KR100567655B1 - A medium for culturing a fibroblast, a method of producing a dermis equivalent using the medium and a dermis equivalent produced by the method, a method of producing a skin equivalent using the dermis equivalent and a skin equivalent produced by the method - Google Patents
A medium for culturing a fibroblast, a method of producing a dermis equivalent using the medium and a dermis equivalent produced by the method, a method of producing a skin equivalent using the dermis equivalent and a skin equivalent produced by the method Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 상피세포 성장인자 (EGF) 및 혈청이 보충된 정의된 성분을 갖는 영양원을 포함하는 섬유아세포 배양용 배지, 상기 배지를 이용하여 진피 대체물을 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조된 진피 대체물, 상기 진피 대체물을 이용하여 피부 대체물을 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조되는 피부 대체물을 제공한다. The present invention is a fibroblast culture medium comprising a nutrient source having a defined component supplemented with epidermal growth factor (EGF) and serum, a method for producing a dermal substitute using the medium, and a dermal substitute prepared thereby, Provided are methods of making skin substitutes using dermal substitutes and skin substitutes made thereby.
섬유아세포, 각질형성세포, 진피, 표피, 배양, 진피 대체물, 피부 대체물Fibroblasts, keratinocytes, dermis, epidermis, culture, dermal substitutes, skin substitutes
Description
도 1은 본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 의하여 얻어진 섬유상 시트 (A)를 육안으로 관찰한 결과이다. 1 is a result of visual observation of a fibrous sheet (A) obtained by the method for producing a dermal substitute of the present invention.
도 2a는 본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 의하여 얻어진 섬유상 시트가 많은 섬유아세포를 포함하는 세포외 기질로 구성되어 있어, 진피-유사 조직임을 나타내는 도면이다 (헤마톡실린 & 이오신 염색). FIG. 2A is a diagram showing that the fibrous sheet obtained by the method for preparing the dermal substitute of the present invention is composed of an extracellular matrix including many fibroblasts and is a dermal-like tissue (hematoxylin & iosin staining).
도 2b는 본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 의하여 얻어진 섬유상 시트가 많은 섬유아세포를 포함하는 세포외 기질로 구성되어 있어, 진피-유사 조직임을 나타내는 도면이다 (마손 & 트리크롬 염색).FIG. 2B is a diagram showing that the fibrous sheet obtained by the method for preparing the dermal substitute of the present invention is composed of an extracellular matrix including many fibroblasts and is a dermal-like tissue (wear and trichrome staining).
도 2c, 및 2d는 1형 콜라겐 및 엘라스틴과 같은 진피 세포외 기질 성분이 상기 섬유상 시트에서 확산적으로 발현되어 있음을 각각 나타내는 도면이다.2C and 2D are diagrams showing that dermal extracellular matrix components such as type 1 collagen and elastin are diffusely expressed in the fibrous sheet.
도 3은 본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 의하여 얻어진 섬유상 시트를 전자 현미경적으로 관찰한 결과를 나타내는 도면이다.3 is a view showing the results of electron microscope observation of the fibrous sheet obtained by the method for producing a dermal substitute of the present invention.
도 4는 얻어진 섬유상 시트를 헤마톡실린 및 이오신 염색한 결과를 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the result of staining hematoxylin and iosin of the obtained fibrous sheet.
도 5는 얻어진 섬유상 시트를 마손-트리크롬 염색한 결과를 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the result of horse-trichrome staining of the obtained fibrous sheet.
도 6은 얻어진 섬유상 시트를 1형 콜라겐으로 염색한 결과를 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the result of dyeing the obtained fibrous sheet with type 1 collagen.
도 7은 얻어진 섬유상 시트를 엘라스틴으로 염색한 결과를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the result of dyeing the obtained fibrous sheet with elastin.
도 8a는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 인 비보 상태의 천연 표피와 유사하게 각질층을 갖는 다층 표피가 진피 성분 상에 형성되어 있는 것을 나타낸다 (헤마톡실린 & 이오신 염색). FIG. 8A shows the skin substitute of the present invention, showing that a multi-layered epidermis with a stratum corneum is formed on the dermal components similar to the natural epidermis in the in vivo state (hematoxylin & iosin staining).
도 8b는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 마손-트리크롬 염색 결과를 나타낸다.Figure 8b shows the skin substitute of the present invention, showing the results of the horseshoe-trichrome staining.
도 8c와 8d는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 하부 1 또는 2개 층을 제외하고 상부기저층에서 케라틴 1 및 케라틴 10이 각각 발현되는 것을 나타내는 도면이다. 8C and 8D show skin substitutes of the present invention, which show that keratin 1 and keratin 10 are expressed in the upper base layer except for the lower one or two layers, respectively.
또한, 도 8e, 8f, 8g, 8h 및 8i는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 기저막의 성분인 인볼루크린, β4 인테그린, 라미닌 5, 4 및 7 형 콜라겐이 진 피-표피 접합부 (DEJ)에서 발현되는 것을 나타내는 도면이다8E, 8F, 8G, 8H, and 8i show the skin substitutes of the present invention, wherein the basement membrane components of involuclin, β4 integrin,
도 9는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 얻어진 인간 피부 대체물을 전자 현미경으로 관찰한 결과를 나타내는 도면이다.Fig. 9 shows the skin substitute of the present invention and shows the result of observing the obtained human skin substitute with an electron microscope.
도 10a는 본 발명의 진피 대체물로 이식된 무모생쥐로부터 얻어진 피부 생검 시료를 에마톡실린 및 이오신 염색한 결과를 나타내는 도면이다.Figure 10a is a diagram showing the results of staining with ematoxine and iosin from skin biopsy samples obtained from hairless mice transplanted with a dermal replacement of the present invention.
도 10b는 본 발명의 진피 대체물로 이식된 무모생쥐로부터 얻어진 피부 생검 시료를 마손-트리크롬 염색한 결과를 나타내는 도면이다. FIG. 10B is a diagram showing the result of horseson-trichrome staining of a skin biopsy sample obtained from hairless mice transplanted with a dermal replacement of the present invention.
본 발명은 섬유아세포 배양용 배지, 상기 배지를 이용하여 진피 대체물을 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조되는 진피 대체물, 상기 진피 대체물을 이용하여 피부 대체물을 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조되는 피부 대체물에 관한 것이다.The present invention relates to a medium for fibroblast culture, a method for preparing a dermal substitute using the medium, and a dermal substitute prepared thereby, a method for preparing a skin substitute using the dermal substitute, and a skin substitute prepared thereby. .
