 한계가 있다.In the meantime, research is underway to utilize the intercellular interactions of microvesicles to aid cell proliferation. In particular, in the case of microvesicles derived from embryonic stem cells, adult stem cells can be proliferated And may also increase the expression of early pluripotency genes. However, these conventional technical achievements are limited to the proliferation of stem cells. Therefore, there is a limit to enhance the proliferation of somatic cells without the pluripotency, which is a feature of stem cells.

공개특허 제2011-0002443호(2011년 1월 7일, 공개됨)Published Patent No. 2011-0002443 (published on January 7, 2011) 공개특허 제2012-0002942호(2012년 1월 9일, 공개됨)Open Patent No. 2012-0002942 (published on January 9, 2012) 공개특허 제2014-0118524호(2014년 10월 8일, 공개됨)Published Patent No. 2014-0118524 (published Oct. 8, 2014)

본 발명의 목적은 배아줄기세포에서 유래한 인공 나노베시클을 포함하는 세포 증식용 조성물을 세포에 처리함으로써, 줄기세포 뿐만 아니라 다분화 능력이 없는 체세포의 증식 또한 향상시킬 수 있고 이에 따라 손상된 부위의 조직재생을 도울 수 있는, 배아줄기세포에서 유래한 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to improve the proliferation of not only the stem cells but also the somatic cells having no differentiation ability by treating the cell proliferation composition containing the artificial nanobesicles derived from the embryonic stem cells to the cells, The present invention provides a method for improving cell proliferation using artificial nanobesicles derived from embryonic stem cells, which can help regenerate tissues.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 배아줄기세포 유래 인공 나노베지클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법은, 세포 및 세포 배양액을 준비하는 단계; 및 상기 세포 배양액에 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물을 처리한 후, 상기 조성물이 처리된 세포 배양액에 상기 세포를 배양하는 단계;를 포함하고, 상기 세포는, 피부 섬유아세포(fibroblast) 혹은 중간엽줄기세포(mesencymal stem cell)인 것이 바람직하며, 상기 세포 배양액을 배양하는 단계에서, 초기 체세포의 수는 2 × 104 ~ 4 × 104 cells/㎖, 배양시간은 48 시간일 수 있다.
상기 인공 나노베시클은, (a)배아줄기세포를 배양한 배아줄기세포 배양물을 원심분리하여 획득한 세포에 인산완충식염수(PBS, Phosphate buffered saline)를 혼합하여 세포 현탁액을 제조하는 단계; (b)상기 세포 현탁액을 필터에 통과시켜 세포를 파쇄하는 단계; 및 (c)상기 파쇄된 세포가 포함된 세포 현탁액을 초원심분리하여 인공 나노베시클을 획득하는 단계;를 통해 제조될 수 있으며, 이때 사용되는 필터는 0.2 ~ 30 ㎛ 또는 5 ~ 10 ㎛ 크기의 구멍을 갖는 것이 바람직하고, 폴리카보네이트 재질이 사용될 수 있다.
In order to accomplish the above object, a method for improving cell proliferation using an artificial nano-beadlet derived from embryonic stem cell according to an embodiment of the present invention includes: preparing cells and a cell culture solution; And a step of treating the cell culture solution with a cell growth composition containing artificial nanobeseca derived from embryonic stem cells and culturing the cell in a cell culture medium treated with the composition, It is preferable that the cell culture medium is a fibroblast or a mesenchymal stem cell. In the step of culturing the cell culture medium, the number of initial somatic cells is 2 × 10 4 to 4 × 10 4 cells / ml, the culture time is 48 Time.
(A) preparing a cell suspension by mixing a phosphate-buffered saline (PBS) with cells obtained by centrifuging an embryonic stem cell culture obtained by culturing embryonic stem cells; (b) passing the cell suspension through a filter to disrupt the cells; And (c) ultracentrifuging the cell suspension containing the shredded cells to obtain an artificial nanobesecle. The filter used herein may be a filter having a size of 0.2 to 30 탆 or a size of 5 to 10 탆 It is preferable to have a hole, and a polycarbonate material may be used.

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상기 배아줄기세포는 포유류로부터 유래될 수 있으며, 상기 인공 나노베시클은 배아줄기세포의 세포막 성분으로 이루어진 지질이중막에 의해 내부와 외부가 분리된 구조를 갖는다.The embryonic stem cell may be derived from a mammal, and the artificial nano-beacle has a structure in which lipids composed of cell membrane components of embryonic stem cells are separated from each other by a medium membrane.

상기 인공 나노베시클의 지질이중막은 세포막 이외의 성분인, 표적유도 물질(targeting molecule), 표적세포와의 세포막 융합에 필요한 물질(fusogen), 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것을 더 포함할 수 있다.The lipid bilayer of the artificial nano-vesicle is composed of a targeting molecule, fusogen, cyclodextrin, and polyethylene glycol (PEG), which are components other than the cell membrane, necessary for cell membrane fusion with the target cell , And the like.

상기 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물은, 세포성장인자, 세포 외 기질물질(ECM: extra cellular matrix) 및 줄기세포를 배양한 줄기세포 배양물로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.The composition for cell proliferation comprising the artificial nano-beques derived from embryonic stem cells is at least one selected from the group consisting of a cell growth factor, an extra cellular matrix (ECM) and a stem cell culture in which stem cells are cultured It is preferable to further include any one or more of them.

상기 세포 배양액에 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물을 처리하는 단계는, 한번 수행되거나 또는 복수 회 반복 수행되는 것을 특징으로 한다. The step of treating a cell growth composition containing an artificial nano-beacuse derived from embryonic stem cells is performed once or repeatedly a plurality of times.

한편, 상기 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물에서, 상기 나노베시클은 피부 섬유아세포를 배양한 피부 섬유아세포 배양물에 대하여 10 ㎍/㎖ 이상 및 100 ㎍/㎖ 미만으로 포함되거나, 중간엽줄기세포를 배양한 중간엽줄기세포 배양물에 대하여 10 ㎍/㎖ 이상 및 100 ㎍/㎖ 미만으로 포함될 수 있다.Meanwhile, in the composition for cell proliferation including the artificial nano-beacuse derived from embryonic stem cells, the nanobesecle is added to the skin fibroblast culture cultured with the dermal fibroblast at a concentration of not less than 10 μg / ml and less than 100 μg / ml Or may be included at a concentration of 10 쨉 g / ml or more and less than 100 쨉 g / ml for a mesenchymal stem cell culture cultured with mesenchymal stem cells.

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본 발명에 따른 배아줄기세포에서 유래한 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법은, 배아줄기세포에서 유래한 인공 나노베시클을 사용하는데, 상기 인공 나노베시클은 세포막의 구조를 가지고 있고 세포질이 보호되어 있는 상태이므로 이를 효율적으로 세포에 전달할 수 있다.The method of enhancing cell proliferation using nanobesecle derived from embryonic stem cells according to the present invention uses artificial nanobesicles derived from embryonic stem cells, wherein the artificial nanobesicles have a cell membrane structure Since the cytoplasm is in a protected state, it can be efficiently delivered to the cells.

