KR101371706B1 - Amniotic Fluid-derived Stem Cells Expressing Suicide Genes and Composition for Treatment of Cancer Comprising the Same - Google Patents

Amniotic Fluid-derived Stem Cells Expressing Suicide Genes and Composition for Treatment of Cancer Comprising the Same Download PDF

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Abstract

본 발명은 자살유전자를 발현하는 포유동물 양수 유래 줄기세포를 포함하는 암 치료용 조성물을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 자살유전자를 포함하는 발현벡터로 형질전환된 양수 유래 줄기세포 및 항암제 전구약물의 약제학적 유효량; 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 암 치료용 약제학적 조성물을 제공한다. 본 발명의 조성물은 전구약물을 세포독성을 지닌 항암물질로 전환시킴으로써 암 치료에 뛰어난 효과를 나타낸다. The present invention provides a composition for treating cancer, comprising a mammalian amniotic fluid-derived stem cell expressing a suicide gene. More specifically, the present invention provides a pharmaceutically effective amount of amniotic fluid-derived stem cells and anticancer prodrugs transformed with an expression vector comprising a suicide gene; And it provides a pharmaceutical composition for treating cancer comprising a pharmaceutically acceptable carrier. The composition of the present invention has an excellent effect on cancer treatment by converting prodrugs into anticancer substances with cytotoxicity.

Description

자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포 및 이를 포함하는 암 치료용 조성물{Amniotic Fluid-derived Stem Cells Expressing Suicide Genes and Composition for Treatment of Cancer Comprising the Same} Amniotic Fluid-derived Stem Cells Expressing Suicide Genes and Composition for Treatment of Cancer Comprising the Same}

본 발명은 자살유전자 코딩 핵산 분자를 포함하는 발현 벡터로 형질전환된 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포 및 이 형질전환 양수 유래 줄기세포를 유효성분으로 포함하는 암 치료용 약제학적 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to an amniotic fluid-derived stem cell expressing a suicide gene transformed with an expression vector comprising a suicide gene coding nucleic acid molecule and a pharmaceutical composition for treating cancer comprising the transformed amniotic fluid-derived stem cell as an active ingredient.

암(cancer)은 비정상적으로 세포가 변화하여 불완전하게 성숙하고 과다하게 증식하여 자라난 덩어리를 의미하는 것으로 다양한 암들이 전 세계적으로 사회적 문제를 일으키고 있다. 현재 암 치료 기술로 알려져 있는 외과적 절제술, 방사선 조사, 항암제를 이용한 암 치료 방법은 매우 발전하였다. 이러한 암 치료 기술들은 매우 유용하지만 재발의 가능성이 있는 비영구적인 치료 방법이라는 것과 다양하고 심각한 부작용을 유발한다는 점에서 그 한계점이 존재한다. 암 치료에 일반적으로 사용되는 항암제는 암세포를 비롯한 정상 세포들을 사멸시켜 골수억제, 구토, 설사, 구내염, 탈모 등 다양한 부작용을 유발시킨다(Hippokratia;15:93-95). 이러한 문제점 때문에 좀 더 안전하고, 효과가 좋은 새로운 암 치료 기술이 필요하다. 이에 따라, 최근 세포치료제에 대한 관심이 모아지고 있다. 특히 줄기세포(stem cell)의 특성과 잠재력에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Cancer (cancer) refers to the mass of abnormally changed cells, incompletely mature and overproliferated, causing a variety of cancers worldwide cause social problems. Surgical resection, radiation, and anticancer cancer treatment methods, which are now known as cancer treatment techniques, have been greatly developed. These cancer treatment techniques are very useful but have limitations in that they are non-permanent treatments with the potential for recurrence and cause a variety of serious side effects. Anti-cancer agents commonly used in cancer treatment kill various normal cells including cancer cells, causing various side effects such as myelosuppression, vomiting, diarrhea, stomatitis, and hair loss (Hippokratia; 15: 93-95). These problems require new safer and more effective cancer treatment technologies. Accordingly, there is a recent interest in cell therapies. In particular, research on the characteristics and potential of stem cells is being actively conducted.

