KR20070113694A - A composition for promoting engraftment of hematopoietic stem cells - Google Patents

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KR20070113694A
KR20070113694A KR1020060047280A KR20060047280A KR20070113694A KR 20070113694 A KR20070113694 A KR 20070113694A KR 1020060047280 A KR1020060047280 A KR 1020060047280A KR 20060047280 A KR20060047280 A KR 20060047280A KR 20070113694 A KR20070113694 A KR 20070113694A
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양윤선
오원일
양성은
신동호
장윤경
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    • A61K35/48Reproductive organs
    • A61K35/51Umbilical cord; Umbilical cord blood; Umbilical stem cells

Abstract

A composition comprising mesenchymal stem cells derived from umbilical cord blood is provided to minimize or prevent side effects such as infection, bleeding, and anemia caused by delaying or failing engraftment of hematopoietic stem cells by promoting the engraftment of the hematopoietic stem cells using the mesenchymal stem cells, thereby decreasing medical costs and increasing the success rate of the hematopoietic stem cells' grafting. A composition for promoting engraftment of hematopoietic stem cells comprises mesenchymal stem cells derived from umbilical cord blood. The composition further comprises a cell culturing medium selected from the group consisting of RPMI 1640(Roswell Park Memorial Institute 1640), DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium), alpha-MEM (alpha-Minimum Essential Medium), McCoy's 5A medium, Eagle's basal medium, CMRL1066(Connaugh Medical Research Laboratories 1066), Glasgow minimum essential medium, Ham's nutrient mixtures medium, IMDM(Iscove's Modified Dulbecco's Medium), and Liebovitz' L-15 medium.

Description

조혈모세포 생착 촉진용 조성물 {A composition for promoting engraftment of hematopoietic stem cells}A composition for promoting engraftment of hematopoietic stem cells

도 1은 조혈모세포 이식 후 마우스 골수에서의 FACS 분석 (mCD45/hCD45)을 통해 얻은 생착률 측정 결과를 보여주는 도이다. 1 is a diagram showing the result of engraftment rate obtained by FACS analysis (mCD45 / hCD45) in mouse bone marrow after hematopoietic stem cell transplantation.

도 2는 조혈모세포 이식 후 마우스 골수에서의 FACS 분석 (mCD45/hCD45)를 통해 얻은 각 군의 평균 생착률을 보여주는 그래프이다. Figure 2 is a graph showing the average engraftment rate of each group obtained by FACS analysis (mCD45 / hCD45) in mouse bone marrow after hematopoietic stem cell transplantation.

도 3은 조혈모세포 이식 후 마우스 말초혈액에서의 FACS 분석 (mCD45/hCD45)을 통해 얻은 생착률 측정 결과를 보여주는 도이다. Figure 3 is a diagram showing the results of engraftment measurement obtained by FACS analysis (mCD45 / hCD45) in mouse peripheral blood after hematopoietic stem cell transplantation.

도 4는 조혈모세포 이식 후 마우스 말초혈액에서의 FACS 분석 (mCD45/hCD45)을 통해 얻은 각 군의 평균 생착률을 보여주는 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the average engraftment rate of each group obtained by FACS analysis (mCD45 / hCD45) in mouse peripheral blood after hematopoietic stem cell transplantation.

도 5는 조혈모세포 이식 후 마우스 말초혈액에서의 FACS 분석 (mCD45/hCD41)을 통해 얻은 생착률 측정 결과를 보여주는 도이다.Figure 5 is a diagram showing the result of engraftment rate obtained by FACS analysis (mCD45 / hCD41) in mouse peripheral blood after hematopoietic stem cell transplantation.

도 6은 조혈모세포 이식 후 마우스 말초혈액에서의 FACS 분석 (mCD45/hCD41)을 통해 얻은 각 군의 평균 생착률을 보여주는 그래프이다. Figure 6 is a graph showing the average engraftment rate of each group obtained by FACS analysis (mCD45 / hCD41) in mouse peripheral blood after hematopoietic stem cell transplantation.

도 7은 조혈모세포 이식 후 CFU 분석 (CFU-GEMM, CFU-GM, BFU-E, CFU-E)을 통해 얻은 콜로니 생성 결과를 보여주는 도이다. 7 is a diagram showing colony production results obtained through CFU analysis (CFU-GEMM, CFU-GM, BFU-E, CFU-E) after hematopoietic stem cell transplantation.

조혈모세포 (hematopoietic stem cell)는 혈액을 구성하는 적혈구, 백혈구 및 혈소판 등의 혈액세포로 분화할 수 있는 능력을 지닌 세포를 말한다. 조혈모세포는 특히 골수에서 대량으로 생산되며, 정상인의 골수 세포 중 약 1% 가량 존재한다. Hematopoietic stem cells refer to cells having the ability to differentiate into blood cells such as red blood cells, white blood cells, and platelets, which constitute blood. Hematopoietic stem cells are produced in large quantities especially in the bone marrow and present in about 1% of normal bone marrow cells.

그러나 재생불량성빈혈 (aplastic anemia)처럼 조혈모세포의 수가 부족한 경우, 백혈병 (leukemia), 골수이형성증후군 (myelodysplastic syndrome) 등과 같이 조혈모세포가 병든 경우, 항암제 투여 또는 방사선 조사 등으로 조혈모세포가 손상된 경우에는 조혈모세포가 제대로 기능을 발휘할 수 없어 혈액세포를 만들어 낼 수 없게 된다. However, if hematopoietic stem cells are insufficient, such as aplastic anemia, hematopoietic stem cells, such as leukemia, myelodysplastic syndrome, etc., hematopoietic stem cells are damaged due to chemotherapy or irradiation. The parent cell cannot function properly and cannot produce blood cells.

이러한 경우 환자의 조혈모세포를 완전히 제거한 후 정상적인 조혈모세포를 환자에게 투여하면 조혈모세포는 환자의 골수로 이동하여 생착한 후 정상 혈액세포를 다시 생산함으로써 정상적인 조혈기능을 회복하게 되는데, 이를 조혈모세포 이식 (hematopoietic stem cell transplantation)이라 한다. 조혈모세포를 제공할 수 있는 원천 재료로는 골수, 제대혈, 말초혈 등이 있고, 각각을 이용하여 조혈모세포이식을 시행할 경우, 각각을 골수이식, 제대혈이식, 말초혈이식이라고 부르기도 하며, 환자의 상태와 공여자의 가능 여부 등에 따라 종류를 결정하게 된다. 그러나, 조혈모세포이식을 시행하여도 조혈모세포가 골수로 귀향 (homing)하여 골수의 미세환경 (microenvironment)에 생착 (engraftment)해야만 이후의 정상적인 조혈과정과 각종 혈액세포 생성이 가능하며, 조혈모세포의 생착이 지연되거나 실패하면 각종 부작용, 즉, 감염, 출혈, 빈혈 등이 지속되어 이를 위해 항생제의 장기간 치료, 적혈구, 백혈구, 혈소판 수혈 등의 치료를 해야 하므로, 관련 의료 비용이 증가하며 그렇게 하여도 생착에 실패할 경우 결국 조혈모세포이식은 실패하여 환자 사망 등의 결과를 초래할 수 밖에 없다. In this case, if the hematopoietic stem cells are completely removed and the normal hematopoietic stem cells are administered to the patient, the hematopoietic stem cells migrate to the patient's bone marrow and regenerate normal blood cells to restore normal hematopoietic function. It is called hematopoietic stem cell transplantation. Source materials that can provide hematopoietic stem cells include bone marrow, umbilical cord blood, and peripheral blood. When hematopoietic stem cell transplantation is performed using each of them, each is referred to as bone marrow transplantation, cord blood transplantation, and peripheral blood transplantation. The type will depend on the condition of the donor and the availability of the donor. However, even after hematopoietic stem cell transplantation, hematopoietic stem cells return to the bone marrow and engraftment into the microenvironment of the bone marrow to allow for normal hematopoietic processes and generation of various blood cells. Delayed or unsuccessful side effects such as infection, bleeding, and anemia persist, which requires long-term treatment of antibiotics, red blood cells, white blood cells, and platelet transfusions. If unsuccessful, hematopoietic stem cell transplantation eventually fails, resulting in death of the patient.