또한 마이크로베시클을 이용한 세포 증식에는 과량의 마이크로베시클이 요구되는데, 자연적으로는 수득이 힘든 마이크로베시클을 인공적으로 생성 및 수득하여 이용함으로써 체세포 증식에 필요한 만큼의 충분한 양을 공급할 수 있으며, 다른 세포와 공배양하거나 배양액을 농축시켜 처리하는 등의 복잡한 과정없이 나노베시클을 세포에 처리하는 것만으로 세포증식 효과를 얻을 수 있기에 간편하고 효율적이다. In addition, an excessive amount of microbeccule is required for cell proliferation using microbeccles. By virtue of artificially producing and obtaining microbeccles that are difficult to obtain naturally, it is possible to supply a sufficient amount as needed for somatic cell proliferation, It is simple and efficient since the cell proliferation effect can be obtained by simply treating the cells with nanobesecle without complicated processes such as co-culturing with the cells or concentrating the culture.

한편, 상기와 같은 인공 나노베지클을 세포에 처리하여 세포의 증식 속도를 높이는 방법을 이용하여 손상된 조직의 재생에도 도움을 줄 수 있다는 특징이 있다.On the other hand, the method of improving the growth rate of cells by treating the artificial nano-beads with the above-mentioned cells can also help regenerate damaged tissues.

도 1은 본 발명의 인공 나노베지클의 제조방법 및 상기 인공 나노베지클을 세포에 처리하는 방법에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 인공 나노베지클의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 인공 나노베지클을 나노입자분석기로 측정한 결과이다.
도 4는 본 발명의 인공 나노베지클 및 배아줄기세포를 bioanalyzer를 사용하여 RNA profile을 분석한 결과이다.
도 5는 본 발명의 인공 나노베지클, 배아줄기세포 및 피부섬유아세포를 전기영동으로 분석한 결과이다.
도 6은 본 발명의 인공 나노베지클, 배아줄기세포 및 피부섬유아세포를 웨스턴 블럿으로 분석한 결과이다.
도 7은 본 발명의 인공 나노베지클을 마우스 배아섬유아세포에 처리한 후 공초점 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 인공 나노베지클과 상기 인공 나노베지클을 처리한 피부섬유아세포 및 인공 나노베지클을 처리하지 않은 피부섬유아세포를 전기영동으로 분석한 결과이다.
도 9는 본 발명의 인공 나노베지클을 농도별로 피부섬유아세포에 처리한 후 상기 피부섬유아세포의 세포활성도를 분석한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 인공 나노베지클을 초기 세포수를 달리한 피부섬유아세포에 처리한 후 증가된 세포수를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 인공 나노베지클을 처리한 피부섬유아세포 및 인공 나노베지클을 처리하지 않은 피부섬유아세포의 wound healing assay 결과이다.
도 12는 본 발명의 인공 나노베지클을 처리한 피부섬유아세포 및 인공 나노베지클을 처리하지 않은 피부섬유아세포의 BrdU staining assay 결과이다.
도 13은 본 발명의 인공 나노베지클을 처리한 피부섬유아세포 및 인공 나노베지클을 처리하지 않은 피부섬유아세포의 성장인자 발현량을 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, 이하 PCR이라고 함)으로 분석한 결과이다.
도 14는 본 발명의 인공 나노베지클을 처리한 피부섬유아세포 및 인공 나노베지클을 처리하지 않은 피부섬유아세포의 웨스턴 블럿으로 분석한 결과이다.
도 15는 본 발명의 인공 나노베지클을 처리한 후 각각 5분 및 10분이 지난 피부섬유아세포와 인공 나노베지클을 처리하지 않은 피부섬유아세포를 웨스턴 블럿으로 분석한 결과이다.
도 16은 본 발명의 인공 나노베지클을 처리한 피부섬유아세포 및 인공 나노베지클을 처리하지 않은 피부섬유아세포를 효소결합 면역흡착 분석법(ELISA)으로 분석한 결과이다.
도 17은 본 발명의 인공 나노베지클을 처리한 중간엽줄기세포 및 인공 나노베지클을 처리하지 않은 중간엽줄기세포의 이미지이다.
도 18은 본 발명의 인공 나노베지클을 처리한 중간엽줄기세포 및 인공 나노베지클을 처리하지 않은 중간엽줄기세포의 세포수를 분석한 결과이다.
FIG. 1 shows a method for producing the artificial nano beads of the present invention and a method for treating the artificial nano beads with the cells.
2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the artificial nano beads of the present invention.
FIG. 3 shows the result of measurement of the artificial nano-beadlets of the present invention using a nanoparticle analyzer.
FIG. 4 shows the result of analyzing the RNA profile of artificial nano-beadlets and embryonic stem cells of the present invention using a bioanalyzer.
FIG. 5 shows electrophoretic analysis of artificial nano-beads, embryonic stem cells, and dermal fibroblasts of the present invention.
FIG. 6 is a Western blot analysis of the artificial nano-beads, embryonic stem cells, and dermal fibroblasts of the present invention.
FIG. 7 is a photograph of a human embryonic fibroblast treated with artificial nano-beads of the present invention and then photographed with a confocal microscope.
FIG. 8 is a result of electrophoresis analysis of the skin fibroblasts treated with the artificial nano beads of the present invention and the skin fibroblasts not treated with the artificial nano beads.
FIG. 9 is a graph showing cell activity of the dermal fibroblasts after treating the artificial nano beads of the present invention with dermal fibroblasts at different concentrations.
10 is a graph showing the number of cells grown after treating the artificial nano beads of the present invention with dermal fibroblasts of different initial cell numbers.
11 is a result of the wound healing assay of the skin fibroblasts treated with the artificial nano-beadlets of the present invention and the skin fibroblasts not treated with the artificial nano-beads.
FIG. 12 shows the BrdU staining assay results of the skin fibroblasts treated with the artificial nano-beadlets of the present invention and the skin fibroblasts not treated with the artificial nano-beads.
FIG. 13 is a graph showing changes in growth factor expression levels of skin fibroblasts treated with artificial nano-beadlets of the present invention and dermal fibroblasts without treatment of artificial nano-beads with a polymerase chain reaction (hereinafter referred to as PCR) This is a result.
FIG. 14 is a result of Western blot analysis of skin fibroblasts treated with artificial nano beads of the present invention and skin fibroblasts not treated with artificial nano beads.
FIG. 15 is a Western blot analysis of skin fibroblasts treated with artificial nano-beadlets of the present invention and skin fibroblasts not treated with artificial nano-beads after 5 and 10 minutes, respectively.
FIG. 16 shows the results of analysis of skin fibroblasts treated with artificial nano-beadlets of the present invention and skin fibroblasts treated with artificial nano-beads by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).
FIG. 17 is an image of mesenchymal stem cells treated with artificial nano-beadlets of the present invention and mesenchymal stem cells not treated with artificial nano-beads.
18 shows the results of analysis of the number of cells of mesenchymal stem cells treated with artificial nano-beadlets of the present invention and mesenchymal stem cells not treated with artificial nano-beads.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and should be construed in a sense and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that it may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
Each step may be performed differently than the order specified unless explicitly stated in the context of the specific order. That is, each of the steps may be performed in the same order as described, or may be performed substantially concurrently or in the reverse order.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세포를 배양하여 세포 배양액을 준비하는 단계; 및 상기 세포 배양액에 배아줄기세포에서 유래된 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물을 처리하는 단계;를 포함하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 이때 상기 세포 배양액을 준비하는 단계에서 초기 세포수는 2 × 104 ~ 4 × 104 cells/㎖인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3 × 104 cells/㎖인 것으로, 초기 세포수가 상기 범위일 경우, 나노베시클의 효과가 가장 크다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for preparing a cell culture, comprising: culturing a cell to prepare a cell culture liquid; And a method for improving cell proliferation using an artificial nano-vesicle derived from embryonic stem cells, comprising the step of treating the cell culture solution with a composition for cell proliferation comprising artificial nano-vesicle derived from embryonic stem cells will be. At this time, the initial cell number is preferably 2 x 10 4 to 4 x 10 4 cells / ml, more preferably 3 x 10 4 cells / ml in the step of preparing the cell culture liquid, , The effect of nanobesecle is greatest.