피부는 진피 (dermis)와 그 상층인 표피 (epidermis)로 구성되어 있다. 이러한 피부를 인 비트로에서 보다 생리적 조건에 가깝게 모방하기 위하여, 3 차원 배양 시스템을 이용하여 피부 대체물을 재구성하기 위한 방법이 개발된 바 있다. 종래 피부 대체물을 제조하는 방법에는 2 가지의 방법이 널리 사용되어 왔다 (Regnier et al. Front Matrix Biol., 9, 4-35, 1981; Bell et al. J. Invest. Dermatol. 81: 2s-10s, 1983). 그 중 하나는 사체로부터 유래한 표피가 제거된 진 피 (dead de-epidermized dermis : DED) 상에 각질형성세포를 배양하여 피부 대체물를 제조하는 방법이다. 이 방법에 의하여 제조된 피부 대체물은 DED 상에 재구성된 표피를 갖는다. 다른 하나는, 섬유아세포를 포함하는 콜라겐 기질 상에 각질형성세포를 배양하여 피부 대체물을 제조하는 방법이다. 이들 방법에 의하여 제조되는 두 피부 대체물은 진피 기질 상에 각질층을 갖는 다층 표피를 가지고 있어서, 인 비보의 천연 표피와 아주 유사하다. 더욱이, 콜라겐-글리코사미노글리칸 바이오폴리머, 섬유아세포를 포함하는 콜라겐 스폰지 및 섬유아세포를 포함하는 콜라겐 기질과 조합된 DED와 같은 여러 진피 기저물질 (substrate) 상에서 각질형성세포를 배양하는 단계를 포함하는 여러 피부 대체물 제조 방법이 개시된 바 있다 (Boyce et al., Skin Pharmacol., 2, 136-143, 1990; Maruguchi et al., Plast Reconstr. Surg., 93, 537-544, 1994; Lee et al., J. Dermatol. Sci., 23, 132-7, 2000). 이러한 방법들에 의하여 제조되는 피부 대체물은 단층 배양법에 비하여 피부 생물학, 약리학 및 독성학과 같은 다양한 분야에서 유용하게 사용되어 왔다 (Boyce et al., Skin Pharmacol., 2, 136-143, 1990; Ponec 1991, Toxicol. In Vitro.,5,597-606, 1991; Gay et al., Toxicol. In Vitro 6, 303-315,1992). 그러나, 이들 방법에는 모두 얻기 힘들고 감염원이 될 수 있는 소 콜라겐 및 사체 진피 (dead dermis)와 같은 외래 물질을 진피 기저물질로서 사용하여야 하는 문제점이 있었다. The skin consists of the dermis and the epidermis, the upper layer. In order to mimic this skin more closely in physiological conditions in vitro, methods have been developed to reconstruct skin substitutes using a three-dimensional culture system. Conventionally, two methods have been widely used to prepare a skin substitute (Regnier et al. Front Matrix Biol., 9, 4-35, 1981; Bell et al. J. Invest. Dermatol. 81: 2s-10s , 1983). One of them is a method for preparing a skin substitute by culturing keratinocytes on dead de-epidermized dermis (DED). Skin substitutes prepared by this method have the epidermis reconstituted on the DED. Another method is to prepare a skin substitute by culturing keratinocytes on collagen matrix including fibroblasts. The two skin substitutes produced by these methods have a multilayered epidermis with a stratum corneum on the dermal matrix, very similar to the in vivo natural epidermis. Furthermore, culturing keratinocytes on various dermal substrates such as DED in combination with collagen-glycosaminoglycan biopolymers, collagen sponges containing fibroblasts and collagen substrates comprising fibroblasts. Several skin replacement methods have been disclosed (Boyce et al., Skin Pharmacol. , 2, 136-143, 1990; Maruguchi et al., Plast Reconstr. Surg. , 93, 537-544, 1994; Lee et al. , J. Dermatol. Sci. , 23, 132-7, 2000). The skin substitutes prepared by these methods have been useful in a variety of fields, such as skin biology, pharmacology and toxicology, compared to monolayer cultures (Boyce et al., Skin Pharmacol. , 2, 136-143, 1990; Ponec 1991 , Toxicol. In Vitro., 5,597-606, 1991; Gay et al., Toxicol. In Vitro 6, 303-315, 1992). However, all these methods have a problem in that foreign materials such as bovine collagen and dead dermis, which are difficult to obtain and become infectious agents, must be used as the dermal base material.
진피 섬유아세포는 콜라겐, 엘라스틴, 및 기타 기질 단백질을 포함하는 결합조직 기질 (matrix) 물질을 제공한다. 단층 배양법이 섬유아세포의 생물학적 특성을 연구하기 위하여 오랫 동안 연구되어 왔다. 그러나, 이들 시스템에는, 섬유아세 포의 주위에 세포외 기질이 없다는 관점에서 인 비보 조건과 유사하지 않다 (Weber et. al., J. Invest. Dermatol., 87, 218-221, 1986). Dermal fibroblasts provide connective tissue matrix material including collagen, elastin, and other matrix proteins. Monolayer cultures have been studied for a long time to study the biological properties of fibroblasts. However, these systems are not similar to in vivo conditions in terms of the absence of extracellular matrix around fibroblasts (Weber et. Al., J. Invest. Dermatol. , 87, 218-221, 1986).
그에 따라 인 비보 조건에 보다 유사한 섬유아세포 배양 방법에 대한 연구가 진행되어 왔다. 예를 들면, 통상적인 단층 배양 대신에, 섬유아세포를 컨플루언시 이후까지 배양하는 것이 콜라겐과 같은 세포외 기질을 보다 효율적으로 처리한다는 것이 밝혀진 바 있다 (Booth et al., Biochim. Biophys Acta., 607, 145-60, 1980; Minor et al., J. Biol. Chem., 261, 10006-14, 1986). 또한, 컨플루언시 이후의 섬유아세포 배양에 사용되는 배지에 장기에 걸쳐 아스코브산 (ascobic acid)이 보충되는 경우 진피-유사의 기질이 광범위에 걸쳐 생산되는 것이 밝혀졌다 (Grinnell et al., Exp. Cell Res., 181, 483-491,1989). 그러나, 아스코브산은 용액 중에서, 특히 중성 pH 및 37 ℃의 통상적인 배양 조건 하에서는 아주 불안정하다는 문제점이 있다 (Peterkofsky B., Arch. Biochem. Biophys., 152, 318-328, 1972). Accordingly, studies on fibroblast culture methods more similar to in vivo conditions have been conducted. For example, instead of conventional monolayer cultures, it has been found that culturing fibroblasts after confluence more efficiently treat extracellular matrix such as collagen (Booth et al., Biochim. Biophys Acta. , 607, 145-60, 1980; Minor et al., J. Biol. Chem. , 261, 10006-14, 1986). It has also been found that dermal-like substrates are produced extensively when supplemented with ascobic acid over a long period in medium used for culturing fibroblasts after confluence (Grinnell et al., Exp. Cell Res. , 181, 483-491,1989). However, there is a problem that ascorbic acid is very unstable in solution, especially under normal culture conditions at neutral pH and 37 ° C. (Peterkofsky B., Arch. Biochem. Biophys., 152, 318-328, 1972).
이에 본 발명자들은 외래 기저물질을 사용하지 않고서 진피를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 집중적으로 연구하던 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors have completed the present invention, which has been intensively studying a method for efficiently preparing the dermis without using an foreign base material.
따라서, 본 발명의 목적은 외래 기저물질을 사용하지 않고서, 섬유아세포로부터 진피 대체물을 제조하는데 사용될 수 있는 안정한 배지를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a stable medium that can be used to prepare dermal substitutes from fibroblasts without the use of foreign bases.
본 발명의 또다른 목적은 외래 기저물질을 사용하지 않고서, 섬유아세포로부터 진피 대체물을 제조하는데 사용될 수 있는 안정한 배지를 사용하여 섬유아세포로부터 진피 대체물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for preparing dermal substitutes from fibroblasts using a stable medium that can be used to prepare dermal substitutes from fibroblasts without the use of foreign bases.
본 발명의 또다른 목적은 상기 진피 대체물을 제조하는 방법에 의하여 제조되는 진피 대체물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a dermal substitute prepared by the method for preparing the dermal substitute.
본 발명의 또다른 목적은 상기 진피 대체물을 이용하여 피부 대체물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a skin substitute using the dermal substitute.
또한, 본 발명의 목적은 상기 피부 대체물을 제조하는 방법에 의하여 제조되는 피부 대체물을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a skin substitute prepared by the method for producing the skin substitute.
본 발명은 상피세포 성장인자 (EGF), 및 혈청이 보충된 정의된 성분을 갖는 영양원을 포함하는 섬유아세포 배양용 배지를 제공한다.The present invention provides a medium for fibroblast culture comprising epidermal growth factor (EGF), and a nutrient source having a defined component supplemented with serum.
본 발명의 배지에서 있어서, 상피세포 성장인자 (EGF)는 포유동물의 상피 성장인자, 바람직하게는 인간 또는 생쥐의 상피세포 성장인자, 가장 바람직하게는 인간 상피세포 성장인자를 포함한다. 본 발명에 있어서, 상피세포 성장인자는 바람직하게는, 1 내지 50 ng/ml의 농도로 포함된다. In the medium of the invention, epidermal growth factor (EGF) comprises a mammalian epidermal growth factor, preferably a human or mouse epidermal growth factor, most preferably a human epidermal growth factor. In the present invention, epidermal growth factor is preferably included at a concentration of 1 to 50 ng / ml.