한편, 골수유래 간엽줄기세포는 골수미세환경의 구성 세포인 골수기질세포로 분화하거나 조혈모세포의 증식과 골수로의 귀향, 생착을 도와줄 수 있는 사이토카인 및 세포외기질단백질을 생산하며, (Toksoz et al., Proc Natl Acad Sci USA 1992 89: 7350.7354., Clark et al., Ann NY Acad Sci 1995 770: 70.88., Majumdar et al., J Cell Physiol 1998 176: 57.66., Majumdar et al., J Hematother Stem Cell Res 2001 9: 841.848.), 인체에서 일회 대량 주입시 유의한 독성이 나타나지 않는 것으로 알려져 있다 (Koc et al., J Clin Oncol 2000 18: 307.316., Koc et al., Bone Marrow Transplant 2002 30: 215.222.). 이러한 골수유래 간엽줄기세포의 특성을 이용하여 최근 조혈모세포이식의 성공률을 높이기 위해 서로 다른 개체에서 분리한 골수 간엽줄기세포와 조혈모세포의 공동이식을 시도한 바 있으며 (Koc et al., Bone Marrow Transplant 2001 27: 235.239), 문헌을 통해 골수유래 간엽줄기세포가 조혈모세포의 체외증식 및 조기생착을 촉진하며, 면역반응을 억제한다는 것은 어느 정도 알려져 있다. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells, on the other hand, produce cytokines and extracellular matrix proteins that can differentiate into bone marrow stromal cells, which are the constituent cells of the bone marrow microenvironment, or help the proliferation of hematopoietic stem cells, return to bone marrow and engraftment. et al., Proc Natl Acad Sci USA 1992 89: 7350.7354., Clark et al., Ann NY Acad Sci 1995 770: 70.88., Majumdar et al., J Cell Physiol 1998 176: 57.66., Majumdar et al., J Hematother Stem Cell Res 2001 9: 841.848.), It is known that there is no significant toxicity in a single injection in humans (Koc et al., J Clin Oncol 2000 18: 307.316., Koc et al., Bone Marrow Transplant 2002) 30: 215.222.). Recently, in order to increase the success rate of hematopoietic stem cell transplantation using the characteristics of bone marrow-derived mesenchymal stem cells, a co-transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells and hematopoietic stem cells isolated from different individuals has been attempted (Koc et al., Bone Marrow Transplant 2001). 27: 235.239), it is known to some extent that bone marrow-derived mesenchymal stem cells promote in vitro proliferation and early engraftment of hematopoietic stem cells and suppress immune responses.

그러나, 지금까지의 골수 간엽줄기세포를 이용한 조혈모세포의 생착 촉진에 관한 대부분의 실험 결과는 사람의 조혈모세포를 이식할 수 있도록 면역력을 저하 시킨 동물을 대상으로 사람의 골수 간엽줄기세포를 이종 이식한 경우이며, 실제 임상에서 간엽줄기세포를 이식하여 조혈모세포 생착률을 증가시킨 경우는 자가 골수 또는 조직적합항원이 일치하는 혈연간 골수에서 유래한 간엽줄기세포를 이식한 사례에 불과하다 (HM Lazarus et al., Biology of Blood and Marrow Transplantation 2005 May;11(5):389-98.). 현재까지의 보고에 의하면 골수유래 간엽줄기세포를 이용하는 경우에는 조혈모세포 생착촉진을 위한 간엽줄기세포를 얻기 위해 조직적합항원이 일치하는 공여자의 골수를 찾아야 한다는 단점이 있다. 또한, 골수유래 간엽줄기세포의 경우 암환자 등에서 자가 골수로부터 세포를 배양하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서, 이러한 단점을 보완하기 위해 조직적합항원이 일치하지 않더라도 이식이 가능한 "universal mesenchymal stem cell"에 대한 연구가 진행 중에 있으나, 이에 대한 임상 사례는 아직 보고된 바 없다. However, most of the experiments on the promotion of engraftment of hematopoietic stem cells using bone marrow mesenchymal stem cells have been based on the heterologous transplantation of human bone marrow mesenchymal stem cells in animals with reduced immunity for transplantation of human hematopoietic stem cells. In the case of mesenchymal stem cell transplantation, the increase in hematopoietic stem cell engraftment rate in actual clinical trials is only the case of mesenchymal stem cells derived from related bone marrow with autologous bone marrow or histocompatibility antigens (HM Lazarus et al. , Biology of Blood and Marrow Transplantation 2005 May; 11 (5): 389-98.). According to the present report, when using bone marrow-derived mesenchymal stem cells, there is a disadvantage in that the donor's bone marrow matching histocompatibility antigens must be found to obtain mesenchymal stem cells for promoting hematopoietic stem cell engraftment. In addition, bone marrow-derived mesenchymal stem cells have a disadvantage in that it is difficult to culture cells from autologous bone marrow in cancer patients. Therefore, in order to make up for these drawbacks, studies on "universal mesenchymal stem cells" capable of transplantation even if the tissue-compatible antigens do not coincide are in progress, but no clinical cases have been reported.

본 발명에서는 제대혈유래 간엽줄기세포가 조혈모세포의 이식 후 조혈모세포의 생착을 촉진할 수 있음을 밝혀, 기존의 조혈모세포 이식에서 조혈모세포의 생착이 지연, 실패함으로써 생기는 문제점을 해결하고자 한다. In the present invention, it is found that umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells can promote the engraftment of hematopoietic stem cells after transplantation of hematopoietic stem cells, to solve the problems caused by delayed and failed engraftment of hematopoietic stem cells in conventional hematopoietic stem cell transplantation.

따라서, 본 발명은 제대혈유래 간엽줄기세포를 포함하는 조혈모세포 생착 촉진용 조성물을 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention is to provide a composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment including umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells.

또한, 본 발명은 조혈모세포의 이식이 필요한 환자에게 조혈모세포 및 본 조성물을 동시적 또는 순차적으로 투여하여 조혈모세포의 생착을 증진시키는 방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a method for enhancing engraftment of hematopoietic stem cells by simultaneously or sequentially administering the hematopoietic stem cells and the present composition to a patient in need of transplantation.

본 발명은 제대혈유래 간엽줄기세포를 포함하는 조혈모세포 생착 촉진용 조성물을 제공한다. The present invention provides a composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment including umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells.

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물을 조혈모세포 이식이 필요한 환자에게 조혈모세포의 투여와 동시에 또는 조혈모세포의 투여 전 또는 후에 순차적으로 투여함으로써 조혈모세포의 생착을 증진시킬 수 있다. The composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention may be enhanced by engraftment of hematopoietic stem cells by simultaneously administering hematopoietic stem cells to a patient in need of hematopoietic stem cell transplantation or sequentially before or after administration of hematopoietic stem cells.