상기 배아줄기세포는 포유류로부터 유래될 수 있으며, 바람직하게는 인간, 비-인간인 영장류, 생쥐(mouse), 쥐(rat), 개, 고양이, 말 또는 소일 수 있으며, 특별히 이에 제한되지 않는다.The embryonic stem cells may be derived from mammals and preferably human, non-human primates, mice, rats, dogs, cats, horses or bees, and are not particularly limited thereto.

상기 나노베시클은 유래되는 세포의 세포막 성분으로 이루어진 지질이중막에 의해 나노베시클 내부와 외부가 분리된 구조를 가지며 세포의 세포막 지질, 세포막 단백질, 핵산 및 세포 성분 등을 가지고 있으며 원래 세포보다 크기가 작은 것을 의미하나, 특별히 이에 제한되지 않는다.The nanobesecle has a structure in which the lipid composed of the cell membrane component of the derived cell is separated from the inside and the outside of the nanobesicle by the medium membrane and has cell membrane lipid, cell membrane protein, nucleic acid and cell component of the cell, Means small, but is not particularly limited thereto.

상기 인공 나노베시클은 인공적으로 제조되는 베시클로서, 자연적으로 분비되는 마이크로베시클과 구별되는데, 자연적으로 분비되는 마이크로베시클은 한번에 분비되는 양이 적어 대량으로 수득하기가 어려운 반면, 인공 나노베시클은 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.The artificial nano vesicles are artificially produced vesicles, which are distinguished from naturally-occurring micro vesicles. Micro-vesicles secreted naturally are difficult to obtain in large quantities because they are secreted at a time, Sickle has the advantage of mass production.

상기 인공 나노베시클은 유래되는 배아줄기세포의 현탁액을 압출, 초음파 분해, 세포 용해, 균질화, 냉동-해동, 전기천공, 기계적 분해, 화학 물질 처리 및 초원심분리로 이루어진 군 중에서 선택되는 방법을 사용하여 제조하는 것이 바람직하며, 초원심분리 장치를 이용하여 제조한 인공 나노베시클이 배아줄기세포의 세포질 성분을 가장 많이 보유하기에, 초원심분리법으로 제조하는 것이 더욱 바람직하다.The artificial nano-vesicle may be prepared by a method selected from the group consisting of extrusion, sonication, cell lysis, homogenization, freeze-thaw, electroporation, mechanical degradation, chemical treatment and ultracentrifugation It is more preferable that the artificial nano beacycles prepared by using the ultracentrifugation apparatus have the most cytoplasmic components of the embryonic stem cells.

초원심분리법을 이용하여 인공 나노베시클을 만드는 방법은, (a)배아줄기세포 배양액을 원심분리하여 획득한 세포에 인산완충식염수(PBS, Phosphate buffered saline)를 혼합하여 세포 현탁액을 제조하는 단계; (b)상기 세포 현탁액을 필터에 통과시켜 세포를 파쇄하는 단계; 및 (c)상기 파쇄된 세포가 포함된 세포 현탁액을 초원심분리하여 인공 나노베시클을 획득하는 단계;를 포함한다. The method for preparing the artificial nanobesecle using the ultracentrifugation method comprises the steps of: (a) preparing a cell suspension by mixing phosphate-buffered saline (PBS) with cells obtained by centrifuging the culture of embryonic stem cells; (b) passing the cell suspension through a filter to disrupt the cells; And (c) ultracentrifuging the cell suspension containing the shredded cells to obtain artificial nanovesech.

이때, 필터 구멍의 크기는 0.2 ~ 30 ㎛ 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 ~ 10 ㎛ 이다. 필터 구멍의 크기가 상기 범위보다 작을 경우 세포가 필터를 통과하지 못하고 구멍을 막기에 수득률이 줄어들고, 클 경우 세포 파쇄가 일어나지 않는다.At this time, the size of the filter hole is preferably 0.2 to 30 탆, more preferably 5 to 10 탆. When the size of the filter hole is smaller than the above range, the cells do not pass through the filter, the pores are blocked to reduce the yield, and cell crushing does not occur when the size is larger.

필터의 재질은 일반적으로 물이 통과할 수 있는 소수성의 물질, 금속, 폴리머, 유리, 실리콘 등의 재질로 사용하며, 폴리카보네이트 재질인 것이 바람직하나, 상기 구멍 크기로 가공이 가능하고, 세포의 물리화학적 특성을 변성하지 않는 것이라면 어떠한 재질이라도 사용할 수 있다. The filter material is generally made of a hydrophobic material, metal, polymer, glass, silicone, or the like, which can pass through water, and is preferably made of a polycarbonate material. However, Any material can be used as long as it does not denature the chemical properties.

나노베시클의 지질이중막은 세포막 이외의 성분인, 표적유도 물질(targeting molecule), 표적세포와의 세포막 융합에 필요한 물질(fusogen), 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것을 더 포함할 수 있다. 세포막 이외의 성분이 나노베시클의 지질이중막에 포함되기 위하여 다양한 방법들이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 세포막의 화학적 변형방법에 의해 추가될 수 있다. 이때 세포막의 화학적 변형방법은 당업계에 공지된 기술을 이용할 수 있는데, 상기 나노베시클의 막 성분인 티올기(-SH) 또는 아민기(-NH2)를 이용하여 화학적으로 결합시킴으로써 나노베시클의 막성분을 변형시킬 수도 있다.The lipid bilayer of nanobesecle is selected from the group consisting of a target molecule, fusogen, cyclodextrin and polyethylene glycol (PEG), which are components other than the cell membrane, targeting molecule, cell membrane fusion with the target cell At least one of which is at least one of. Various methods may be used for the components other than the cell membrane to include the lipid of nanobesecycles in the medium membrane, and preferably, they can be added by a chemical modification method of the cell membrane. The chemical modification of the cell membrane may be performed by a technique known in the art. The cell membrane may be chemically modified using a thiol group (-SH) or an amine group (-NH 2 ), which is a membrane component of the nanovesicule. May be modified.

배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물은, 세포성장인자, 세포 외 기질물질(ECM: extra cellular matrix) 및 줄기세포 배양액으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것을 더 포함할 수도 있다.The composition for cell proliferation comprising an artificial nano-beacle derived from embryonic stem cells further includes at least one selected from the group consisting of a cell growth factor, an extra cellular matrix (ECM), and a stem cell culture solution It is possible.

세포 배양액에 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물을 처리하는 단계는, 한번 수행되거나 또는 복수 회 반복 수행될 수도 있다. The step of treating the cell growth composition containing the artificial nano-beacle derived from embryonic stem cells may be carried out once or repeated a plurality of times.