본 발명의 배지에 있어서, 영양원은 배양된 세포에 필수 영양소를 공급한다. 이러한 영양소에는 포도당, 과당 또는 유당과 같은 에너지원; 필수 및 비필수 아미노산; 수용성 (B 그룹, 바이오틴, 엽산, 니코틴아미드, 판토텐산, 피리독신, 리보플라빈 및 티아민) 및 지용성 (A, D, E, K 및 유비퀴논) 비타민; 비르카르보네이트, 칼슘, 클로라이드, 마그네슘, 포스페이트, 포타슘 및 소듐과 같은 주요 무기이온; As, Co, Cr, Cu, F, Fe, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Sn, V 및 Zn과 같은 미량원소; 지질; CO2/HCO3 및 HEPES와 같은 버퍼; 기체 (산소 및 이산화탄소); 및 아데닌, 시티딘, 히포잔틴, 및 티미딘과 같은 핵산 전구체가 포함된다. In the medium of the present invention, the nutrient source supplies essential nutrients to the cultured cells. These nutrients include energy sources such as glucose, fructose or lactose; Essential and non-essential amino acids; Water soluble (group B, biotin, folic acid, nicotinamide, pantothenic acid, pyridoxine, riboflavin and thiamine) and fat soluble (A, D, E, K and ubiquinone) vitamins; Major inorganic ions such as bircarbonate, calcium, chloride, magnesium, phosphate, potassium and sodium; Trace elements such as As, Co, Cr, Cu, F, Fe, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Sn, V, and Zn; Lipids; Buffers such as CO 2 / HCO 3 and HEPES; Gases (oxygen and carbon dioxide); And nucleic acid precursors such as adenine, cytidine, hypoxanthine, and thymidine.
본 발명의 실시예에 유용할 것으로 예상되는 다양한 상업적으로 이용가능한 영양원들이 있다. 이들은 무기염, 에너지원, 아미노산, 및 B-비타민을 공급하는 상업적으로 이용가능한 영양원을 포함하는데, 예를 들면, DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium); MEM (Minimium Essential Medium); M199; RPMI 1640; (모두 Flow Laboratories로부터 구입가능함); EDMEM (Iscove's Modified Dulbecco's Modified Eagle's Medium) (EDMEM, Gibco Labs)가 포함된다. MEM과 M199은 인지질 전구체와 비필수 아미노산으로 보충할 필요가 있다. 추가의 아미노산, 핵산, 효소 보조인자, 인지질 전구체, 및 무기염을 공급하는 상업적으로 이용가능한 비타민 부유 혼합물에는 Ham's F12; Ham's 10; NCTC 109;(모두 Flow Laboratories로부터 구입가능) 및 NCTC 135 (Irvine Scientific)이 포함된다.There are a variety of commercially available nutrients expected to be useful in embodiments of the present invention. These include commercially available nutrients that supply inorganic salts, energy sources, amino acids, and B-vitamins, for example DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium); MEM (Minimium Essential Medium); M199; RPMI 1640; (All available from Flow Laboratories); IsMEM's Modified Dulbecco's Modified Eagle's Medium (EDMEM) (Gibco Labs). MEM and M199 need to be supplemented with phospholipid precursors and non-essential amino acids. Commercially available vitamin floating mixtures that provide additional amino acids, nucleic acids, enzyme cofactors, phospholipid precursors, and inorganic salts include Ham's F12; Ham's 10; NCTC 109; (both available from Flow Laboratories) and NCTC 135 (Irvine Scientific).
DMEM : 1X MEM (Modified) L-글루타민이 없는 둘베코의 변경 액체 제품번호. 12-332DMEM: 1X MEM (Modified) Dulbecco's modified liquid without L-glutamine. 12-332
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Hank's 염 또는 Earl's 염이 추가된 MEM MEM with Hank's salt or Earl's salt added
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RPMI 1640 배지 : L-글루타민이 없는 1X RPMI 1640 액체 제품 번호 12-602RPMI 1640 Medium: 1X RPMI 1640 Liquid without L-Glutamine Catalog No. 12-602
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참고문헌 references
1 Moore, G. E., et al. 1967, JAMA, 199 519 1 Moore, G. E., et al. 1967, JAMA, 199 519
2 Morton, J. H., 1970, In Vitro, 6 89 2 Morton, J. H., 1970, In Vitro, 6 89
Medium 199(Modified) : Earle's 염을 포함하는 1X Medium 199 (Modified) 글루타민 함유 액체 제품번호 12-203Medium 199 (Modified): Liquid containing 1X Medium 199 (Modified) glutamine containing Ear's salt Catalog No. 12-203
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Ham's F-10 배지Ham's F-10 Badge
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Ham's F-12 배지 Ham's F-12 Badge
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NCTC 배지 109 AND 135NCTC Badge 109 AND 135
1. Evans, V. J.: Bryant, J. C.: Kerr, H. A. & Schilling, E. L., Evans, V. J .: Bryant, J. C .: Kerr, H. A. & Schilling, E. L.,
Exp. Cell Res. 36:439-474, 1964 Exp. Cell Res. 36: 439-474, 1964
2. Morton, H., In Vitro 6:89-108, 1970 Morton, H., In Vitro 6: 89-108, 1970
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* NCTC 109와 135은 NCTC 135에는 L-시스테인 HCl이 생략되는 것을 제외하고는 동일한 조성을 갖는다 (참고문헌 2). 참고문헌 1, 466 페이지에는 135 제제에서 L-시스테인 HCl을 제외시키는 한 가지 이유는 독성 때문이라는 기재가 있음. * NCTC 109 and 135 have the same composition except that L-cysteine HCl is omitted in NCTC 135 (Ref. 2). Reference 1, page 466 states that one reason for excluding L-cysteine HCl from the 135 formulation is due to toxicity.
* NCTC 109/135 BASE 배지 (9172 & 9502)에는 (*)표 성분이 제외된다. 기본 배지에 대한 추가의 정보를 위한 배지 도입부 참조.* NCTC 109/135 BASE media (9172 & 9502) exclude (*) ingredients. See Badge Introduction for additional information on basal badges.
A 참고문헌 2에는 L-시스틴 (cystine) 10.49 mg/L, L-시스테인 HCl 250 mg/L, L-티로신 16.44 mg/L이 목록화되어 있다. A Reference 2 lists L. cystine 10.49 mg / L, L-cysteine HCl 250 mg / L, L-tyrosine 16.44 mg / L.
B 분말 배지에서는 제외됨.Excluded from B powder medium.
C 플라크 분석 (2X) 배지에는 페놀레드 및 글루타민이 제외되어 있고, 모든 성분이 2 배 포함되어 있다. C Plaque Assay (2X) Medium excludes phenol red and glutamine and contains all components twice.
* ICI America's, Inc 사의 상표* Trademark of ICI America's, Inc.
IMDM IMDM
(계속)(continue)
상기 영양원 각각은 약간의 성분 변이를 가하여 이용될 수 있으며, 그 중 일부는 본 발명의 배지에 사용하기 위하여 허용가능한 영양원일 수 있다. Each of these nutrients can be used with minor component variations, some of which may be acceptable nutrients for use in the media of the invention.
본 발명의 배지에 사용되는 바람직한 영양원은 DMEM 90 % 내지 10 % 및 Ham's F12 10 % 내지 90 %, 더욱 바람직하게는 DMEM 75 % 및 Ham's F12 25 %로 이루어지는 영양원이다.Preferred nutrients used in the medium of the invention are nutrients consisting of 90% to 10% DMEM and 10% to 90%, more preferably DMEM 75% and Ham's F12 25%.
본 발명의 배지는 인슐린을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 배지에서 있어서, 인슐린이 사용되는 것이 경제적인 이유에서 가장 바람직하나, 프로인슐린, IGF-1 또는 다른 인슐린 유사 성장인자가 인슐린을 대신하여 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서, 인슐린이란 프로인슐린, IGF-1 또는 다른 인슐린 유사 성장인자를 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 본 명세서에 있어서, 인슐린 유사 성장인자 (insulin-like growth factor)란 인슐린과 구조적으로 유사하고 인슐린 유사 성장인자 수용체를 촉진하는 조성물을 의미하는 것으로 예를 들면, IGF-I 및 II가 포함된다. 본 발명에 있어서, 인슐린은 0.5 내지 50 ㎍/ml의 농도로 존재한다. The medium of the present invention may further comprise insulin. In the media of the present invention, insulin is most preferred for economic reasons, but proinsulin, IGF-1 or other insulin like growth factors may be used in place of insulin. In the present invention, insulin should be interpreted to include proinsulin, IGF-1 or other insulin-like growth factors. As used herein, an insulin-like growth factor refers to a composition that is structurally similar to insulin and promotes insulin-like growth factor receptor, and includes, for example, IGF-I and II. In the present invention, insulin is present at a concentration of 0.5-50 μg / ml.