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물과 동시에 또는 순차적으로 투여될 수 있는 조혈모세포는 혈액을 구성하는 적혈구, 백혈구 및 혈소판 등의 혈액세포로 분화할 수 있는 능력을 지닌 세포를 말한다. 본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물과 함께 사용할 수 있는 조혈모세포는 골수, 제대혈, 또는 말초혈 유래의 조혈모세포를 의미한다. 특히, 제대혈 유래의 조혈모세포는 일반적으로 조직적합항원이 완전히 일치하지 않더라도 면역거부 반응을 유발하지 않으며, 골수나 말초혈액에 비해 면역학적으로 미성숙하여 이식편대숙주반응의 정도가 경미하고, 바이러스 감염의 빈도가 낮으며, 필요한 검사를 미리 시행하여 냉동저장하였다가 필요시 즉시 공급할 수 있고, 채취도 골수에 비해 비관혈적이어(noninvasive) 안전하며, 골수보다 적은 수의 조혈모세포로도 이식에 성공하는 등 장점이 많으므로 바람직하게 이용할 수 있다. Hematopoietic stem cells that can be administered simultaneously or sequentially with the composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention refer to cells having the ability to differentiate into blood cells such as red blood cells, white blood cells and platelets constituting blood. Hematopoietic stem cells that can be used with the composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention means hematopoietic stem cells derived from bone marrow, umbilical cord blood, or peripheral blood. In particular, umbilical cord blood-derived hematopoietic stem cells generally do not cause an immune rejection reaction even if the histocompatibility antigens do not match completely, and are immunologically immature compared to bone marrow or peripheral blood, resulting in a slight degree of graft versus host reaction. The frequency is low, the necessary tests can be performed in advance, frozen storage, and can be supplied immediately when needed. The harvest is also noninvasive compared to the bone marrow, and successful transplantation with fewer hematopoietic stem cells than the bone marrow. Since there are many advantages, it can use preferably.

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물에서, 간엽줄기세포의 기원 조직인 제대혈은 태반과 태아를 연결하는 탯줄(제대)의 제대정맥으로부터 채취된 혈액으로 정의된다.In the composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention, umbilical cord blood, which is a tissue of mesenchymal stem cells, is defined as blood collected from the umbilical vein of the umbilical cord (umbilical cord) connecting the placenta and the fetus.

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물의 세포성분 중, 제대혈로부터 분리한 간엽줄기세포는 전형적인 골수기질세포 (bone marrow stromal cells)와 달리 다분화능 (multipotent)을 가지므로, 적절한 분화 조건 하에서 뼈, 연골, 지방조직, 근육, 건 등과 같은 간엽조직으로 분화될 수 있다. 또한, 제대혈유래 간엽줄기세포는 자가복제 (self-renewal)하는 능력이 있으므로, 적절한 조건 하에서 미분화 상태로 대량 증식할 수 있는 세포이다. 또한, 제대혈유래 간엽줄기세포는 성숙한 성체 조직인 골수, 지방, 근육, 피부 등의 일반 간엽조직으로부터 분리된 간엽줄기세포에 비해 발생단계상 미성숙 개체로부터 얻은 세포이므로 세포의 증식 및 분화 능력이 훨씬 우수하다.Among the cell components of the composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention, mesenchymal stem cells isolated from umbilical cord blood have multipotent unlike typical bone marrow stromal cells, and thus, bone, cartilage under appropriate differentiation conditions. It can be differentiated into mesenchymal tissues such as adipose tissue, muscle, tendons, and the like. In addition, since cord blood-derived mesenchymal stem cells have the ability to self-renewal, they are cells that can proliferate in undifferentiated state under appropriate conditions. Umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells are obtained from immature individuals in developmental stages compared to mesenchymal stem cells isolated from normal mesenchymal tissues such as bone marrow, fat, muscle, and skin, which are mature adult tissues. .

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물에 포함되는 제대혈 유래의 세포성분은 그 기원 조직의 채취 및 획득 과정에 있어서, 출산시 천연적으로 발생하는 부산물인 제대혈을 이용한다는 점에서 여러 차례의 수술을 필요로 하는 골수 등의 일반간엽조직보다 채취가 훨씬 용이하고, 더욱이 제대혈은 골수이식에 비해 보관산업이 활성화되어 이미 구축된 인프라를 통하여 공여자를 구하는 것도 용이하다.Cord blood-derived cell components included in the composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention require multiple operations in that the cord blood, which is a by-product naturally occurring in childbirth, is used in the collection and acquisition of the tissue of origin. It is much easier to collect than normal mesenchymal tissue such as bone marrow. Moreover, cord blood is easier to obtain donors through the infrastructure already established and activated than the bone marrow transplant.

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물에 포함되는 제대혈유래의 세포성분은 조직이나 장기이식에서 거부반응을 일으키는 가장 중요한 원인인 조직적합항원 HLA-DR (class II)이 발현되지 않는 세포이므로, 기존의 이식수술시 문제가 되는 거부 반응 등의 면역반응을 유발하지 않거나 최소화할 수 있어, 자가유래 제대혈은 물론 타가유래 제대혈 또한 사용할 수 있다.Umbilical cord blood-derived cell components included in the composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention are cells that do not express histocompatibility antigen HLA-DR (class II), which is the most important cause of rejection in tissue or organ transplantation, Implantation can be minimized by minimizing or minimizing immune responses, such as rejection, which can be a problem during transplantation.

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물은 조혈모세포의 이식을 필요로 하 는 환자의 치료를 위해 이용될 수 있으며, 구체적으로는 급성 백혈병, 만성 백혈병, 골수이형성 증후군, 림프종, 다발성 골수종, 생식세포 종양, 유방암, 난소암, 소세포폐암, 신경아세포종양 등과 같은 고형종양, 재생불량성 빈혈, 적혈구병증, 고셔씨병, 헌터 증후군, ADA 효소결핍증, Wiskot-Aldrich 증후군 등과 같은 면역질환, 각종 대사 질환 및 류마티스 관절염, 전신성홍반성 낭창, 다발성 경화증 등과 같은 자가면역질환을 앓는 환자에도 이식될 수 있다. 또한 항암제 투여 또는 방사선 조사로 인해 조혈모세포가 손상된 환자에도 이식될 수 있다. 즉, 조혈모세포의 손상, 부족, 질병 등으로 인해 조혈모세포이식이 필요한 어떠한 질병에 대해서도 조혈모세포 생착 촉진을 위해 사용할 수 있다. Composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention can be used for the treatment of patients in need of transplantation of hematopoietic stem cells, specifically, acute leukemia, chronic leukemia, myelodysplastic syndrome, lymphoma, multiple myeloma, germ cell tumor Solid tumors, such as breast cancer, ovarian cancer, small cell lung cancer, neuroblastoma tumors, aplastic anemia, erythremia, Gaucher's disease, Hunter's syndrome, ADA enzyme deficiency, Wiskot-Aldrich syndrome, immune diseases such as various metabolic diseases and rheumatoid arthritis, It can also be implanted in patients with autoimmune diseases such as systemic lupus erythematosus, multiple sclerosis and the like. It can also be transplanted into patients with hematopoietic stem cells damaged by chemotherapy or radiation. That is, it can be used to promote hematopoietic stem cell engraftment for any disease requiring hematopoietic stem cell transplantation due to damage, deficiency, disease, etc. of hematopoietic stem cells.