세포 배양액의 세포는 체세포이거나 줄기세포일 수 있으며, 체세포인 경우 피부섬유아세포, 혈액세포 또는 지방세포 중에서 선택되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 피부섬유아세포일 수 있으나 특별히 이에 제한되지 않는다. The cell of the cell culture fluid may be a somatic cell or a stem cell, and in the case of a somatic cell, it is preferably selected from a skin fibroblast, a blood cell or an adipocyte, more preferably a dermal fibroblast, but is not particularly limited thereto.

피부섬유아세포의 경우, 세포 증식용 조성물에서 인공 나노베지클은 피부섬유아세포 배양액에 대하여 10 ㎍/㎖ 이상, 100 ㎍/㎖ 미만으로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 범위 내에서 피부 섬유아세포의 활성도가 가장 높은 것으로 나타났다.In the case of dermal fibroblasts, it is preferable that the artificial nano-beads in the composition for cell proliferation be contained in an amount of 10 μg / ml or more and less than 100 μg / ml in the culture medium of the dermal fibroblast, Respectively.

또한, 상기 세포가 줄기세포인 경우 중간엽줄기세포, 성체줄기세포, 배아줄기세포, 조혈모세포 또는 제대혈줄기세포 중에서 선택되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 중간엽줄기세포일 수 있으나 특별히 이에 제한되지 않는다.In addition, when the cell is a stem cell, it is preferably selected from mesenchymal stem cells, adult stem cells, embryonic stem cells, hematopoietic stem cells or cord blood stem cells, Mesenchymal stem cells, but are not particularly limited thereto.

중간엽줄기세포의 경우, 세포 증식용 조성물에서 인공 나노베지클은 중간엽줄기세포 배양액에 대하여 10 ㎍/㎖ 이상, 100 ㎍/㎖ 미만으로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 범위 내에서 중간엽줄기세포의 활성도가 가장 높은 것으로 나타났다.
In the case of mesenchymal stem cells, it is preferable that the artificial nano-beadlets in the cell proliferation composition are contained in an amount of not less than 10 μg / ml and not more than 100 μg / ml with respect to the mesenchymal stem cell culture medium, Was the most active.

이하에서는 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 살펴보기 위해 실시예와 도면을 참조하여 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, the technical features of the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. shall.

인공 art 나노베시클의Nanobecycline 제조 및 수득 Manufacturing and obtaining

먼저 마우스 배아줄기세포를 젤라틴으로 코팅된 150 mm 배양 접시에서 초기 농도 기준 90 % 이상 증식할 때까지 배양시킨 후, 2 mM EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid) in PBS(phosphate buffered saline) 용액을 8 ㎖ 처리하여 36 ℃ 인큐베이터에서 10 분간 배양 후 파이펫을 사용하여 세포를 떼어내어 세포 혼합액을 얻는다.First, mouse embryonic stem cells were cultured in a gelatin-coated 150-mm culture dish until 90% of the initial concentration was proliferated. Then, 8 ml of 2 mM EDTA in phosphate buffered saline (PBS) After incubating in an incubator for 10 minutes, the cells are removed using a pipette to obtain a cell mixture.

상기 세포 혼합액을 원심분리하여 세포를 분리한 후, 분리한 세포를 5 × 107 cells/㎖의 농도로 PBS 용액 1 ㎖에 현탁(resuspension)하여 얻은 세포 현탁액을 구멍의 크기가 각각 10 ㎛, 5 ㎛ 인 폴리카보네이트 필터가 포함된 초원심분리기에 넣고 도 1과 같은 방법으로 인공 나노베시클을 제조한다.The cell mixture was centrifuged to separate the cells, and the separated cells were resuspended in 1 ml of PBS at a concentration of 5 × 10 7 cells / ml. Mu] m, and an artificial nano vesicle is prepared in the same manner as in Fig.

더욱 상세하게는, 5 ㎖ 용량의 초원심분리 튜브(ultracentrifuge tube)에 각각 30 % 옵티프렙 1 ㎖와 10 % 옵티프렙 1 ㎖ 및 상기 준비된 5 ㎛ 폴리카보네이트 필터를 통과한 세포 현탁액 1 ㎖를 담은 후, 나머지 용량은 PBS 용액으로 채웠다. 이후 100,000 × g-force에서 1 시간 동안 초원심분리(ultracentrifugation)하였으며, 원심분리 후 생성되는 30 % 옵티프렙과 10 % 옵티프렙 사이에서, 인공 나노베시클을 수득하였다.
More specifically, 1 ml of 30% OptiPrep and 1 ml of 10% OptiPrep were added to a 5 ml ultracentrifuge tube, and 1 ml of the cell suspension passed through the prepared 5 탆 polycarbonate filter was loaded , And the remaining volume was filled with PBS solution. Thereafter, ultracentrifugation was carried out at 100,000 x g-force for 1 hour, and artificial nanobesecle was obtained between the 30% OptiPrep and the 10% OptiPrep produced after centrifugation.

인공 art 나노베시클의Nanobecycline 형태학적 특성 분석 Morphological characterization

실시예 1의 방법에 따라 제조된 인공 나노베시클을 글로 방전 탄소코팅 구리 그리드(glow-discharged carbon-coated copper grid)에 7초간 흡착시킨 후 2 % 우라닐아세테이트(uranylacetate)로 10초 동안 염색(staining)하여, JEM101(Jeol, Japan) 투과전자현미경으로 관찰한 결과 도 2와 같다.The artificial nanobesicles prepared according to the method of Example 1 were adsorbed on a glow-discharged carbon-coated copper grid for 7 seconds and then stained with 2% uranylacetate for 10 seconds staining), and observed with a transmission electron microscope (JEM101 (Jeol, Japan)).

도 2에서 나타난 바와 같이, 마우스 배아줄기세포에서 유래된 인공 나노베시클은 구형의 인지질 이중층 형태를 가지고 있으며, 크기가 100 ~ 200 nm 인 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 2, the artificial nano vesicle derived from mouse embryonic stem cells has a spherical phospholipid bilayer form and its size is 100 to 200 nm.

이때 상기 인공 나노베시클의 크기를 보다 정확히 측정하기 위하여, 인공 나노베시클을 5 ㎍/㎖ 의 농도로 PBS 1 ㎖에 희석(dilution)하여 큐벳(cuvette)에 넣은 후 동적 광산란 입도 분석기(DLS)를 통해 측정하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 상기 도 3에 따르면 나노베시클의 평균 크기는 약 100 nm 인 것을 확인할 수 있었다.
In order to more accurately measure the size of the artificial nanobesicles, artificial nanobesicles were diluted in 1 ml of PBS at a concentration of 5 μg / ml, placed in a cuvette, and analyzed using a dynamic light scattering particle size analyzer (DLS) , And the results are shown in Fig. According to FIG. 3, it was confirmed that the average size of nanobesicles was about 100 nm.