본 발명의 배지는 히드로코르티손을 더 포함할 수 있다. 히드로코르티손의 농도는 0.04 내지 4.0 ㎍/ml의 농도로 존재하는 것이 바람직하다.The medium of the present invention may further comprise hydrocortisone. The concentration of hydrocortisone is preferably present at a concentration of 0.04 to 4.0 μg / ml.
또한, 본 발명의 배지에는 트란스페린을 더 포함할 수 있다. 상기 트란스페린은 0.05 내지 50 ㎍/ml의 농도로 존재하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 트란스페린은 철과 결합하여 철-트란스페린 복합체를 형성하고 이 복합체는 세포-표면 수용체와 결합된 다음 피막소낭 (coated vesicle)을 통하여 세포 내로 도입된다. 세포 내에서 상기 철은 방출되어 사용되거나, 철-페리틴 복합체로서 저장된다.In addition, the medium of the present invention may further comprise transferrin. The transferrin is preferably present at a concentration of 0.05-50 μg / ml. In the present invention, the transferrin binds to iron to form an iron-transferrin complex, which is bound to the cell-surface receptor and then introduced into the cell through the coated vesicle. In the cell the iron is released and used or stored as an iron-ferritin complex.
또한, 본 발명의 배지에는 트리요오도티로닌 (T3)을 더 포함할 수 있다. 상기 트리요오도티로닌은 0.2 내지 200 pM의 농도로 존재하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 트리요오도티로닌 (T3)이란 트리요오도티로닌 (T3) 그 자체 뿐만 아니라 실질적으로 트리요오도티로닌 (T3)과 동일한 기능을 수행하여 실질적으로 동일한 결과를 가져오는 물질 예들 들면, 티록신 (T4)과 같은 물질을 포함하는 의미로 사용된다.In addition, the medium of the present invention may further include triiodothyronine (T 3 ). The triiodothyronine is preferably present at a concentration of 0.2 to 200 pM. In the present invention, triiodothyronine (T 3 ) is not only triiodothyronine (T 3 ) itself but also a substance which performs substantially the same function as triiodothyronine (T 3 ) and produces substantially the same result. For example, it is used in the sense including a substance such as thyroxine (T 4 ).
본 발명의 배지에는 1 내지 20 %, 바람직하게는 5 내지 10 %의 혈청을 포함할 수 있다. 상기 혈청은 바람직하게는, FBS이나 반드시 이들예에 한정되는 것은 아니다. The medium of the present invention may comprise 1 to 20%, preferably 5 to 10% of serum. The serum is preferably FBS, but is not necessarily limited to these examples.
본 발명의 배지는, 섬유아세포 바람직하게는 진피 섬유아세포를 배양하는데 유용하게 사용된다. 그러나, 상기 섬유아세포는 포유동물 유래의 섬유아세포이면 어느 것이 본 발명의 배지를 이용하여 배양되어질 수 있으며, 진피 유래 뿐만 아니라, 구강 점막의 섬유아세포와 같이 신체의 다른 부위에 존재하는 섬유아세포도 사 용될 수 있다. 본 발명의 배지는 혈청으로 보충된, 정의된 영양소만을 포함하는 배지로서, 섬유아세포를 컨플루언시 (confluency) 이후까지 배양하는 경우, 천연 진피와 유사한 구조를 갖는 진피를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 배지를 사용하면, 콜라겐과 같은 기저 물질 (substrate)을 사용하지 않더라도 진피 대체물을 용이하게 생산할 수 있다. The medium of the present invention is useful for culturing fibroblasts, preferably dermal fibroblasts. However, the fibroblasts can be cultured using any of the mammalian fibroblasts using the medium of the present invention, as well as from the dermis, fibroblasts present in other parts of the body, such as fibroblasts of the oral mucosa. Can be used. The medium of the present invention is a medium containing only defined nutrients supplemented with serum, and when fibroblasts are cultured after confluency, a dermis having a structure similar to that of natural dermis can be obtained. Therefore, using the medium of the present invention, dermal replacement can be easily produced without using a substrate such as collagen.
따라서, 본 발명은 상피세포 성장인자 (EGF), 및 혈청이 보충된 정의된 성분을 갖는 영양원을 포함하는 섬유아세포 배양용 배지에 섬유아세포를 접종하고 컨플루언시 (confluency) 이후까지 배양하는 단계를 포함하는 진피 대체물을 제조하는 방법을 제공한다.Therefore, the present invention is a step of inoculating fibroblasts into a fibroblast culture medium comprising an epidermal growth factor (EGF), and a nutrient source having a defined component supplemented with serum and culturing until after confluency. It provides a method for producing a dermal substitute comprising a.
본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 있어서, 섬유아세포의 접종량, 및 배양 조건은 섬유아세포의 배양에 사용되는 통상적인 접종량 및 배양조건이 이용될 수 있으며, 당업자라면 용이하게 구체적인 실험 목적에 따라 적절하게 조정하여 사용할 수 있다. 또한, 배양 시간 역시 상기 섬유아세포가 컨플루언시에 도달한 이후에도 계속 배양하여 육안이나 기기를 사용하여 진피의 모양을 갖추어진 것으로 판단하는 때에 배양을 종결할 수 있다. 본 발명의 방법에 사용될 수 있는 섬유아세포의 예는 진피 섬유아세포 및 구강 점막 섬유아세포가 포함되나, 이들에 특별하게 한정되는 것은 아니며 포유동물 바람직하게는 인체 유래의 섬유아세포이면 어느 것이 포함된다. In the method for preparing the dermal substitute of the present invention, the inoculation amount of the fibroblasts, and the culture conditions may be used conventional inoculum amount and culture conditions used for culturing the fibroblasts, and those skilled in the art can easily be appropriate to the specific experimental purpose Can be used. In addition, the culture time can be terminated when the fibroblasts continue to be cultured even after reaching confluence and judged to have the shape of the dermis using the naked eye or a device. Examples of fibroblasts that can be used in the methods of the present invention include, but are not limited to, fibroblasts and oral mucosa fibroblasts, and any of fibroblasts derived from mammals, preferably humans.
본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 섬유아세포 배양용 배지에는 인슐린을 더 포함할 수 있다. In the method for preparing a dermal substitute of the present invention, the fibroblast culture medium may further comprise insulin.
본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 섬유아세포 배양용 배지에는 히드로코르티손을 더 포함할 수 있다.In the method for preparing a dermal substitute of the present invention, the fibroblast culture medium may further include hydrocortisone.
본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 섬유아세포 배양용 배지에는 트란스페린을 더 포함할 수 있다.In the method for preparing a dermal substitute of the present invention, the fibroblast culture medium may further include transferrin.
또한, 본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 섬유아세포 배양용 배지에는 트리요오도티로닌을 더 포함할 수 있다. In addition, in the method for preparing a dermal substitute of the present invention, the fibroblast culture medium may further include triiodotyronine.
또한, 본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 섬유아세포 배양용 배지에서 상기 영양원은 75 % DMEM과 25% Ham's F12인 것이 바람직하다. In addition, in the method for preparing a dermal substitute of the present invention, the nutrient source in the fibroblast culture medium is preferably 75% DMEM and 25% Ham's F12.
본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 있어서, 사용되는 성분들로서 본 발명의 배지에서 사용되는 물질, 예를 들면, 상피세포 성장인자, 인슐린, 영양원, 히드로코르티손, 트란스페린 및 트리요오도티로닌에 대한 설명은 본 발명의 배지에 대하여 설명한 바와 같다.In the method for preparing the dermal substitute of the present invention, the ingredients used in the medium of the present invention, for example, epidermal growth factor, insulin, nutrients, hydrocortisone, transferrin and triiodotyronin The description is as described for the medium of the present invention.
본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 의하여 제조되는 진피 대체물은 섬유상 시트의 형태를 가지고 있으며, 진피 유사 구조를 갖는다. 조직학적으로, 많은 섬유아세포를 포함하는 세포외 기질로 구성되고, 상기 섬유아세포는 비멘틴 양성이며, 상기 세포외 기질은 I 형 콜라겐, 트로포엘라스틴, 및 피브릴을 포함한다. 미세 구조적으로는, 상기 섬유상 시트에는 콜라겐 피브릴이 발견된다. 따라서, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 진피 대체물은 형태, 구성성분, 및 미세 구조에 있어서 천연 진피와 유사한 특성을 가지고 있다. The dermal substitutes produced by the method of making the dermal substitutes of the present invention have the form of fibrous sheets and have a dermal-like structure. Histologically, it consists of an extracellular matrix comprising many fibroblasts, the fibroblasts are non-mentin positive, and the extracellular matrix comprises type I collagen, tropoelastin, and fibril. In microstructure, collagen fibrils are found in the fibrous sheet. Thus, the dermal substitutes produced by the method of the present invention have properties similar to natural dermis in form, composition, and microstructure.