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물은 물 및 세포성분을 현탁하기 위한 배지를 포함한다. 예를 들어, RPMI 1640 (Roswell Park Memorial Institute 1640), DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), α-MEM (alpha-Minimum Essential Medium), McCoy's 5A 배지, Eagle's basal 배지, CMRL 1066 (Connaugh Medical Research Laboratories 1066), Glasgow 최소필수 배지, Ham's nutrient mixtures 배지, IMDM (Iscove's Modified Dulbecco's Medium), Liebovitz' L-15 배지 등 일반적으로 사용되는 세포배양용 배지는 모두 가능하다. The composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention includes a medium for suspending water and cellular components. For example, RPMI 1640 (Roswell Park Memorial Institute 1640), DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), α-MEM (alpha-Minimum Essential Medium), McCoy's 5A medium, Eagle's basal medium, CMRL 1066 (Connaugh Medical Research Laboratories 1066) Commonly used cell culture media such as Glasgow Minimum Essential Medium, Ham's nutrient mixtures medium, Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM), and Liebovitz 'L-15 medium are all possible.

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물에는 필요에 따라 한 가지 이상의 보조성분을 첨가할 수 있는데, 태아 송아지, 말 또는 사람 등의 혈청을 비롯하여, 알부민 (albumin) 등의 혈청 혹은 혈장 내 성분, 덱스트란 40 (dextran 40), 생리식염수 등의 주사액, 미생물의 오염을 막기 위한 페니실린 G (penicillin G), 스트 렙토마이신 설페이트 (streptomycin sulfate), 젠타마이신 (gentamycin) 등의 항생제 및 암포테리신 B (amphotericin B), 니스타틴 (nystatin) 등의 항진균제 중 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.One or more accessory ingredients may be added to the composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment according to the present invention, including serum of fetal calf, horse or human, serum or plasma components such as albumin (albumin), and dextran. 40 (dextran 40), injection solutions such as saline, penicillin G to prevent microbial contamination, antibiotics such as streptomycin sulfate and gentamycin, and amphotericin B ) And one or more selected antifungal agents such as nystatin.

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물에서 사용되는 세포 성분의 원료인 제대혈을 채취하는 방법 및 간엽줄기세포를 제대혈로부터 분리하는 방법은 다음과 같다.Method for collecting cord blood, which is a raw material of cellular components used in the composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention, and a method for separating mesenchymal stem cells from cord blood is as follows.

제대혈 채취는, 정상질식분만의 경우, 출산 후 자궁 내에 아직 태반이 남아있는 상태에서 밖으로 만출된 제대정맥으로부터 채취하거나, 또는 제왕절개의 경우에는 출산 후 태반 역시 자궁 밖으로 만출된 상태에서 제대정맥으로부터 채취하여 시행된다. Umbilical cord blood collection may be obtained from the umbilical vein, which has been left out of the uterus after birth, in the case of normal vaginal delivery, or from the umbilical vein, with the placenta also delivered out of the uterus in the case of cesarean section. Is implemented.

본 발명에서 출산 후 자궁 밖으로 만출된 제대정맥으로부터 제대혈을 채취할 때는, 신생아가 태어난 후 태반과 태아를 연결하고 있던 제대정맥으로부터 무균적 조작법에 의해 채취한다. 이때 출산 후 자궁에서 태반박리가 일어나기 전에 제대혈을 채취하거나, 또는 태반박리가 일어난 후 체외에서 제대혈을 채취하는 두 가지 방법 모두 사용할 수 있다. 제왕절개의 경우에는 태반박리가 일어난 후 체외에서 제대혈을 채취하는 방법을 사용한다.In the present invention, when the cord blood is collected from the umbilical vein extracted from the uterus after delivery, the umbilical vein is collected from the umbilical vein connecting the placenta and the fetus after birth. The umbilical cord blood may be collected from the uterus after birth or before umbilical cord detachment occurs. In the case of cesarean section, placenta umbilical cord blood is collected after placental detachment.

제대정맥을 확보한 후, 채취침을 이용하여 항응고제가 함유된 제대혈 채취백(주머니)에 제대혈을 채취한다. After securing the umbilical vein, the cord blood is collected in a cord blood collection bag (bag) containing anticoagulant using a sampling needle.

상기와 같이 채취된 제대혈을 원심분리하여 혈장성분을 제거하고, 단핵세포 (mononuclear cell)층을 얻어 분리된 단핵세포를 조혈모세포를 포함한 미성숙 조혈 세포 (immature hematopoietic cells)에 대한 일반적인 마커인 CD34 항체와 반응시켜 CD34 양성 세포를 분리해 이를 조혈모세포의 성분으로 이용할 수 있다. By removing the plasma components by centrifuging the cord blood collected as described above, and obtaining a mononuclear cell layer, the isolated mononuclear cells are isolated from CD34 antibodies, which are common markers for immature hematopoietic cells, including hematopoietic stem cells. In response, CD34 positive cells can be isolated and used as a component of hematopoietic stem cells.

제대혈로부터 간엽줄기세포를 분리ㆍ배양하는 방법은 대한민국 등록특허 0489248호의 방법을 비롯하여 기존에 사용되어 온 방법은 모두 사용할 수 있으며 (Pittinger MF, Mackay AM, et al. Science 1999; 284: 143-7., Lazarus HM, Haynesworth SE, et al. Bone Marrow Transplant 1995; 16: 557-64.), 그 중 한 예를 들면 다음과 같다.Separation and culture of mesenchymal stem cells from umbilical cord blood can be used, including the methods of Korean Patent No. 0489248 (Pittinger MF, Mackay AM, et al. Science 1999; 284: 143-7. , Lazarus HM, Haynesworth SE, et al. Bone Marrow Transplant 1995; 16: 557-64.), For example:

채취된 제대혈을 원심분리하여 단핵세포들을 분리한 후, 수차례 세척하여 이물질을 제거한다. 세척 후 적절한 밀도로 단핵세포들을 배양용기에 심어 배양하면 단일층을 이루면서 세포들이 증식하는데 이 중 위상차현미경으로 관찰되는 모양이 균일 (homogeneous)하면서, 방추형 (spindle)의 긴 형태의 세포들의 집락(colony) 형태로 증식하는 세포가 간엽줄기세포이다. 이후 세포가 배지를 적당하게 채울 정도로 자라게 되면 계대배양을 실시하여, 필요한 만큼의 세포수가 될 때까지 증식시킨다. The collected cord blood is centrifuged to separate mononuclear cells, and then washed several times to remove foreign substances. After washing, the mononuclear cells are planted in a culture vessel at an appropriate density and cultured to form a monolayer. Among them, the colony of long-shaped spindle cells is homogeneous and homogeneous as observed by a phase contrast microscope. The cells that proliferate in) form mesenchymal stem cells. Subsequently, when cells grow to the appropriate level, medium is cultured and grown until the required number of cells is reached.

상기한 방법에 의해 분리배양된 간엽줄기세포는 곧바로 이식에 사용할 수도 있으며, 냉동보관하였다가 필요한 시기에 해동한 후 다시 그대로 혹은 증식시켜 사용할 수도 있다.The mesenchymal stem cells isolated and cultured by the above method may be used for transplantation immediately, and may be frozen or stored and thawed at a necessary time, and then used again or expanded.