인공 art 나노베시클Nanobecycles 내 세포질 분석 Myocyte analysis

실시예 1의 방법에 따라 제조된 인공 나노베시클 및 배아줄기세포 내 세포질 성분을 비교하기 위해 bioanalyzer를 사용하여 RNA profile 분석을 하였으며, 도 4에 나타난 바와 같이 인공 나노베시클과 배아줄기세포의 RNA profile은 비슷한 양상을 갖는 것으로 확인할 수 있었다.RNA profile analysis was performed using a bioanalyzer to compare cytoplasmic components of artificial nano-beacles and embryonic stem cells produced according to the method of Example 1, and as shown in Fig. 4, RNAs of artificial nano-vesicles and embryonic stem cells The results of this study are as follows.

또한 상기 인공 나노베시클과 배아줄기세포 및 체세포인 피부섬유아세포의 mRNA를 추출하여 PCR 한 후 전기영동으로 분석하였다.The mRNA of the artificial nanobase, the embryonic stem cell, and the somatic cell skin fibroblast were extracted and analyzed by electrophoresis.

분석결과는 도 5와 같으며, 세가지 마커(marker) 중 β-actin은 housekeeping gene이다. 상기 housekeeping gene은 세포의 생명활동에 필수적인 기능을 수행하며 어떤 세포에서든지 항상 발현되는 유전자로, 정량이 제대로 되었음을 확인할 수 있는 마커이며, 배아줄기세포(ESCs), 피부섬유아세포(SFs) 및 배아줄기세포 유래 인공나노베시클(NVs) 모두에서 발현이 되었음을 확인하였다.The results are shown in FIG. 5. Among the three markers, β-actin is a housekeeping gene. The housekeeping gene is a gene that is essential for the cell's life activity and is always expressed in any cell. It is a marker that can be confirmed that the quantification is properly performed. The ESCs, the dermal fibroblasts (SFs) (NVs) derived from artificial nanobesicles.

또한 Oct3/4 및 Nanog는 배아줄기세포의 전능성을 나타내는 데 필수적인 유전자로서, 피부섬유아세포를 제외한 배아줄기세포 및 인공 나노베시클에서만 발현되는 것으로 보아, 상기 인공 나노베시클은 배아줄기세포와 동일한 조성의 mRNA를 갖는 것으로 확인할 수 있었다. In addition, Oct3 / 4 and Nanog are essential genes for expressing the competence of embryonic stem cells, and they are expressed only in embryonic stem cells and artificial nano-vesicles other than dermal fibroblasts, and the artificial nano- MRNA < / RTI >

상기 인공 나노베시클 내 발현된 단백질을 비교하기 위하여, 인공 나노베지클과 배아줄기세포 및 피부섬유아세포의 단백질을 추출하여 웨스턴블롯(western blot)을 하였으며, 도 6에 나타난 바와 같이 상기 인공 나노베시클은 배아줄기세포와 동일한 조성의 단백질을 발현하고 있는 것으로 확인할 수 있었다.
In order to compare proteins expressed in the artificial nanobesicles, proteins of artificial nano-beads, embryonic stem cells, and dermal fibroblasts were extracted and subjected to western blotting. As shown in FIG. 6, It was confirmed that the sickle expresses the protein of the same composition as the embryonic stem cell.

인공 art 나노베시클의Nanobecycline 체세포 내 유입 관찰 Observation of influx into somatic cells

먼저 체세포인 마우스 배아섬유아세포(GFP-MEF)를 녹색으로 형광염색하고, 젤라틴이 코팅된 공초점 현미경용 배양접시에 옮겨 심은 후 배양한다.First, somatic cell mouse embryonic fibroblast (GFP-MEF) is fluorescently stained with green, transferred to a culture dish for confocal microscopy coated with gelatin, and then cultured.

배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 얻기 위하여, 마우스 배아줄기세포를 젤라틴으로 코팅된 150 mm 배양 접시에서 초기 농도 기준 90 % 이상 증식할 때까지 배양시킨 후, 2 mM EDTA in PBS 용액으로 떼어내어 원심분리기를 통해 세포를 분리한다. 상기 분리한 세포를 5 × 107 cells/ml의 농도로 PBS 용액 1 ㎖에 희석한 후 오렌지 형광염료(CMTMR)를 상기 세포 희석액에 넣고 20 분간 인큐베이터에서 배양한 후, PBS를 추가하고 원심분리하여 염색된 세포만을 얻는다. 이후, 실시예 1과 같은 방법으로 인공 나노베시클을 생성 및 분리한다. In order to obtain artificial nanobesecle from embryonic stem cells, mouse embryonic stem cells were cultured in gelatin-coated 150 mm culture dishes until 90% of the initial concentration was proliferated, followed by removal with 2 mM EDTA in PBS, Separate the cells through a separator. The separated cells were diluted in 1 ml of PBS solution at a concentration of 5 × 10 7 cells / ml, and then an orange fluorescent dye (CMTMR) was added to the cell dilution and incubated for 20 minutes in an incubator. PBS was added and centrifuged Only stained cells are obtained. Thereafter, the artificial nanovesech is produced and separated in the same manner as in Example 1. [

상기 인공 나노베시클을 상기 마우스 배아섬유아세포에 각각 1시간, 3시간 및 12시간으로 처리한 후 고정(fixation)시켜 공초점 현미경으로 관찰하였으며, 그 결과는 도 7과 같다. 상기 도 7에서, 녹색은 마우스 배아섬유아세포, 오렌지 색은 인공 나노베시클 그리고 파란색은 마우스 배아섬유아세포의 핵을 나타내고, 마우스 배아섬유아세포에 인공 나노베시클을 처리한 시간이 길어질수록 더 많은 인공 나노베시클이 원형질막(plasma membrane)을 통하여 마우스 배아섬유아세포 내로 유입되는 것을 알 수 있었다. The artificial nanobesicles were treated with the mouse embryonic fibroblasts for 1 hour, 3 hours, and 12 hours, respectively, and then fixated and observed with a confocal microscope. The results are shown in FIG. In Fig. 7, green represents the nucleus of mouse embryonic fibroblasts, orange represents artificial nanobesicles, and blue represents the nucleus of mouse embryonic fibroblasts. The longer the time for treating artificial nanobesecle with mouse embryonic fibroblasts, the more artificial It was found that nanobesecycles were introduced into mouse embryonic fibroblasts through a plasma membrane.

또한, 피부섬유아세포에 인공 나노베시클을 처리하고 48시간 후, 세포의 mRNA를 추출하여 PCR을 거쳐 전기영동을 한 결과는 도 8과 같다. 상기 도 8에서 NVs는 인공 나노베시클, (-)SFs는 인공 나노베시클을 처리하지 않은 피부섬유아세포, (+)SFs는 인공 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포이며, Oct3/4 및 Nanog 유전자가 NVs 및 (+)SFs에서도 발현되는 것으로 보아, 인공 나노베시클이 처리된 피부섬유아세포에서 나노베시클이 가지고 있던 mRNA가 존재하는 것을 알 수 있으며, 상기 두 실험을 통해서 인공 나노베시클이 세포 내로 유입할 수 있음을 확인할 수 있었다.
In addition, after 48 hours of treatment with artificial nano vesicles in dermal fibroblasts, mRNA of cells was extracted and subjected to electrophoresis through PCR, as shown in Fig. (+) SFs are artificial nanobesecle treated skin fibroblasts, and Oct3 / 4 and Nanog (+) SFs are skin fibroblasts treated with artificial nanobacils. As the genes are expressed in NVs and (+) SFs, it can be seen that the mRNAs of nanobesecle are present in the skin fibroblasts treated with artificial nanobesicles. Through these two experiments, It was confirmed that it could enter the cell.