줄기세포는 인간의 몸을 구성하는 다양한 세포로 분화(multipotent)하거나 장기로 성장이 가능한 일종의 모세포로 스스로 증식이 가능(self-renewal)한 만능세포로 알려져 있다. 줄기세포는 배아줄기세포, 성체줄기세포로 크게 나눌 수 있다. 배아줄기세포(embryo stem cell)는 매우 빠르고 쉽게 배양되지만 다양한 윤리적 문제를 내포하고 있으며 생체 내에 투여했을 때 종양(tumor)을 유발시키는 문제를 가지고 있다. 성체 줄기세포(adult stem cell)는 배아줄기세포 보다는 윤리적인 문제가 없지만 배양과 분리의 어려움이 존재한다. 이에 본 발명에서는 배아줄기세포보다 윤리적 문제가 적고 생체 내에 투여 했을 때 종양을 형성하지 않으며 배양과 분리에도 유용한 양수 유래 줄기세포(human amniotic fluid-derived stem cell)를 이용하였다. 또한, 양수 유래 줄기세포는 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력 및 자기재생 능력이 배아줄기세포에 비교했을 때 전혀 뒤처지지 않는다. 양수 유래 줄기세포는 산모의 양수에서 분리 되는 것으로 태아와 산모에게 비교적 피해를 주지 않고 얻을 수 있다(Paolo De Coppi et al., Nat Biotechnol 25:100-106(2007)). Stem cells are known as pluripotent cells that can multiply into various cells constituting the human body or are self-renewal. Stem cells can be roughly divided into embryonic stem cells, adult stem cells. Embryo stem cells are cultured very quickly and easily but contain various ethical problems and have a problem of inducing tumors when administered in vivo. Adult stem cells have no ethical problems than embryonic stem cells, but there are difficulties in culture and separation. Therefore, in the present invention, less ethical problems than embryonic stem cells, and when used in vivo, used amniotic fluid stem cells (human amniotic fluid-derived stem cells) that do not form tumors and are useful for culture and isolation. In addition, amniotic fluid-derived stem cells are inferior in their ability to differentiate into various cells and their self-renewal ability compared to embryonic stem cells. Amniotic fluid stem cells are isolated from the mother's amniotic fluid and can be obtained without relatively damaging the fetus and mother (Paolo De Coppi et al., Nat Biotechnol 25: 100-106 (2007).

현재 자살유전자(suicide gene)가 도입된 줄기세포를 이용하여 암을 치료하는 기술은 배아줄기세포 또는 성체 줄기세포를 이용하며, 그 중에서도 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell)를 세포 전달체(cell delivery system)로 사용하고 있다(Aboody K et al., Neuro Oncol 8:119-126(2006), Tokuyama et al., Cancer Lett 291:256-262(2010)). 자살유전자는 인체에 무해한 전구약물(prodrug)을 세포독성을 지닌 항암물질로 전환시키는 기능이 있는 유전자로서, 자살유전자/전구약물을 이용한 자살유전자 치료는 자살유전자가 도입된 암 세포뿐만 아니라 자살유전자가 도입되지 않은 주위의 암세포도 전구약물을 투여한 후 사멸하는“방관자 효과(bystander effect)”에 의해 치료효과가 나타나므로 방관자 효과를 증강시킬 수 있다면 자살유전자/전구약물의 유전자치료 효과를 극대화시킬 수 있다.
Currently, technology for treating cancer using stem cells into which a suicide gene has been introduced uses embryonic stem cells or adult stem cells, and among them, mesenchymal stem cells are used as cell delivery systems. (Aboody K et al., Neuro) Oncol 8: 119-126 (2006), Tokuyama et al., Cancer Lett 291: 256-262 (2010). Suicide genes are genes that convert prodrugs that are harmless to the human body into cytotoxic anti-cancer substances. Suicide gene therapy using suicide genes / prodrugs is not only a cancer cell to which suicide genes are introduced, but also a suicide gene. The cancer cells around the unintroduced are also treated by the “bystander effect”, which is killed after the prodrug is administered. If the bystander effect can be enhanced, the gene therapy effect of suicide gene / prodrug can be maximized. have.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