또한, 본 발명은 조혈모세포의 이식이 필요한 환자에게 조혈모세포 및 본 조성물을 동시적 또는 순차적으로 투여하여 조혈모세포의 생착을 증진시키는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for enhancing engraftment of hematopoietic stem cells by simultaneously or sequentially administering the hematopoietic stem cells and the composition to a patient in need thereof.

여기에서 "조혈모세포의 이식이 필요한 환자"는 이에 제한되는 것은 아니나 급성 백혈병, 만성 골수성 백혈병, 골수이형성 증후군, 림프종, 다발성 골수종, 생식세포 종양, 유방암, 난소암, 소세포폐암, 신경아세포종양 등과 같은 고형종양, 재생불량성 빈혈, 적혈구병증, 고셔씨병, 헌터 증후군, ADA 효소결핍증, Wiskot-Aldrich 증후군 등과 같은 면역질환, 각종 대사 질환 및 류마티스 관절염, 전신성 홍반성 낭창, 다발성 경화증 등과 같은 자가면역질환 등을 앓고 있는 환자, 항암제 투여 또는 방사선 조사 등으로 조혈모세포가 손상된 환자 등, 조혈모세포의 이식이 필요한 모든 환자를 말한다. Here, "patients requiring hematopoietic stem cell transplantation" include, but are not limited to, acute leukemia, chronic myeloid leukemia, myelodysplastic syndrome, lymphoma, multiple myeloma, germ cell tumors, breast cancer, ovarian cancer, small cell lung cancer, neuroblastoma tumors, and the like. Immune diseases such as solid tumors, aplastic anemia, erythrocytosis, Gaucher's disease, Hunter syndrome, ADA enzyme deficiency, Wiskot-Aldrich syndrome, various metabolic diseases and autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, and multiple sclerosis Any patient who needs transplantation of hematopoietic stem cells, such as a patient suffering from, or a patient whose hematopoietic stem cells have been damaged due to chemotherapy or irradiation.

본 발명에 따라, 제대혈유래 간엽줄기세포를 포함하는 본 조성물은 조혈모세포의 생착을 촉진시키기 위해 조혈모세포와 동시에 또는 조혈포세포의 이식 전 혹은 후에 환자에게 투여될 수 있다. According to the present invention, the composition comprising umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells may be administered to a patient at the same time as hematopoietic stem cells or before or after transplantation of hematopoietic cells to promote engraftment of hematopoietic stem cells.

본 발명에 있어서, 조혈모세포 및 간엽줄기세포는 통상적인 세포치료제의 투여방법에 따라 생체 내로 투여될 수 있다. 바람직하게는 정맥 내로 투여되거나 직접 골수에 투여될 수 있다.In the present invention, hematopoietic stem cells and mesenchymal stem cells may be administered in vivo according to a conventional method for administering cell therapy. Preferably it can be administered intravenously or directly to the bone marrow.

본 조성물의 투여량은 원하는 효과에 따라 변화될 것임은 당업자에게 자명하다. 투여될 최적의 투여량은 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있으며, 질환의 종류, 중증도, 환자의 연령, 체중, 건강상태, 성별, 식이 및 투여 시간, 투여 경로, 치료기간, 동시 사용되는 약물 등의 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. It will be apparent to those skilled in the art that the dosage of the composition will vary depending on the desired effect. The optimal dosage to be administered can be readily determined by one skilled in the art and includes a variety of conditions, including the severity, severity, age, weight, health status, sex, diet and time of administration, route of administration, duration of treatment, and concurrent drug use. It can be adjusted according to the factor.

바람직하게는 조혈모세포의 1회 이식 시 조혈모세포는 0.1×106~2.0×107 세 포/㎏, 제대혈유래 간엽줄기세포는 0.02×106~2.0×108 세포/㎏의 용량으로 투여한다.Preferably, hematopoietic stem cells are administered at a dose of 0.1 × 10 6 to 2.0 × 10 7 cells / kg and cord blood-derived mesenchymal stem cells at a dose of 0.02 × 10 6 to 2.0 × 10 8 cells / kg. .

본 발명의 조혈모세포 생착 촉진용 조성물과 동시에 또는 순차적으로 조혈모세포를 투여하는 경우 조혈모세포와 제대혈유래 간엽줄기세포의 투여 비율은 1:0.2 내지 1:10이 바람직하며, 1:0.5 내지 1:5가 보다 바람직하다. 조혈모세포의 생착을 최대한 촉진시킬 수 있는 조혈모세포와 제대혈유래 간엽줄기세포의 투여 비율은 환자에 따라 달라질 수 있으며, 이는 조혈모세포의 이식에 풍부한 경험을 가진 의사에 의해 적절히 조절될 수 있다. When the hematopoietic stem cells and the umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells are administered at the same time or sequentially with the composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment of the present invention, the ratio of 1: 0.2 to 1:10 is preferred, and 1: 0.5 to 1: 5. Is more preferable. The ratio of hematopoietic stem cells and umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells that can promote the engraftment of hematopoietic stem cells may vary depending on the patient, and may be appropriately controlled by a doctor who has rich experience in transplantation of hematopoietic stem cells.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is defined only by the scope of the claims.

실시예Example

하기 실시예에서는 동물모델 실험을 통해 제대혈유래 간엽줄기세포가 조혈모세포의 생착을 촉진하는지 그 유효성을 평가하고자 하였다. 동물모델로는 유전적으로 면역계열의 일부가 결손되어 생착 및 면역관련 연구의 주 모델로 사용되는 8주 령의 NOD/SCID 마우스를 Jackson Laboratory (Marine, USA)에서 구입하여 사용하였다. 조혈모세포와 제대혈유래 간엽줄기세포는 메디포스트(주)에서 제조한 것을 사용하였다. 골수유래 간엽줄기세포는 미국 Cambrex사 (Walkersville, MD, USA)로부터 구입하여 사용하였다. In the following examples, it was intended to evaluate the effectiveness of umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells to promote engraftment of hematopoietic stem cells through animal model experiment. As an animal model, 8-week-old NOD / SCID mice, which are genetically deficient in a part of the immune system and used as a main model for engraftment and immunity-related studies, were purchased from Jackson Laboratory (Marine, USA). Hematopoietic stem cells and umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells were prepared by MediPost. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells were purchased from Cambrex, USA (Walkersville, MD, USA).

모든 시험결과는 평균치와 표준편차를 사용하여 나타냈으며, 각 군 간의 통계적 비교는 ANOVA를 사용하였고, 대조군과 비교하여 5% 유의수준에서 유의성을 검증하였다.All test results were expressed using mean and standard deviation, and statistical comparison between each group was ANOVA, and the significance was verified at 5% significance level compared to the control group.