인공 art 나노베시클에Nanobecycline 의한 체세포  Somatic cells by 증식율Growth rate 비교 compare

a. a. 피부섬유아세포의Dermal fibroblast 활성도에 가장 적합한 인공  Artificial best suited for activity 나노베시클Nanobecycles 농도 설정 Density setting

피부섬유아세포를 1 × 104 cells/㎖의 농도로 배양접시에 옮겨심고 48시간이 지난 후 CCK-8 kit로 초기 세포활성도를 측정한 후, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클의 농도를 도 9와 같이 0 ~ 500 ㎍/㎖의 범위 안에서 다양하여 처리하고 24시간이 지난 후에 CCK-8 kit로 세포활성도를 측정하였다. 그 결과, 50 ㎍/㎖의 인공 나노베시클로 처리한 피부섬유아세포의 세포활성도가 가장 높게 나타났다. The skin fibroblasts were transferred to a culture dish at a concentration of 1 x 10 4 cells / ml and after 48 hours, the initial cell activity was measured with a CCK-8 kit, and the concentration of artificial nanobesecle derived from embryonic stem cells was measured And 0 ~ 500 ㎍ / ㎖, respectively. Cell viability was measured with CCK-8 kit after 24 hours. As a result, the skin fibroblasts treated with artificial nanobecyclo 50 μg / ml showed the highest cell activity.

b. b. 피부섬유아세포의Dermal fibroblast 최적화된 초기  Optimized initial 세포수Cell number 설정 Set

피부섬유아세포의 초기 세포수를 1, 3, 5 × 104 cells/㎖로 배양접시에 옮겨 심은 후 48시간 동안 배양한 후에 인공 나노베시클을, 상기 실험에서 나타난 피부섬유아세포의 활성도에 가장 효율적인 농도인 50 ㎍/㎖로 상기 피부섬유아세포에 처리하였다. 48시간이 지난 후 세포를 트립신으로 떼어내어 세포 개수를 세어 초기에 심은 세포수와 비교한 결과 도 10과 같이 나타났으며 이때, (-)NVs는 인공 나노베시클 처리를 하지않은 피부섬유아세포의 수로, 초기 세포수를 의미하고, (+)NVs는 인공 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포의 수를 의미하며, 초기 세포수가 3 × 104 cells/㎖ 일 때 인공 나노베시클의 효과가 가장 큰 것을 알 수 있었다. The initial cell number of the dermal fibroblasts was transferred to a culture dish at 1, 3, 5 × 10 4 cells / ml, cultured for 48 hours, and then the artificial nanobesecle was added to the dermal fibroblast Lt; RTI ID = 0.0 > pg / ml < / RTI > After 48 hours, the cells were removed with trypsin to count the number of cells and compared with the number of cells seeded at the early stage. As shown in Fig. 10, the (-) NVs were not detected in the skin fibroblasts (+) NVs means the number of skin fibroblasts treated with artificial nanobesicles, and when the initial number of cells is 3 × 10 4 cells / ㎖, the effect of artificial nanobesecle is most effective I could see a big thing.

c. 세포증식 비교확인c. Confirm cell proliferation comparison

피부섬유아세포를 배양 접시에 옮겨 심고 배양 접시 바닥에 포화되도록 증식하면, 마이크로파이펫 팁으로 세포가 심어진 배양 접시 위에 직선을 그어 세포를 떼어낸다. 떼어낸 세포를 PBS용액으로 세척한 후, 인공 나노베시클의 농도가 50 ㎍/㎖이 되도록 배양액에 섞어 처리한다. 처음 세포의 상태와 인공 나노베시클을 처리한 지 48시간이 지난 후의 상태를 현미경으로 관찰했다. 도 11에 나타난 대로, 인공 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포가 더 증식이 활발해지고 이동이 일어나 빈 부분이 많이 채워진 것을 알 수 있다.When the skin fibroblasts are transferred to a culture dish and planted to saturate on the bottom of the culture dish, the cells are drawn by straightening on a culture dish with the micropipette tip. After washing the detached cells with PBS solution, they are mixed with the culture solution so that the concentration of artificial nanobesecle is 50 μg / ml. The state of the first cell and the condition after 48 hours of treatment with the artificial nanobesecle were observed under a microscope. As shown in Fig. 11, it can be seen that the skin fibroblasts treated with the artificial nano-bevacilles are more proliferated and migrated and filled with a lot of voids.

또한, 세포가 증식할 때 DNA가 복제가 되며, 이때 BrdU(Bromodeoxyuridine) 염색을 하면 BrdU가 증식하는 세포의 DNA 사이사이에 삽입되고 이를 고정시킨 후 BrdU 항체를 넣어주면 핵 내부에 BrdU 형광이 나타난다. In addition, when the cells proliferate, the DNA is replicated. When BrdU (Bromodeoxyuridine) staining is performed, BrdU is inserted between the DNAs of the proliferating cells. After fixing the BrdU, BrdU antibody is added and BrdU fluorescence appears inside the nucleus.

이를 이용하여 인공 나노베시클에 의한 세포 증식의 활성도를 비교한 결과 도 12와 같으며, 상기 도 12에서 파란색은 세포의 핵을 나타내고, 빨간색이 BrdU로 염색된 부분으로, BrdU의 빨간부분이 인공 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포에서 더 많이 관찰됨에 따라, 인공 나노베시클을 처리하면 세포의 증식이 더 활발해 지는 것을 알 수 있다.
12 shows the result of comparing the activity of cell proliferation by artificial nanobesecle. In FIG. 12, blue indicates the nucleus of the cell, red is the part stained with BrdU, and red part of BrdU is artificial As the fibroblast cells treated with nanobesecle are observed more, the proliferation of the cells becomes more active when the artificial nanobesecle is treated.

인공 art 나노베시클의Nanobecycline 생성 및 수득 Generation and acquisition

상기 실시예 5의 조건과 같이 피부섬유아세포를 3 × 104 cells/ml로 배양 접시에 옮겨 심은 후 48시간 후 배아줄기세포유래 인공 나노베시클을 처리해 주었다. 처리한 지 48시간 후에 세포를 트립신으로 떼어낸 후 mRNA를 얻어 아래 표 1의 프라이머(primer)를 이용하여 Real-time PCR을 통해 성장인자와 관련된 mRNA 수준을 비교하였다.
The skin fibroblasts were transferred to a culture dish at 3 x 10 4 cells / ml as in Example 5 above, and then treated with artificial nanobesecle derived from embryonic stem cells 48 hours after planting. Forty-eight hours after the treatment, the cells were detached with trypsin, mRNA was obtained, and mRNA levels related to the growth factors were compared by real-time PCR using the primers shown in Table 1 below.