따라서, 본 발명은 본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 의하여 제조되 는 진피 대체물을 또한 제공한다.Accordingly, the present invention also provides a dermal substitute prepared by a method of making the dermal substitute of the present invention.
또한, 본 발명은 본 발명의 상기 진피 대체물을 제조하는 방법에 의하여 제조되는 진피 대체물을 기저물질로 하여 상피 세포를 배양하는 단계를 포함하는 피부 대체물을 제조하는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for preparing a skin substitute comprising culturing epithelial cells based on the dermal substitute prepared by the method for preparing the dermal substitute of the present invention.
본 발명의 피부 대체물 (skin equivalent)을 제조하는 방법에 있어서, 상기 상피 세포에는 표피에 포함되어 있는 세포로서, 바람직하게는 각질형성세포 (keratinocyte)이다. 각질형성세포의 배양은 기저물질로서 본 발명의 진피 대체물의 제조 방법에 의하여 제조된 진피 대체물을 사용하는 것을 제외하고는, 각질형성세포의 배양에 통상적으로 사용되는 배지, 및 배양 조건에서 배양될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 배지 또는 본 발명의 배지에서 EGF를 제외한 배지가 사용될 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 배양 조건은 예를 들면, 각질세포를 일정기간, 예를 들면 2-7 일 동안 배지 내에서 잠겨진 상태에서 배양한 다음, 일정한 기간 예를 들면, 1 주일 이상의 기간 동안 기-액 계면에서 배양하는 것일 수 있다. 이러한 배양은 조건 당업자라면 실험 목적에 따라 적절하게 조정하여 사용할 수 있다. In the method for producing a skin equivalent of the present invention, the epithelial cells are cells contained in the epidermis, preferably keratinocytes. Cultivation of keratinocytes can be cultured in a medium commonly used for culturing keratinocytes, and in culture conditions, except that the dermal substitute prepared by the method for preparing the dermal substitute of the present invention is used as a base material. have. For example, a medium other than EGF may be used in the medium of the present invention or the medium of the present invention, but is not limited thereto. Culture conditions are, for example, culturing keratinocytes in a submerged state in the medium for a period of time, for example 2-7 days, and then incubating at a gas-liquid interface for a period of time, for example, a week or more. Can be. Such culture can be used by those skilled in the art as appropriately adjusted according to the experimental purpose.
본 발명의 피부 대체물을 제조하는 방법에 의하여 제조되는 피부 대체물은, 진피 (dermis)와 표피 (epidermis)로 구성되어 있다. 인 비보의 천연 표피와 마찬가지로, 상기 피부 대체물에는 각질층 (horny layer)를 갖는 다층 표피가 진피 상에 형성되어 있다. 케라틴 1과 케라틴 10이 하부의 1 또는 2개의 층을 제외하고, 상부기저층에서 발현된다. 기저막의 성분인 β4 인테그린, 라미닌 5, 4 및 7형 콜 라겐이 진피-표피 접합부 (DEJ)에서 발현되어 있다. 미세 구조적으로, 헤미데스모좀, 라미나 루시다 및 라미나 덴사와 같은 기저막 영역이, 완전하지는 않으나 형성되어 있다. 따라서, 본 발명의 피부 대체물은 천연의 피부와 유사한 형태, 구조 및 성분으로 구성되어 있다. The skin substitute prepared by the method for producing the skin substitute of the present invention is composed of the dermis and the epidermis. Like the in vivo natural epidermis, the skin substitute has a multilayer epidermis with a horny layer formed on the dermis. Keratin 1 and keratin 10 are expressed in the upper basal layer, except for the lower one or two layers. Β4 integrin,
따라서, 본 발명의 또다른 구체예는 본 발명의 피부 대체물을 제조하는 방법에 의하여 제조되는 피부 대체물을 제공한다.Thus, another embodiment of the present invention provides a skin substitute prepared by a method of making a skin substitute of the present invention.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예Example
본 실시예에서는 인간 진피 섬유아세포를 본 발명의 배지에서 배양하여 인간 진피 대체물을 제조하고, 얻어지는 진피 대체물 상에 인간 각질형성세포 (keratinocyte)를 배양하여 인간 피부 대체물을 제조하였다. In this example, human dermal fibroblasts were cultured in the medium of the present invention to prepare human dermal substitutes, and human dermal substitutes were prepared by culturing human keratinocytes on the resulting dermal substitutes.
1. 재료 및 방법1. Materials and Methods
(1) 인간 표피 각질형성세포 및 진피 섬유아세포의 배양(1) Culture of human epidermal keratinocytes and dermal fibroblasts
인간 포피로부터 표피 각질형성세포 및 진피 섬유아세포를 공지된 방법에 따라 분리한 다음 배양하였다 (Boyce 등, J. Invest. Dermatol., 81, 33s-40s, 1983). 이하의 실시예에서는, 2차 계대 각질형성세포 및 4차 계대 섬유아세포를 사용하였다. 각질형성세포는 KGM (Clonetics, 미국)에서 배양하였고, 섬유아세포는 10 % FBS를 포함하는 DMEM에서 배양하였다. 진피 대체물 상에서 각질형성세포를 배 양하는 경우에는, 본 발명의 배지 또는 EGF가 제외된 본 발명의 배지를 사용하였다. 본 발명의 모든 실시예에 있어서 세포는 37 ℃, 5 % CO2 배양기에서 배양하였다. Epidermal keratinocytes and dermal fibroblasts from human foreskin were isolated and cultured according to known methods (Boyce et al . , J. Invest. Dermatol. , 81, 33s-40s, 1983). In the following examples, secondary passage keratinocytes and fourth passage fibroblasts were used. Keratinocytes were cultured in KGM (Clonetics, USA), fibroblasts were cultured in DMEM containing 10% FBS. In the case of culturing keratinocytes on the dermal substitute, the medium of the present invention or the medium of the present invention without EGF was used. In all the examples of the present invention, the cells were cultured in a 37 ° C., 5% CO 2 incubator.
(3) 섬유상 시트의 생산(3) production of fibrous sheets
진피 섬유아세포를 컨플루언시를 위하여 6 웰 플라스틱 배양 접시에 5 x 10 5 세포/ml의 밀도로 접종하였다. 10 % FBS 및 5 ng/㎖ 상피세포 성장인자 (EGF)로 보충된 DMEM과 Ham's 영양 혼합물 F12 배지의 3:1의 혼합물 (이하 EGF 배지라고도 한다), 10 % FBS, 5 ng/㎖ 상피세포 성장인자 (EGF) 및 5 ㎍/㎖ 인슐린으로 보충된 DMEM과 Ham's 영양 혼합물 F12 배지의 3:1의 혼합물 (이하 EGF + 인슐린 배지라고도 한다) 또는 10 % FBS, 5 ng/㎖ 상피세포 성장인자 (EGF), 5 ㎍/㎖ 인슐린, 0.4 ㎍/㎖ 히드로코르티손, 5 ㎍/㎖ 트란스페린, 및 1 x 10-11 M 트리요오도티로닌으로 보충된 DMEM과 Ham's 영양 혼합물 F12 배지의 3:1의 혼합물을 배양 배지로 사용하였다. 배양 배지는 매주 3회 교환하였다. 섬유아세포의 컨플루언시 이후의 배양은 3 주일 동안하여 유지하였다.Dermal fibroblasts were seeded at 6 x 10 5 cells / ml in 6 well plastic petri dishes for confluence. 3: 1 mixture of DMEM and Ham's nutrient mixture F12 medium supplemented with 10% FBS and 5 ng / ml epithelial growth factor (EGF) (hereinafter also referred to as EGF medium), 10% FBS, 5 ng / ml epithelial cell growth 3: 1 mixture of DMEM and Ham's nutritional mixture F12 medium supplemented with factor (EGF) and 5 μg / ml insulin (hereinafter also referred to as EGF + insulin medium) or 10% FBS, 5 ng / ml epithelial growth factor (EGF ), A mixture of 3: 1 of DMEM and Ham's nutritional mixture F12 medium supplemented with 5 μg / ml insulin, 0.4 μg / ml hydrocortisone, 5 μg / ml transferrin, and 1 × 10 −11 M triiodothyronine Used as culture medium. Culture medium was changed three times weekly. Incubation after confluence of fibroblasts was maintained for 3 weeks.