조혈모세포의 분리Isolation of Hematopoietic Stem Cells

제대혈을 50㎖ conical tube에 옮긴 후, 3000 rpm에서 30분간 원심분리하였다. 혈장성분을 제거하고, buffy coat 층을 새로운 튜브에 옮긴 후, 동량의 PBS (2% FBS, 2mM EDTA 포함)를 넣어 현탁하고, 이 현탁액을 15㎖ 히스토팩 (histopaque) 위에 조심스럽게 올리고, 400×g로 40분간 원심분리하였다. 혈장성분을 제거하고, 단핵세포층을 새로운 튜브에 옮기고, PBS로 세척하였다 (200×g, 10분). 세포 펠렛에 적혈구 용해 완충액을 넣어 15분간 반응시킨 후, 원심 분리하여 완충액을 제거하고, 다시 PBS로 세척하였다 (200×g, 10분). 분리된 단핵세포 1×108 개를 300㎕ PBS에 현탁하고, Fc 차단 항체 100㎕를 첨가하였다. 자성구슬 (magnetic bead)이 부착된 CD34 항체 100㎕를 첨가하고, 4℃에서 30분간 반응시켰다. PBS로 세척하고 (1200 rpm, 5분), 5㎖ PBS에 현탁 후, autoMACS를 이용해 CD34 양성 세포를 분리하였다. 분리된 CD34 양성 세포의 수를 계수하고 조혈모세포 이식 단계에 이용하였다. Umbilical cord blood was transferred to a 50 ml conical tube and centrifuged at 3000 rpm for 30 minutes. Plasma is removed, the buffy coat layer is transferred to a new tube, and then suspended in an equal amount of PBS (2% FBS with 2 mM EDTA), and the suspension is carefully placed on a 15 ml histopaque, 400 × Centrifuged in g for 40 minutes. Plasma components were removed, the monocyte layer was transferred to a new tube, and washed with PBS (200 × g, 10 minutes). After erythrocyte lysis buffer was added to the cell pellet for 15 minutes, the cells were centrifuged to remove the buffer and washed with PBS again (200 × g, 10 minutes). 1 × 10 8 isolated mononuclear cells were suspended in 300 μl PBS and 100 μl of Fc blocking antibody was added. 100 µl of a CD34 antibody with magnetic beads was added and allowed to react at 4 ° C for 30 minutes. Washed with PBS (1200 rpm, 5 min), suspended in 5 ml PBS, and isolated CD34 positive cells using autoMACS. The number of isolated CD34 positive cells was counted and used for the hematopoietic stem cell transplantation step.

간엽줄기세포의 준비Preparation of Mesenchymal Stem Cells

-196℃에 보관되었던 골수유래 또는 제대혈유래 간엽줄기세포 (4계대)를 해동 후, 175cm2 플라스크에서 10% 우태아 혈청이 포함된 α-MEM 배지를 첨가하여 배양하였다. 37℃, 5% CO2 조건 하에서 세포가 자라면, 0.25% 트립신-EDTA를 처리하여 세포를 배양 플라스크로부터 분리하고, 계수 후 조혈모세포 이식 단계에 이용하였다.Bone marrow-derived or umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells (four passages) stored at −196 ° C. were thawed and cultured by adding α-MEM medium containing 10% fetal bovine serum in a 175 cm 2 flask. Once the cells grew under 37 ° C., 5% CO 2 conditions, the cells were separated from the culture flasks by treatment with 0.25% trypsin-EDTA and used for the hematopoietic stem cell transplantation step after counting.

조혈모세포 이식Hematopoietic Stem Cell Transplantation

조혈모세포를 NOD/SCID 마우스에 이식하기 4~6 시간 전 우리당 마우스를 3마리씩 넣고, 준치사 방사선조사 (sublethal irradiation) 수준인 300 cGy로 방사선 조사를 수행하여, NOD/SCID 마우스의 자가 조혈모세포에 손상을 주었다. 방사선 조사 4시간 후 시험동물들을 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이 G1: RPMI 배지 (phenol red-free)만을 투여한 군 (대조군, 2마리), G2: 조혈모세포를 투여한 군 (4마리), G3: 조혈모세포와 골수유래 간엽줄기세포를 투여한 군 (4마리), 및 G4: 조혈모세포와 제대혈유래 간엽줄기세포를 투여한 군 (4마리)로 나누고, 미정맥을 통해 시험물질을 투여하였다.Four to six hours before transplantation of hematopoietic stem cells into NOD / SCID mice, three mice per urine were injected and irradiated at 300 cGy, a sublethal irradiation level, to autologous hematopoietic stem cells of NOD / SCID mice. Damaged. After 4 hours of irradiation, the animals were treated with G1: RPMI medium (phenol red-free) only (control, 2), G2: group with hematopoietic stem cells (4), as shown in Table 1. G3: Hematopoietic stem cells and bone marrow-derived mesenchymal stem cells (4 mice) and G4: hematopoietic stem cells and cord blood-derived mesenchymal stem cells (4 mice) were divided into four groups, and the test substance was administered through the microvenous vein. .

[표 1] TABLE 1

group 투여경로Route of administration 투여용량 (cells/head)Dosage (cells / head) 마리수Marisu G1 부형제 대조군G1 excipient control 미정맥Vein Vein 00 22 G2 시험군G2 test group 미정맥Vein Vein 제대혈 조혈모세포 5x104 cellsUmbilical Cord Blood Stem Cells 5x10 4 cells 44 G3 시험군G3 test group 미정맥Vein Vein 제대혈 조혈모세포 5x104 cells + 골수유래 간엽줄기세포 2.5x105 cellsUmbilical cord blood hematopoietic stem cells 5x10 4 cells + bone marrow-derived mesenchymal stem cells 2.5x10 5 cells 44 G4 시험군 G4 test group 미정맥Vein Vein 제대혈 조혈모세포 5x104 cells + 제대혈유래 간엽줄기세포 2.5x105 cellsUmbilical cord blood stem cells 5x10 4 cells + Umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells 2.5x10 5 cells 44

조혈모세포 이식의 결과 분석Outcome Analysis of Hematopoietic Stem Cell Transplantation

시험물질 투여 후 10주까지 조혈모세포의 이식 결과를 관찰하였다. 관찰기간 중 주 5회 이상 일반상태의 변화, 운동성, 외관, 자율신경 등의 일반증상을 관찰하고 사망동물의 유무를 파악하였으며, 시험동물의 체중은 각각 군 분리시 및 관찰기간 중 주 2회 측정하였다.The transplantation result of hematopoietic stem cells was observed until 10 weeks after administration of the test substance. General symptoms such as changes in general status, motility, appearance, and autonomic nerves were observed at least five times a week during the observation period, and the presence or absence of dead animals was measured. It was.

조혈모세포 이식의 성과를 판단하기 위해, FACS 분석을 통해 전체 세포군에서 발현되는 사람유래 혈액세포항원을 분석하여 생착률(%)을 확인하였으며, 각 군별로 세포이식 후 골수를 채취하여 CFU (colony forming unit) 분석을 수행하였다.In order to determine the outcome of hematopoietic stem cell transplantation, the engraftment rate (%) was confirmed by analyzing human-derived blood cell antigens expressed in all cell groups through FACS analysis.CFU (colony forming unit) was obtained by collecting bone marrow after cell transplantation. ) Analysis was performed.

FACS 분석FACS analysis

10주간 SPF (specific pathogen free) 시설에서 무균상태로 유지된 마우스로부터 경골 및 대퇴골에서 골수를, 하대정맥에서 말초혈액을 채취하였다.Bone marrow was collected from the tibia and femur and peripheral blood from the inferior vena cava from mice maintained aseptically for 10 weeks in a SPF (specific pathogen free) facility.

채취된 골수는 2% 우태혈청이 함유된 PBS (2% FBS-PBS)로 1회 세척 후, 적혈구 용해 완충액을 첨가하여 상온에서 15분간 적혈구를 파괴하고 2% FBS-PBS로 1회 세척하였다. The collected bone marrow was washed once with PBS (2% FBS-PBS) containing 2% fetal bovine serum, and then erythrocytes were destroyed at room temperature for 15 minutes by adding erythrocyte lysis buffer and washed once with 2% FBS-PBS.