TargetTarget Primers, 5' → 3'Primers, 5 '- > 3' ForwardForward ReverseReverse β-actinβ-actin ACGTTGACATCCGTAAAGACACGTTGACATCCGTAAAGAC GCAGTAATCTCCTTCTGCATGCAGTAATCTCCTTCTGCAT VEGF-αVEGF-alpha AAACGAACGTACTTGCAGATAAACGAACGTACTTGCAGAT GTGACATGGTTAATCGGTCTGTGACATGGTTAATCGGTCT TGF-β TGF-beta TTGACGTCACTGGAGTTGTATTGACGTCACTGGAGTTGTA CCACGTGGAGTTTGTTATCTCCACGTGGAGTTTGTTATCT

도 13 에 따르면, 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포에서 내놓는 성장인자인 VEGF-α 및 TGF-β의 발현정도가 각각 2배, 4배 높게 나타남을 알 수 있었다.According to FIG. 13, the expression levels of VEGF-a and TGF-beta, which are growth factors of skin fibroblasts treated with nanobesecycine, are 2 times and 4 times higher, respectively.

또한 상기 실시예 5의 조건과 같이 피부섬유아세포를 3 × 104 cells/ml로 배양 접시에 옮겨 심은 후 48시간 후 배아줄기세포유래 인공 나노베시클을 처리해 주었다. 처리한 지 48시간 후에 세포를 트립신으로 떼어낸 후 세포 증가와 관련있는 단백질의 발현 정도를 비교한 결과 도 14와 같이 나타났다.As described above in Example 5, the dermal fibroblasts were transferred to a culture dish at 3 x 10 4 cells / ml, and after 48 hours, they were treated with the artificial nanobesicles derived from embryonic stem cells. Forty-eight hours after the treatment, the cells were removed with trypsin, and the degree of expression of the protein associated with the cell increase was compared.

도 14는, 인공 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포와 처리하지 않은 피부섬유아세포에서 발현되는 β-actin을 같은 양으로 맞추어서 정량적으로 비교한 것으로, 인공 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포에서 세포의 성장과 관련된 단백질인 PCNA 및 Ki-67의 발현이 높다는 것을 알 수 있으며, 콜라겐 I 단백질의 양도 높다는 것을 알 수 있었다. Fig. 14 is a quantitative comparison of the amounts of β-actin expressed in artificial nano-bead-treated skin fibroblasts and untreated dermal fibroblasts in the same quantitative manner. In skin fibroblasts treated with artificial nano- The expression of PCNA and Ki-67, which are associated with the growth of the collagen I protein, is high and the amount of collagen I protein is high.

또한 도 15와 같이, 세포증식과 관련된 신호전달과정에서 생성되는 중간 산물인 p-MAPK 단백질의 양을 살펴보았을 때도 인공 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포에서 더 많은 양이 발현되는 것을 확인할 수 있었다. 이때, (+)5 min은 인공 나노베시클을 처리한 후 5분, (+)10 min은 10분이 경과한 후 발현되는 단백질의 양을 나타내는 것으로, 처리 후 시간이 길어질수록 발현량이 많아지는 것을 알 수 있다. In addition, as shown in FIG. 15, when the amount of p-MAPK protein, which is an intermediate product produced in the signal transduction process related to cell proliferation, was examined, it was confirmed that more amount was expressed in artificial nanobesecle-treated skin fibroblast . In this case, (+) 5 min represents the amount of protein expressed after 5 minutes of treatment with artificial nanovesech and (+) 10 min after 10 minutes, and the amount of protein expressed increases with time after treatment Able to know.

한편, 피부섬유아세포의 기능 중 하나는 성장인자를 생성하는 것으로, 인공 나노베시클을 처리함으로서 성장인자 생성 기능에 도움이 되는 지 확인하기 위하여 효소결합 면역흡착 분석법(ELISA)을 실시하였다. 도 16과 같이 인공 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포 및 처리하지 않은 피부섬유아세포의 TGF-β 양을 각각 측정하였으며, 인공 나노베시클을 처리한 피부섬유아세포에서 발현되는 TGF-β의 양이 높다는 것을 알 수 있었다.
One of the functions of dermal fibroblasts was to generate growth factors, and an enzyme-linked immunosorbant assay (ELISA) was performed to confirm that the effect of the artificial nanobesicles on the growth factor production function was mediated. As shown in FIG. 16, TGF-beta levels of artificial nanobase-treated skin fibroblasts and untreated skin fibroblasts were measured, and the amount of TGF-beta expressed in artificial nanobase-treated skin fibroblasts High.

인공 art 나노베시클에Nanobecycline 의한 줄기세포  Stem cells by 증식율Growth rate 비교 compare

생쥐에서 추출한 중간엽줄기세포를 1 × 104 cells/㎖의 농도로 배양접시에 옮겨심고 48시간이 지난 후 인공 나노베지클을 상기 중간엽줄기세포에 처리하였다. 이때 인공 나노베지클의 농도는 실시예 5의 결과에 따라 세포 활성도에 가장 효율적인 농도인 50 ㎍/㎖로 하였다.The mesenchymal stem cells extracted from mice were transferred to a culture dish at a concentration of 1 × 10 4 cells / ml, and after 48 hours, the mesenchymal stem cells were treated with artificial nano-beads. At this time, the concentration of artificial nano-beadlets was set to 50 / / ml, which is the most effective concentration for cell activity according to the result of Example 5.

인공 나노베지클을 처리하고 24시간이 지난 후 배양 배지를 교체하였고, 다시 24시간 동안 배양한 결과 도 17과 같이 나타났으며, 세포 증식율을 비교하기 위하여 중간엽줄기세포를 트립신으로 떼어내어 세포 개수를 세었으며, 그 결과는 도 18과 같다. 이때 control은 인공 나노베시클을 처리하지 않은 중간엽줄기세포이다.The culture medium was changed after 24 hours of treatment with the artificial nano-beadlets. The culture medium was again cultured for 24 hours as shown in Fig. 17. In order to compare the cell proliferation rate, the mesenchymal stem cells were removed with trypsin, , And the results are shown in Fig. At this time, control is a mesenchymal stem cell that has not been treated with artificial nanobesecle.

도 18에 따르면, 인공 나노베지클을 처리한 중간엽줄기세포(ES NVS)가 인공 나노베지클을 처리하지 않은 중간엽줄기세포(control)보다 높은 성장률을 보이는 것으로 나타났다.
According to FIG. 18, mesenchymal stem cell (ES NVS) treated with artificial nano-beads showed higher growth rate than mesenchymal stem cells (control) not treated with artificial nano-beads.

이상의 실시예 1 내지 7의 결과를 살펴보면, 실시예 1에 따라 제조된 본 발명의 배아줄기세포에서 유래된 인공 나노베지클은, 배아줄기세포와 비슷한 RNA profile을 가지며, 배아줄기세포의 특징인 다분화능과 관련된 단백질을 발현하는 등 세포질 성분이 서로 유사한 것을 알 수 있다.The results of Examples 1 to 7 above show that the artificial nano-beads derived from embryonic stem cells of the present invention prepared according to Example 1 have an RNA profile similar to that of embryonic stem cells and are characteristic of embryonic stem cells It is known that cytoplasmic components are similar to each other, for example, by expressing proteins associated with differentiation potential.

또한 인공 나노베지클은 체세포 내로 유입이 가능하며, 유입 후 세포 증식을 향상시키는 역할을 하는데, 이것은 인공 나노베지클을 처리한 피부섬유아세포가 인공 나노베지클을 처리하지 않은 피부섬유아세포에 비해 세포 증가와 관련된 단백질을 더 많이 발현하며, 성장인자도 더 많이 생성하는 것을 통해 알 수 있다.In addition, artificial nano-beads can be introduced into somatic cells and improve cell proliferation after entry. This is because the skin fibroblasts treated with artificial nano-beads are more effective than the skin fibroblasts not treated with artificial nano- The more proteins associated with the increase, and the more growth factors are produced.