대조군으로서, 진피 섬유아세포를 동일한 배양 기간 동안 EGF, 인슐린, 히드로코르티손, 트란스페린 및 트리요오도티로닌을 포함하는 보충물이 없이 10 % FBS만을 포함하는 배지에서 배양하였다.As a control, dermal fibroblasts were cultured in a medium containing only 10% FBS without supplements containing EGF, insulin, hydrocortisone, transferrin and triiodotyronine during the same culture period.
(4) 인간 피부 대체물 (human skin equivalent) (HSE)의 재구성(4) reconstitution of human skin equivalent (HSE)
플라스틱 배양 접시에서 섬유아세포를 컨플루언시 이후까지 배양하여 섬유상 시트를 생산하였다. 상기 섬유상 시트를 미세한 포르셉 (forcep)을 사용하여 상기 배양 접시로부터 분리하고, 6-웰 배양 접시에서 폴리카르보네이트 필터 챔버 (3.0 ㎛ Millicell-pc; Millipore Co., Bedford, MA, 미국) 내에서 2 또는 3개의 층으로 겹쳐 놓았다. 상피 각질형성세포 (keratinocyte)를 이 섬유상 시트의 위에 5 × 105 세포/Millicell의 밀도로 접종하였다. 각질형성세포가 상기 섬유상 시트 상에 접종된 후, 배양을 2일 동안 배지에 잠겨진 상태로 유지한 다음, 2 주 동안은 기-액 표면에서 유지하였다. 배양 전 기간 동안, 배양 배지는 EGF가 포함되지 않은 것을 제외하고는 상기 섬유상 시트의 생산에 사용된 배양 배지와 동일하였다. Fibroblasts were cultured in a plastic culture dish until after confluence to produce fibrous sheets. The fibrous sheet was separated from the culture dish using a fine forcep and placed in a polycarbonate filter chamber (3.0 μm Millicell-pc; Millipore Co., Bedford, Mass., USA) in a 6-well culture dish. In two or three layers. Epithelial keratinocytes were seeded on the fibrous sheet at a density of 5 × 10 5 cells / Millicell. After keratinocytes were seeded on the fibrous sheet, the cultures were kept submerged in the medium for 2 days and then at the gas-liquid surface for 2 weeks. During the preculture period, the culture medium was the same as the culture medium used for the production of the fibrous sheet except that EGF was not included.
(5) 조직학 및 면역조직화학(5) Histology and immunohistochemistry
상기 섬유상 시트 및 인간 피부 대체물 (HSE)을 4 % 포름알데히드에 고정화하고, 파라핀 블록을 만들거나 또는 스탭 냉동된 OCT 탑재 배지에 넣은 후에 처리할 때가지 냉동고에서 저장하였다. 상기 섬유상 시트의 절편 (section)을 형태관찰을 목적으로 헤마톡실린 및 이오신으로 염색하였다. 콜라겐 섬유는 마손-트리크롬 (Masson-trichrome) 염색을 사용하여 가시화하였다. 면역조직화학적 연구는 아비딘-바이오틴-퍼옥시다제 복합체 기법 (Dako Co., Carpinteria, CA, 미국)을 사용하여 수행하였다. 세포외 기질의 발현은 1 형 콜라겐 (Novotec, Lyon, 프랑스),엘라스틴 (Novotec, Lyon, 프랑스)에 대한 항체를 사용하여 조사하였다. 상피 분화는 케라틴 1 (Enzo Diagnostics, New York, NY, USA), 케라틴 10 (ICN Pharmaceuticals, Aurora, Ohio, 미국) 및 인간 인볼루크린 (involucrin) (Biomedical Tech, Stoughton, Mass., 미국)에 대한 항체를 사용하여 조사하였다. 기저막 성분은 β4 인테그린 (Serotec, Raleigh, NC, 미국), 라미닌 5 (Chemicon, Temecula, CA, 미국), 4 형 콜라겐 (Dako Co., Carpinteria, CA, 미국) 및 7 형 콜라겐 (Serotec, Raleigh, NC, 미국)에 대한 항체를 사용하여 조사하였다. The fibrous sheets and human skin substitutes (HSE) were immobilized in 4% formaldehyde and stored in the freezer until processing after making paraffin blocks or placing them in staff frozen OCT loading medium. Sections of the fibrous sheet were stained with hematoxylin and iosin for morphological observation. Collagen fibers were visualized using Masson-trichrome staining. Immunohistochemical studies were performed using the avidin-biotin-peroxidase complex technique (Dako Co., Carpinteria, CA, USA). Expression of the extracellular matrix was examined using antibodies against type 1 collagen (Novotec, Lyon, France), elastin (Novotec, Lyon, France). Epithelial differentiation was observed for keratin 1 (Enzo Diagnostics, New York, NY, USA), keratin 10 (ICN Pharmaceuticals, Aurora, Ohio, USA) and human involucrin (Biomedical Tech, Stoughton, Mass., USA). Investigations were made using antibodies. Basement membrane components include β4 integrins (Serotec, Raleigh, NC, USA), laminin 5 (Chemicon, Temecula, CA, USA), type 4 collagen (Dako Co., Carpinteria, CA, USA) and type 7 collagen (Serotec, Raleigh, NC, USA) was used to investigate.
구체적인 실험 과정은 다음과 같다.The specific experimental procedure is as follows.
(a) 파라핀 조직의 경우 탈파라핀 과정을 거쳤다.(a) Paraffin tissue was deparaffinized.
(b) 내인성 과산화 효소의 활성을 저지하기 위하여 메탄올 중의 3 % H2O2로 10 분 이상 반응시켰다. (b) 10 minutes or more was reacted with 3% H 2 O 2 in methanol to inhibit the endogenous peroxidase activity.
(c) 차단제로 10 분 동안 반응시켰다.(c) reacted with a blocker for 10 minutes.
(d) 일차 항체를 적정 배율로 희석하여 실온에서 1 시간 또는 4 ℃에서 밤새 동안 반응시켰다.(d) The primary antibody was diluted at the appropriate magnification and reacted for 1 hour at room temperature or overnight at 4 ° C.
(e) 바이오틴화된 2차 항체로 10 분 동안 반응시켰다.(e) Reacted with biotinylated secondary antibody for 10 minutes.
(f) 스트렙타비딘 퍼옥시다제로 10 분 동안 반응시켰다.(f) React with streptavidin peroxidase for 10 minutes.
(g) DAB를 발색제로 적정시간 정색반응을 시켰다.(g) DAB was subjected to color reaction for a proper time using a color developing agent.
(h) 마이커 헤마톡실린 (Mayer's hematoxylin)으로 대조 염색하였다.(h) Control staining with Maier's hematoxylin.
(i) 머마운트 (permount)로 봉입한 후 현미경으로 관찰하였다.(i) Encapsulated in permount and observed under a microscope.
(6) 전자 현미경 관찰(6) electron microscopy
상기 섬유상 시트 및 인간 피부 대체물 (HSE)를 0.1M 카코딜레이트 버퍼 중의 2% 파라포름알데히드/2% 글루타르알데히드 중에서 고정화하였다. 후고정 (postfixation)은 1% (wt/vol) 오스뮴 테트옥사이드로 수행하고, 70 % 까지의 에탄올에서 탈수하고 EPON812에 넣어 두었다. 극히 얇은 절편을 구리 격자 (grid) 상에 수집하고, 우라닐아세테이트 및 납 히드록사이드로 염색하였다. 필립스(Philips) 410 투과 전자 현미경으로 현미경 관찰하고 사진 촬영하였다. The fibrous sheet and human skin substitute (HSE) were immobilized in 2% paraformaldehyde / 2% glutaraldehyde in 0.1 M cacodylate buffer. Postfixation was performed with 1% (wt / vol) osmium tetraoxide, dehydrated in up to 70% ethanol and placed in EPON812. Ultra-thin sections were collected on a copper grid and stained with uranyl acetate and lead hydroxide. Microscopy and photography were taken with a Philips 410 transmission electron microscope.