FACS를 이용한 면역염색을 하기 위해서 튜브당 5×105 세포를 100㎕에 현탁한 후, 분석하고자 하는 항체를 지시된 양만큼 넣고 4℃에서 30분간 반응시켰다 (FITC-mCD45/PE-hCD45, hCD41). In order to immunostain using FACS, 5 × 10 5 cells per tube were suspended in 100 μl, and the antibody to be analyzed was added in the indicated amount and reacted at 4 ° C. for 30 minutes (FITC-mCD45 / PE-hCD45, hCD41). ).

채취된 말초혈액의 분석을 위해서는 혈액 75㎕에 골수 샘플에 첨가된 동일한 양의 항체를 반응시킨 후, 2㎖의 적혈구 용해 완충액으로 상온에서 15분간 적혈구를 파괴하였고, 이후의 과정은 골수샘플 취급과정과 동일하였다.For analysis of the collected peripheral blood, 75 μl of blood was reacted with the same amount of antibody added to the bone marrow sample, and then erythrocytes were destroyed for 15 minutes at room temperature with 2 ml of erythrocyte lysis buffer. Was the same as

2% FBS-PBS 2㎖을 넣고 세척한 후, 원심분리 (1500rpm, 5분)하여 상층액을 제거하였다. 4% PFA (파라포름알데히드) 250㎕를 넣고 가볍게 섞어준 후, FACS를 이용하여 분석하였다. 2 ml of 2% FBS-PBS was added and washed, followed by centrifugation (1500 rpm, 5 minutes) to remove the supernatant. 250 μl of 4% PFA (paraformaldehyde) was added, mixed lightly, and analyzed using FACS.

① 마우스 골수에서의 생착률 측정 결과 (mCD45/hCD45)① Result of engraftment rate in mouse bone marrow (mCD45 / hCD45)

각 마우스의 골수로부터 세포를 분리하여 hCD45 (human CD45)에 대한 단일클론항체를 이용하여 생착률을 측정한 결과, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 조혈모세포만 투여한 시험군에서는 1.77%, 조혈모세포와 골수유래 간엽줄기세포를 투여한 시험군에서는 9.46%, 그리고 조혈모세포와 제대혈유래 간엽줄기세포를 투여한 시험군에서는 13.06%로 나타났다 (각각의 평균값). 골수 또는 제대혈유래 간엽줄기세포를 조혈모세포와 함께 이식한 경우, 조혈모세포만 단독으로 이식한 군보다 마우스 골수에서 생착률의 증가를 보였고, 제대혈유래 간엽줄기세포가 골수유래 간엽줄기세포 이식군보다 생착률을 더 증가시키는 경향을 확인하였다. 각 군에서 분석한 평 균 생착률은 도 2의 그래프와 같다. As a result of measuring the engraftment rate using the monoclonal antibody against hCD45 (human CD45) by separating the cells from the bone marrow of each mouse, as shown in FIG. 1, 1.77% in the test group administered only hematopoietic stem cells, hematopoietic stem cells And bone marrow-derived mesenchymal stem cells treated with 9.46%, and hematopoietic stem cells and cord blood-derived mesenchymal stem cells treated with 13.06% (mean values). When bone marrow or umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells were transplanted with hematopoietic stem cells, engraftment rate was increased in mouse bone marrow than group that only transplanted hematopoietic stem cells alone, and umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells showed higher engraftment rate than bone marrow-derived mesenchymal stem cell transplant group. The tendency to further increase was confirmed. Mean engraftment rate analyzed in each group is shown in the graph of FIG.

② 마우스 말초혈액에서의 생착률 측정 결과 (mCD45/hCD45)② Result of measurement of engraftment rate in peripheral blood of mouse (mCD45 / hCD45)

각 마우스의 혈액에서 세포를 분리하여 hCD45 (human CD45)에 대한 단일클론항체를 이용하여 생착률을 측정한 결과, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 부형제 대조군에서는 0.19%, 조혈모세포만 투여한 시험군에서는 0.24%, 조혈모세포와 골수유래 간엽줄기세포를 투여한 시험군에서는 0.40%, 그리고 조혈모세포와 제대혈유래 간엽줄기세포를 투여한 시험군에서는 0.29%로 나타났다 (각각의 평균값). 조혈모세포 단독이식군이나 골수 또는 제대혈유래 간엽줄기세포와 조혈모세포를 동시 이식한 경우 모두 1% 미만의 생착률이 관찰되어 통계적인 유의성은 없었다. 각 군에서 분석한 말초혈액에서의 평균 생착률은 도 4의 그래프와 같다. As a result of measuring the engraftment rate using a monoclonal antibody against hCD45 (human CD45) by separating the cells from the blood of each mouse, as shown in FIG. 3, 0.19% in the excipient control group, and only the hematopoietic stem cells were administered. 0.24% in the test group, 0.40% in the test group administered with hematopoietic stem cells and bone marrow-derived mesenchymal stem cells, and 0.29% in the test group administered with hematopoietic stem cells and cord blood-derived mesenchymal stem cells (mean values). The engraftment rate was less than 1% in both hematopoietic stem cell transplantation alone or bone marrow or cord blood-derived mesenchymal stem cells and hematopoietic stem cells. Mean engraftment rate in peripheral blood analyzed in each group is shown in the graph of FIG.

③ 마우스 말초혈액에서의 혈소판 생성능력 분석 결과 (mCD45/hCD41)③ Analysis of platelet production ability in peripheral blood of mouse (mCD45 / hCD41)

각 마우스의 혈액에서 세포를 분리하여 hCD41 (human CD41)에 대한 단일클론항체를 이용하여 혈소판 생성능력을 측정한 결과, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 부형제 대조군에서는 0.05%, 조혈모세포만 투여한 시험군에서는 0.18%, 조혈모세포와 골수유래 간엽줄기세포를 투여한 시험군에서는 0.98%, 그리고 조혈모세포와 제대혈유래 간엽줄기세포를 투여한 시험군에서는 0.44%로 나타났다 (각각의 평균값). As a result, the cells were isolated from blood of each mouse, and platelet production capacity was measured using a monoclonal antibody against hCD41 (human CD41). As shown in FIG. 5, 0.05% of the excipient control group was administered only with hematopoietic stem cells. 0.18% in the group, 0.98% in the test group administered with hematopoietic stem cells and bone marrow-derived mesenchymal stem cells, and 0.44% in the test group administered with hematopoietic stem cells and cord blood-derived mesenchymal stem cells (mean values).

조혈모세포 단독이식군이나 골수 또는 제대혈유래 간엽줄기세포와 조혈모세포를 동시 이식한 경우 모두 1% 미만의 생착률이 관찰되어 통계적인 유의성은 없었다. 각 군에서 분석한 말초혈액에서의 평균 생착률은 도 6의 그래프와 같다. The engraftment rate was less than 1% in both hematopoietic stem cell transplantation alone or bone marrow or cord blood-derived mesenchymal stem cells and hematopoietic stem cells. Average engraftment rate in peripheral blood analyzed in each group is as shown in the graph of FIG.