한편, 인공 나노베지클을 처리한 줄기세포가 처리하지 않은 줄기세포에 비해 2배 가까운 성장률을 나타내어, 인공 나노베지클은 줄기세포의 성장에도 영향을 미치는 것을 알 수 있다. On the other hand, the growth rate of artificial nano-beadlet-treated stem cells is about twice that of untreated stem cells, and artificial nano-beadlets also affect the growth of stem cells.

이로써 본 발명의 배아줄기세포에서 유래된 인공 나노베지클은 줄기세포 및 체세포 증식에 효과적임을 확인하였고, 이를 이용하면 손상된 조직을 재생시키는 데에도 활용할 수 있을 것으로 예측할 수 있다.As a result, it was confirmed that the artificial nano-beads derived from embryonic stem cells of the present invention are effective for proliferation of stem cells and somatic cells, and it can be expected that the artificial nano-beads can be utilized for regenerating damaged tissues.

Claims (15)

세포 및 세포 배양액을 준비하는 단계; 및
상기 세포 배양액에 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물을 처리한 후, 상기 조성물이 처리된 세포 배양액에 상기 세포를 배양하는 단계;를 포함하고,
상기 세포는, 피부 섬유아세포(fibroblast) 혹은 중간엽줄기세포(mesencymal stem cell)인 것을 특징으로 하는, 배아줄기 세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
Preparing a cell and a cell culture solution; And
Treating the composition for cell proliferation comprising the artificial nano-beacuse derived from embryonic stem cells, and culturing the cell in a cell culture medium treated with the composition,
Wherein the cell is a skin fibroblast or a mesenchymal stem cell, wherein the cell proliferation is improved by using an artificial nano-vesicle derived from embryonic stem cells.
제1항에 있어서,
상기 세포 및 세포 배양액을 준비하는 단계에서, 초기 세포수는 2 × 104 ~ 4 × 104 cells/㎖인 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
A method for improving cell proliferation using an artificial nano-vesicle derived from embryonic stem cells, wherein the number of initial cells is 2 × 10 4 to 4 × 10 4 cells / ml in the step of preparing the cells and the cell culture liquid .
제1항에 있어서,
상기 인공 나노베시클은,
(a)배아줄기세포를 배양한 배아줄기세포 배양물을 원심분리하여 획득한 세포에 인산완충식염수(PBS, Phosphate buffered saline)를 혼합하여 세포 현탁액을 제조하는 단계;
(b)상기 세포 현탁액을 필터에 통과시켜 세포를 파쇄하는 단계; 및
(c)상기 파쇄된 세포가 포함된 세포 현탁액을 초원심분리하여 인공 나노베시클을 획득하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
The artificial nanobesecle is a synthetic nanobiscycle,
(a) preparing a cell suspension by mixing a phosphate-buffered saline (PBS) with cells obtained by centrifuging an embryonic stem cell culture in which embryonic stem cells have been cultured;
(b) passing the cell suspension through a filter to disrupt the cells; And
and (c) ultracentrifuging the cell suspension containing the shredded cells to obtain an artificial nanobesocyte. The method of claim 1, wherein the cell suspension is cultured using an artificial nanobiscyle derived from embryonic stem cells. How to improve.
제3항에 있어서,
상기 필터는 5 ~ 10 ㎛ 크기의 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포에서 유래된 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method of claim 3,
Wherein the filter has a pore size of 5 to 10 mu m, wherein the artificial nanobesecle derived from embryonic stem cells is used to enhance cell proliferation.
제3항에 있어서,
상기 필터는 폴리카보네이트 재질인 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method of claim 3,
Wherein the filter is made of a polycarbonate material. The method for enhancing cell proliferation using an artificial nanobiscyle derived from embryonic stem cells.
제1항에 있어서,
상기 배아줄기세포는 포유류로부터 유래되는 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the embryonic stem cell is derived from a mammal. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
제1항에 있어서,
상기 인공 나노베시클은 배아줄기세포의 세포막 성분으로 이루어진 지질이중막에 의해 내부와 외부가 분리된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
The artificial nanobesecle is a method for improving cell proliferation using artificial nano-beads derived from embryonic stem cells, characterized by having a structure in which lipids composed of cell membrane components of embryonic stem cells are separated from each other by a medium membrane .
제7항에 있어서,
상기 인공 나노베시클의 지질이중막은 세포막 이외의 성분인, 표적유도 물질(targeting molecule), 표적세포와의 세포막 융합에 필요한 물질(fusogen), 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
8. The method of claim 7,
The lipid bilayer of the artificial nano-vesicle is composed of a targeting molecule, fusogen, cyclodextrin, and polyethylene glycol (PEG), which are components other than the cell membrane, necessary for cell membrane fusion with the target cell , Wherein the cell proliferation is improved by using an artificial nano-beacuse derived from embryonic stem cells.
제1항에 있어서,
상기 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물은, 세포성장인자, 세포 외 기질물질(ECM: extra cellular matrix) 및 줄기세포를 배양한 줄기세포 배양물로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
The composition for cell proliferation comprising the artificial nano-beques derived from embryonic stem cells is at least one selected from the group consisting of a cell growth factor, an extra cellular matrix (ECM) and a stem cell culture in which stem cells are cultured The method comprising the steps of: (a) culturing the stem cell-derived artificial nanobesecle;
제1항에 있어서,
상기 세포 배양액에 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물을 처리하는 단계는, 한번 수행되거나 또는 복수 회 반복 수행되는 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
The step of treating a cell growth composition containing an artificial nano-beacuse derived from embryonic stem cells into the cell culture liquid is carried out once or repeatedly a plurality of times, using artificial nano-beads derived from embryonic stem cells A method for enhancing cell proliferation.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물에서, 상기 나노베시클은 피부 섬유아세포를 배양한 피부 섬유아세포 배양물에 대하여 10 ㎍/㎖ 이상 및 100 ㎍/㎖ 미만으로 포함되는 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
In the composition for cell proliferation containing the artificial nano-beacuse derived from embryonic stem cells, the nano-beacycin is contained in the skin fibroblast culture cultured in the skin fibroblast at a concentration of 10 / / ml or more and less than 100 / / ml Wherein the cell proliferation is enhanced by using an artificial nano-beacuse derived from embryonic stem cells.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클이 포함된 세포 증식용 조성물에서, 상기 나노베시클은 중간엽줄기세포를 배양한 중간엽줄기세포 배양물에 대하여 10 ㎍/㎖ 이상 및 100 ㎍/㎖ 미만으로 포함되는 것을 특징으로 하는, 배아줄기세포 유래 인공 나노베시클을 이용하여 세포 증식을 향상시키는 방법.
The method according to claim 1,
In the composition for cell proliferation including the artificial nano-beacuse derived from embryonic stem cells, the nano-bevacycal is preferably at least 10 ㎍ / ㎖ and less than 100 ㎍ / ㎖ in the mesenchymal stem cell culture cultured with the mesenchymal stem cells Wherein the method comprises the steps of: (a) culturing the stem cell-derived artificial nanobesecle;
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