실시예 1 : 섬유상 시트의 생산Example 1 Production of Fibrous Sheets
본 실시예에서는 인간 포피 진피 섬유아세포를 EGF, 인슐린, 히드로코르티손, 트란스페린 및 트리요오도티로닌과 같은 보충제를 포함하는 본 발명의 배지에서 컨플루언시 후 3 주 동안 배양하여 얻어지는 섬유상 시트를 얻었다. 대조군으로서 상기 섬유아세포를 상기 보충물이 없는 배지에서 배양하였다 (상기 1(3) 참조). In this example, a fibrous sheet obtained by culturing human foreskin dermal fibroblasts in culture medium of the present invention containing supplements such as EGF, insulin, hydrocortisone, transferrin, and triiodotyronine for 3 weeks after confluence was obtained. . As a control, the fibroblasts were cultured in medium without the supplement (see 1 (3) above).
도 1은 얻어진 섬유상 시트를 육안으로 관찰한 결과이다. 도 1의 A에 나타낸 바와 같이, 섬유아세포는 컨플루언시 이후 계속 성장하여 섬유상의 시트 형태의 구조를 생성하였다. 도 1의 B는 대조군에 대한 결과로서, 섬유상 시트를 거의 관찰할 수 없었다.1 is a result of visual observation of the obtained fibrous sheet. As shown in FIG. 1A, fibroblasts continued to grow after confluence to produce a fibrous sheet-like structure. FIG. 1B is a result of the control group, and almost no fibrous sheet could be observed.
도 2a는 얻어진 섬유상 시트의 절편을 형태 관찰을 목적으로 헤마톡실린 및 이오신으로 염색 (H&E 염색)하고, 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타내는 도면이다. 섬유상 시트가 많은 섬유아세포를 포함하는 세포외 기질로 구성되어 있어, 진피-유사 조직임을 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the result of observing the fragment of the obtained fibrous sheet with hematoxylin and iosin (H & E staining) for the purpose of morphology observation, and optical microscope. The fibrous sheet is composed of an extracellular matrix including many fibroblasts, indicating that the fibrous sheet is a dermal-like tissue.
도 2b는 얻어진 섬유상 시트의 절편을 형태 관찰을 목적으로 마손-트리크롬으로 염색하고, 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타내는 도면이다. 도 2b에서, 청색으로 염색된 부분이 콜라겐이다. It is a figure which shows the result of observing the fragment of the obtained fibrous sheet with Marson-trichrome for the purpose of morphological observation, and observing with an optical microscope. In FIG. 2B, the blue stained portion is collagen.
도 2c 및 2d는 1형 콜라겐 (Novotec, Lyon, 프랑스) 및 엘라스틴 (Novotec, Lyon, 프랑스)과 같은 진피 세포외 기질 성분에 대한 염색 결과를 나타내는 도면이다. 도 2c 및 도 2d에 나타낸 바와 같이, 1형 콜라겐과 엘라스틴이 확산적으로 발현되어 있음을 알 수 있다.2C and 2D show staining results for dermal extracellular matrix components such as collagen type 1 (Novotec, Lyon, France) and elastin (Novotec, Lyon, France). As shown in FIG. 2C and FIG. 2D, it can be seen that type 1 collagen and elastin are diffusely expressed.
도 3은 상기 섬유상 시트를 전자 현미경적으로 관찰한 결과를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 섬유상 시트에서 콜라겐 피브릴을 발견할 수 있었다. It is a figure which shows the result of observing the said fibrous sheet under an electron microscope. As shown in Fig. 3, collagen fibrils were found in the fibrous sheet.
이상과 같은 결과로부터, 상기 섬유상 시트는 많은 섬유아세포를 포함하는 세포외 기질로 구성되고, 1형 콜라겐 및 엘라스틴과 같은 진피 세포외 기질 성분이 발현되어 있음을 알 수 있었다. 또한, 미세 구조적으로, 콜라겐 피브릴을 상기 섬유상 시트에서 발견할 수 있었다. 따라서, 상기 섬유상 시트는 인체 진피-유사 조직임을 알 수 있었다. From the above results, it was found that the fibrous sheet was composed of an extracellular matrix containing many fibroblasts and expressed in the dermal extracellular matrix components such as type 1 collagen and elastin. In addition, microstructurally, collagen fibrils could be found in the fibrous sheet. Thus, the fibrous sheet was found to be human dermal-like tissue.
실시예 2 : 섬유상 시트의 생산Example 2 Production of Fibrous Sheets
본 실시예에서는 실시예 1에서 사용된 배지 성분 즉, EGF, 인슐린, 히드로코르티손, 트란스페린 및 트리요오도티로닌 중에서, EGF 또는 EGF 및 인슐린을 제외한 다른 성분을 포함하지 않는 것을 제외하고는, 동일한 배지를 사용하여 진피 섬유아세포를 사용하여 섬유상 시트를 제조하였다. 대조군으로서 진피 섬유아세포를 EGF 또는 EGF 및 인슐린이 없는 배지에서 배양하였다 (재료 및 방법 절의 (3) 참조). In the present example, the same medium component used in Example 1, that is, EGF, insulin, hydrocortisone, transferrin, and triiodothyronine, except that EGF or other components except EGF and insulin are not included, the same medium. To prepare fibrous sheets using dermal fibroblasts. Dermal fibroblasts were cultured in medium free of EGF or EGF and insulin as a control (see (3) in the Materials and Methods section).
그 결과 얻어지는 섬유산 시트를 도 4 내지 도 7에 나타내었다. 도 4는 얻어 진 섬유상 시트를 헤마톡실린 및 이오신 염색한 결과를 나타내는 도면이다. 도 5는 얻어진 섬유상 시트를 마손-트리크롬 염색한 결과를 나타내는 도면이다. 도 6은 얻어진 섬유상 시트를 1형 콜라겐으로 염색한 결과를 나타내는 도면이다. 도 7은 얻어진 섬유상 시트를 엘라스틴으로 염색한 결과를 나타내는 도면이다. 도 4 내지 도 7에서, (A)는 대조군 배지로부터 얻어지는 섬유상 시트, (B)는 EGF 배지에서 얻어지는 섬유상 시트, 및 (C)는 EGF 및 인슐린 배지에서 얻어지는 섬유상 시트를 각각 염색한 결과를 나타낸다. The resulting fibrous acid sheet is shown in FIGS. 4 to 7. 4 is a diagram showing the results of staining hematoxylin and iosin of the obtained fibrous sheet. It is a figure which shows the result of horse-trichrome staining of the obtained fibrous sheet. It is a figure which shows the result of dyeing the obtained fibrous sheet with type 1 collagen. It is a figure which shows the result of dyeing the obtained fibrous sheet with elastin. 4 to 7, (A) shows the result of staining the fibrous sheet obtained from the control medium, (B) the fibrous sheet obtained from the EGF medium, and (C) the fibrous sheet obtained from the EGF and insulin medium, respectively.
실시예 3 : 인간 피부 대체물 (HSE)의 재구성Example 3: Reconstitution of Human Skin Substitute (HSE)
본 실시예에서는 상기 실시예 1에서 얻어진 섬유상 시트 상에서 표피 각질형성세포를 배양하여 인간 피부 대체물을 재구성하였다. In this example, the human skin substitute was reconstituted by culturing epidermal keratinocytes on the fibrous sheet obtained in Example 1.
그 결과, 상기 인간 피부 대체물은 진피와 표피 성분으로 구성되어 있음을 알 수 있었다. As a result, it was found that the human skin substitute is composed of dermis and epidermal components.
도 8a는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 인 비보 상태의 천연 표피와 유사하게 각질층을 갖는 다층 표피가 진피 성분 상에 형성되어 있는 것을 나타낸다 (헤마톡실린 & 이오신 염색). FIG. 8A shows the skin substitute of the present invention, showing that a multi-layered epidermis with a stratum corneum is formed on the dermal components similar to the natural epidermis in the in vivo state (hematoxylin & iosin staining).
도 8b는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 마손-트리크롬 (Masson-trichrome) 염색으로 진피에 청색으로 염색되는 콜라겐을 나타내는 도면이다.FIG. 8B is a diagram showing the skin substitute of the present invention, which shows collagen stained blue in the dermis by Masson-trichrome staining.
도 8c와 8d는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 각각 하부 1 또는 2개 층을 제외하고 상부기저층에서 케라틴 1 및 케라틴 10이 각각 발현되는 것 을 나타내는 도면이다. 8C and 8D show skin substitutes of the present invention, which show that keratin 1 and keratin 10 are expressed in the upper base layer except for the lower one or two layers, respectively.