CFU (colony forming unit) 분석 (CFU-GEMM (CFU-granulocyte, erythrocyte, macrophage, megakaryocyte), CFU-GM (CFU-granulocyte, macrophage), BFU-E (burst forming unit-erythrocyte), CFU-E (CFU-erythrocyte))CFU (colony forming unit) analysis (CFU-GEMM (CFU-granulocyte, erythrocyte, macrophage, megakaryocyte), CFU-GM (CFU-granulocyte, macrophage), BFU-E (burst forming unit-erythrocyte), CFU-E (CFU-E) -erythrocyte))

시험물질 투여 10주 후, 각 개체로부터 골수를 채취하여 colony forming unit assay를 수행하였다. 상기 채취한 샘플의 일부 (5×105 세포)를 300㎕ IMDM에 현탁하여, 메틸셀룰로우스 (methyl cellulose) 배지에 분주한 후, 14일간 배양하였다. 14일 후, 형성된 콜로니는 광학현미경 하에서 40배 배율로 관찰하여 계수하였다. Ten weeks after administration of the test substance, bone marrow was collected from each subject and colony forming unit assay was performed. A part of the collected sample (5 × 10 5 cells) was suspended in 300 μl IMDM, aliquoted into methyl cellulose medium, and then cultured for 14 days. After 14 days, the formed colonies were counted by observing at 40 times magnification under an optical microscope.

전체 5×105 세포를 CFU 분석에 사용한 결과, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 14일 후 형성된 콜로니는 20개 이하로 관찰되었는데, 골수 또는 제대혈 간엽줄기세포를 동시이식한 군에서 콜로니가 더 많이 관찰되는 경향을 보였다. As a result of using the whole 5 × 10 5 cells in the CFU analysis, as shown in FIG. 7, 20 colonies formed after 14 days were observed, and more colonies were found in the group transplanted with bone marrow or cord blood mesenchymal stem cells. It showed a tendency to be observed a lot.

FACS 및 CFU 분석의 평가Evaluation of FACS and CFU Assays

시험군의 투여 10주 후 결과에서 시험동물 개체 간에 생착률의 차이가 관찰되었다. 그러나, 조혈모세포를 단독으로 투여한 군보다 골수 또는 제대혈유래 간엽줄기세포를 조혈모세포와 함께 투여한 군에서 조혈모세포의 생착률이 증가하는 것으로 관찰되었으며, 특히 도 2에서 보는 바와 같이 제대혈유래 간엽줄기세포를 이식한 군에서 생착률이 가장 높아졌다. After 10 weeks of administration of the test group, differences in engraftment rates were observed among test animal subjects. However, the engraftment rate of hematopoietic stem cells was increased in the group in which bone marrow or umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells were administered together with the hematopoietic stem cells, compared with the group administered with hematopoietic stem cells alone. The engraftment rate was highest in the group transplanted.

본 발명에 따른 제대혈유래 간엽줄기세포를 포함하는 조혈모세포 생착 촉진용 조성물은 제대혈유래 간엽줄기세포를 이용하여 조혈모세포의 생착을 촉진함으로써, 지금까지 조혈모세포 이식 시 조혈모세포의 생착이 지연되거나 실패함으로써 발생하는 부작용인 감염, 출혈, 빈혈 등의 부작용을 최소화하거나 방지하고, 관련 의료 비용을 감소시키며, 조혈모세포이식의 성공률을 높이는 것을 가능하게 한다. The composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment including umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells according to the present invention promotes engraftment of hematopoietic stem cells using umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells, thereby delaying or failing engraftment of hematopoietic stem cells during hematopoietic stem cell transplantation. It is possible to minimize or prevent side effects such as infection, bleeding, and anemia that occur, to reduce related medical expenses, and to increase the success rate of hematopoietic stem cell transplantation.

Claims (6)

제대혈유래 간엽줄기세포를 포함하는 조혈모세포 생착 촉진용 조성물.Composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment including umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells. 제1항에 있어서, 제대혈이 자가유래 제대혈인 조혈모세포 생착 촉진용 조성물.The composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment according to claim 1, wherein the cord blood is autologous cord blood. 제1항에 있어서, 제대혈이 타가유래 제대혈인 조혈모세포 생착 촉진용 조성물.The composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment according to claim 1, wherein the cord blood is taga-derived cord blood. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 급성 백혈병, 만성 골수성 백혈병, 골수이형성 증후군, 림프종, 다발성 골수종, 생식세포 종양, 유방암, 난소암, 소세포폐암, 신경아세포종양을 포함하는 고형종양, 재생불량성 빈혈, 적혈구병증, 고셔씨병, 헌터 증후군, ADA 효소결핍증, Wiskot-Aldrich 증후군을 포함하는 면역질환, 대사 질환, 류마티스 관절염, 전신성 홍반성 낭창, 다발성 경화증을 포함하는 자가면역질환을 앓고 있는 환자나 항암제 투여 또는 방사선 조사 등으로 조혈모세포가 손상된 환자에게 이식하기 위한 조혈모세포 생착 촉진용 조성물.The solid tumor according to any one of claims 1 to 3, including acute leukemia, chronic myeloid leukemia, myelodysplastic syndrome, lymphoma, multiple myeloma, germ cell tumor, breast cancer, ovarian cancer, small cell lung cancer, neuroblastoma Suffering from autoimmune diseases, including aplastic anemia, erythrocytosis, Gaucher's disease, Hunter syndrome, ADA enzyme deficiency, immune diseases including Wiskot-Aldrich syndrome, metabolic diseases, rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, multiple sclerosis A composition for promoting hematopoietic stem cell engraftment for transplantation into a patient or a patient whose hematopoietic stem cell is damaged by radiation or the like. 제1항 내지 제3항에 있어서, RPMI 1640 (Roswell Park Memorial Institute 1640), DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), α-MEM (alpha-Minimum Essential Medium), McCoy's 5A 배지, Eagle's basal 배지, CMRL 1066 (Connaugh Medical Research Laboratories 1066), Glasgow 최소필수 배지, Ham's nutrient mixtures 배지, IMDM (Iscove's Modified Dulbecco's Medium), 또는 Liebovitz' L-15 배지로부터 선택되는 세포배양용 배지를 포함하는 조혈모세포 생착 촉진용 조성물.The method according to claim 1, wherein the RPMI 1640 (Roswell Park Memorial Institute 1640), DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), α-MEM (alpha-Minimum Essential Medium), McCoy's 5A medium, Eagle's basal medium, CMRL 1066 (CMRL 1066) Connaugh Medical Research Laboratories 1066), Glasgow minimal essential medium, Ham's nutrient mixtures medium, IMDM (Iscove's Modified Dulbecco's Medium), or a culture medium for promoting hematopoietic stem cell adhesion medium selected from Liebovitz 'L-15 medium. 제5항에 있어서, 상기 세포배양용 배지가 태아 송아지, 말 또는 사람 등의 혈청, 알부민 (albumin), 덱스트란 40 (dextran 40), 생리식염수, 주사액, 항생제 또는 항진균제으로부터 선택되는 하나 이상의 보조 성분을 추가로 함유하는 조혈모세포 생착 촉진용 조성물.The method of claim 5, wherein the cell culture medium is at least one auxiliary component selected from serum of fetal calf, horse or human, albumin (albumin), dextran 40 (physiological saline), physiological saline, injection, antibiotics or antifungal agents Hematopoietic stem cell engraftment promotion composition further comprising.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160109362A (en) * 2015-03-11 2016-09-21 이화여자대학교 산학협력단 A composition for preventing or treating of bone marrow failure
KR20200099099A (en) 2019-02-13 2020-08-21 주식회사 온코인사이트 Method of preparing hematopoietic stem cells derived from induced pluripotent stem cells

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