대한민국 특허출원 제10-2005-0091155호Republic of Korea Patent Application No. 10-2005-0091155 대한민국 특허출원 제10-2009-0062796호Republic of Korea Patent Application No. 10-2009-0062796

본 발명자들은 자살유전자를 이용한 암 치료용 세포치료제를 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 윤리적 문제가 적고 생체 내에 투여 했을 때 종양을 형성하지 않으며 배양 및 분리가 쉬운 양수 유래 줄기세포에 자살유전자를 도입하고 이를 암 조직에 적용하면 암 세포 사멸을 크게 증가시키는 효과를 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다. The present inventors earnestly researched to develop a cell therapy for cancer treatment using suicide genes. As a result, the suicide gene is introduced into amnion derived stem cells that have little ethical problems, do not form tumors when administered in vivo, and are easy to culture and isolate. When applied to cancer tissues confirmed the effect of greatly increasing cancer cell death has been completed the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포를 제공하는 것에 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide amniotic fluid-derived stem cells expressing suicide genes.

본 발명의 다른 목적은 자살유전자 발현 양수 유래 줄기세포를 유효성분으로 포함하는 암 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 것에 있다. Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for treating cancer comprising suicide gene-expressing amniotic fluid-derived stem cells as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적은 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포 및 항암제의 전구약물을 포함하는 항암용 키트를 제공하는 것에 있다.
Still another object of the present invention is to provide an anticancer kit comprising a prodrug of amniotic fluid-derived stem cells expressing a suicide gene and an anticancer agent.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and claims.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 자살유전자를 코딩하는 핵산분자를 포함하는 발현 벡터로 형질전환되어 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포를 제공한다. According to one aspect of the present invention, the present invention provides a amniotic fluid-derived stem cell transformed with an expression vector comprising a nucleic acid molecule encoding a suicide gene.

본 발명자들은 자살유전자를 이용한 암 치료용 세포치료제를 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 윤리적 문제가 적고 생체 내에 투여했을 때 종양을 형성하지 않으며 배양 및 분리가 쉬운 양수 유래 줄기세포에 자살유전자를 도입하고 이를 암 조직에 적용하면 암 세포 사멸을 크게 증가시키는 효과를 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다. As a result of earnest research efforts to develop a cell therapy for cancer treatment using suicide genes, the present inventors introduced suicide genes into amniotic fluid-derived stem cells that have little ethical problems, do not form tumors when administered in vivo, and are easy to culture and isolate. When applied to cancer tissues confirmed the effect of greatly increasing cancer cell death has been completed the present invention.

본 명세서에서 용어 “자살유전자(suicide gene)"는 항암 활성을 가지지 않아 무독성인 전구약물(prodrug)을 세포독성을 지닌 항암 약물로 전환시키는 활성을 갖는 단백질(예를 들어 효소)를 코딩하는 유전자를 의미한다. As used herein, the term “suicide gene” refers to a gene encoding a protein (eg, an enzyme) that does not have anticancer activity and therefore has the activity of converting a nontoxic prodrug into a cytotoxic anticancer drug. it means.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 자살유전자는 사이토신 디아미나아제(cytosine deaminase, CD) 및/또는 헤르페스 심플렉스 바이러스 티미딘 키나아제(herpes simplex virus thymidine kinase, HSV-TK)의 유전자이다. According to a preferred embodiment of the present invention, the suicide gene is a gene of cytosine deaminase (CD) and / or herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-TK).