또한, 도 8e, 8f, 8g, 8h 및 8i는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 기적막의 성분인 인볼루크린, β4 인테그린, 라미닌 5, 4 및 7 형 콜라겐이 진피-표피 접합부 (DEJ)에서 발현되는 것을 나타내는 도면이다. 8e, 8f, 8g, 8h and 8i also show the skin substitutes of the present invention, involucrin, β4 integrin,
도 9는 본 발명의 피부 대체물을 나타내는 것으로서, 얻어진 인간 피부 대체물을 전자 현미경으로 관찰한 결과를 나타내는 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 미세 구조적으로, 비록 완전하지는 않지만, 헤미데스모좀, 라미나 루시다 및 라미나 덴사와 같은 기저막 영역이 형성되어 있음을 알 수 있었다.Fig. 9 shows the skin substitute of the present invention and shows the result of observing the obtained human skin substitute with an electron microscope. As shown in FIG. 9, it was found that, although not completely, basement membrane regions such as hemidesmosome, lamina lucida and lamina densa were formed.
이상과 같은 실시예의 결과로부터, 인간 진피 섬유아세포를 종래 통상적으로 사용되어 오던 콜라겐과 같은 기저물질을 사용하지 않고서, 본 발명의 배지에서 컨플루언시 이후까지 배양함으로써 천연의 진피 및 피부와 유사한 진피 대체물 및 피부 대체물을 생산할 수 있었다. From the results of the above examples, human dermal fibroblasts are cultured until after confluence in the medium of the present invention without using a base material such as collagen, which has been conventionally used conventionally, and dermis similar to natural dermis and skin. Substitutes and skin substitutes could be produced.
실시예 4 : 진피 대체물의 무모생쥐 피부로의 이식Example 4 Transplantation of Dermal Replacement into Hairless Mouse Skin
본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법으로 얻어진 진피 대체물을 무모생쥐 (BALB/c nude Mouse, Charles River Japan,Inc.) 피부에 이식하여 본 발명에 의하여 제조되는 진피 대체물이 성공적으로 무모생쥐에 이식될 수 있는지를 조사하였다.In this embodiment, the dermal replacement obtained by the same method as in Example 1 was implanted into the skin of a hairless mouse (BALB / c nude Mouse, Charles River Japan, Inc.), and the dermal replacement prepared according to the present invention was successfully implanted into the hairless mouse. Investigate if possible.
먼저, 인간 진피 섬유아세포를 EGF, 인슐린, 히드로코르티손, 트란스페린 및 트리요오도티로닌을 포함하는 본 발명의 배지에서 컨플루언시 후 4 주 동안 배 양하여 얻어지는 섬유상 시트 형태를 한 진피 대체물을 얻었다 (재료 및 방법 절의 (3) 참조). 이렇게 얻어진 진피 대체물을 무모 생쥐의 배부를 절개한 후 여기에 상기 진피 대체물을 삽입하고 봉합하여 이식을 완료하였다. 이식 10일 후, 이식부위로부터 시료를 채취하였다. 얻어진 시료를 포름 알데히드에 고정한 다음, 파라핀 블록을 만들고 에마톡실린 및 이오신 (H&E) 염색 및 마손-트리크롬 염색을 수행하였다.First, a dermal substitute in the form of a fibrous sheet obtained by culturing human dermal fibroblasts in culture medium of the present invention containing EGF, insulin, hydrocortisone, transferrin, and triiodotyronin for 4 weeks after confluence was obtained. (See (3) in the Materials and Methods section). The dermal replacement thus obtained was dissected in the back of the hairless mice, and then the dermal replacement was inserted and sutured to complete the transplant. Ten days after transplantation, samples were taken from the implanted site. The obtained sample was fixed in formaldehyde, and then paraffin blocks were made and subjected to ematoxylin and iosin (H & E) staining and Masson-trichrome staining.
그 결과를 도 10a 및 10b에 나타내었다. 도 10a는 본 발명의 진피 대체물로 이식된 무모생쥐로부터 얻어진 피부 생검 시료를 에마톡실린 및 이오신 염색한 결과를 나타내는 도면이다. 도 10a에 나타낸 바와 같이, 무모생쥐 내에 살아 있는 진피 대체물을 관찰할 수 있었다. 도 10b는 본 발명의 진피 대체물로 이식된 무모생쥐로부터 얻어진 피부 생검 시료를 마손-트리크롬 염색한 결과를 나타내는 도면이다. 도 10b에 나타낸 바와 같이, 청색으로 염색되는 진피 대체물을 무모생쥐 내에 서 뚜렷하게 관찰할 수 있었다. 도 10a와 10b에서, 화살표 사이의 부분이 이식한 진피 대체물에 해당한다. The results are shown in FIGS. 10A and 10B. Figure 10a is a diagram showing the results of staining with ematoxine and iosin from skin biopsy samples obtained from hairless mice transplanted with a dermal replacement of the present invention. As shown in FIG. 10A, live dermal replacements in hairless mice could be observed. FIG. 10B is a diagram showing the result of horseson-trichrome staining of a skin biopsy sample obtained from hairless mice transplanted with a dermal replacement of the present invention. As shown in FIG. 10B, the dermal replacement stained in blue was clearly observed in hairless mice. In FIGS. 10A and 10B, the portion between the arrows corresponds to the implanted dermal replacement.
이러한 실험 결과로부터, 본 발명의 진피 대체물이 성공적으로 무모생쥐에서 이식될 수 있음을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 진피 대체물은 인간 피부 질환에 있어서 유용하게 치료 목적으로 사용될 수 있을 것으로 여겨진다. From these experimental results, it can be seen that the dermal replacement of the present invention can be successfully implanted in hairless mice. Accordingly, it is believed that the dermal replacement of the present invention may be usefully used for therapeutic purposes in human skin diseases.
본 발명의 배지에 의하면, 콜라겐과 같은 기저물질을 사용하지 않고서, 진피 섬유아세포를 컨플루언시 이후까지 배양하여 진피 대체물을 제조하는데 이용될 수 있다. According to the medium of the present invention, dermal fibroblasts can be used to prepare dermal replacements by culturing dermal fibroblasts after confluency without using a base material such as collagen.
본 발명의 진피 대체물을 제조하는 방법에 의하면, 콜라겐과 같은 기저물질을 사용하지 않고서도, 진피 대체물을 제조할 수 있다. 따라서, 간단하고, 저렴한 비용으로 외래 기저물질을 사용으로써 야기되는 오염의 문제없이 안전하게 진피 대체물을 제조하는데 유용하다.According to the method for preparing the dermal substitute of the present invention, the dermal substitute can be prepared without using a base material such as collagen. Therefore, it is useful to prepare dermal substitutes safely and safely without the problem of contamination caused by the use of foreign base materials at low cost.
본 발명의 진피 대체물에 의하면, 종래 콜라겐과 같은 기저 물질 (substrate)을 사용하여 제조된 진피 대체물에 비하여 우수하며, 외래 기저물질을 사용하지 않기 때문에 안전성이 높다.According to the dermal substitute of the present invention, it is superior to the dermal substitute prepared by using a base material (substrate), such as conventional collagen, and high safety because it does not use foreign base material.
본 발명의 피부 대체물을 제조하는 방법에 의하면, 콜라겐과 같은 기저물질을 사용하지 않고서 제조되는 진피 대체물로부터 피부 대체물을 제조할 수있다. 따라서, 간단하고, 저렴한 비용으로 외래 기저물질을 사용으로써 야기되는 오염의 문제없이 안전하게 피부 대체물을 제조하는데 유용하다.According to the method for preparing a skin substitute of the present invention, it is possible to prepare a skin substitute from a dermal substitute prepared without using a base substance such as collagen. Therefore, it is useful to prepare skin substitutes safely and simply without the problem of contamination caused by using foreign base materials at low cost.
본 발명의 피부 대체물에 의하면, 종래 콜라겐과 같은 기저 물질 (substrate)을 사용하여 제조된 진피 대체물로부터 제조되는 피부 대체물에 비하여 우수하며, 외래 기저물질을 사용하지 않기 때문에 안전성이 높다.According to the skin substitute of the present invention, it is superior to the skin substitute prepared from the dermal substitute prepared using a conventional substance such as collagen, and the safety is high because no foreign base is used.
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