상기 사이토신 디아미나아제(CD)는 사이토신을 기질로 하여 아미노기를 가수분해함으로써 우라실(uracil)을 생성하는 반응을 촉매하는 효소이다. 사이토신 디아미나아제는 무독성의 전구약물인 5-플루오로사이토신(5-fluorocytosine, 5-FC)을 반응물로 탈아미노기 반응에 의해 5-플루오로우라실(5-fluorouracil, 5-FU)을 생성하고, 생성된 5-FU는 DNA의 합성을 저해함으로써 빠르게 세포 분열하는 암세포 특이적 독성을 나타낸다. The cytosine deaminase (CD) is an enzyme that catalyzes a reaction to generate uracil by hydrolyzing an amino group using cytosine as a substrate. Cytosine deaminase produces 5-fluorouracil (5-FU) by deamino group reaction with 5-fluorocytosine (5-FC), a nontoxic prodrug. In addition, the produced 5-FU exhibits cancer cell specific toxicity of rapidly dividing cells by inhibiting the synthesis of DNA.

상기 헤르페스 심플렉스 바이러스 티미딘 키나아제(HSV-TK)는 전구약물인 간시클로버(ganciclovir, GCV)를 반응물로 하여 이의 5′탄소 위치에 인산기를 도입하는 반응을 촉매하는 효소이며, 5′-인산화된 간시클로버는 트리포스페이트-간시클로버(triphosphate-ganciclovir, GCV-TP)로 전환되고, GCV-TP는 DNA 합성을 차단함으로써 암세포 특이적인 세포 독성을 나타낸다. The herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-TK) is an enzyme that catalyzes the reaction of introducing a phosphate group to its 5 'carbon position using a prodrug ganciclovir (GCV) as a reactant, and 5'-phosphorylated. Gancyclovir is converted to triphosphate-ganciclovir (GCV-TP), and GCV-TP exhibits cancer cell specific cytotoxicity by blocking DNA synthesis.

본 명세서에서 용어 “양수 유래 줄기세포”는 동물의 양수로부터 분리한 줄기세포를 의미한다. As used herein, the term "amniotic fluid-derived stem cells" refers to stem cells isolated from animal amniotic fluid.

본 발명의 양수 유래 줄기세포는 바람직하게는 포유동물의 양수로부터 분리한 줄기세포이며, 보다 바람직하게는 인간, 돼지, 말, 소, 마우스, 랫트, 햄스터, 토끼, 염소 및 양의 양수 유래 세포, 보다 더 바람직하게는 인간, 돼지, 말 및 소의 양수 유래 줄기세포, 가장 바람직하게는 인간의 양수 유래 줄기세포이다. Amniotic fluid-derived stem cells of the present invention are preferably stem cells isolated from mammalian amniotic fluid, more preferably human, swine, horse, cow, mouse, rat, hamster, rabbit, goat and sheep amniotic derived cells, Even more preferred are amniotic stem cells derived from humans, pigs, horses and cattle, most preferably human amniotic stem cells.

양수 유래 줄기세포는 양수(amniotic fluid)로부터 분리하므로, 배아줄기세포에 비해 윤리적인 문제의 발생이 적고, 생체내에 투여하는 경우 종양을 형성하는 가능성이 낮으며, 분리 및 배양도 다른 줄기세포에 비해 매우 유리하다. 또한, 양수 유래 줄기세포는 배아줄기세포와 비교하여 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력과 자기재생 능력에서도 동등하다. Since amniotic fluid stem cells are isolated from amniotic fluid, ethical problems are less likely to occur than embryonic stem cells, and when administered in vivo, they are less likely to form tumors. Very advantageous. In addition, amniotic fluid-derived stem cells are equivalent in their ability to differentiate into various cells and in self-renewal compared with embryonic stem cells.

본 발명에서 자살유전자의 양수 유래 줄기세포로의 도입은 적합한 발현 벡터를 이용하여 행하며, 상기 발현 벡터로는 예를 들어 플라스미드 벡터 또는 바이러스 벡터를 이용할 수 있다. In the present invention, the introduction of suicide genes into the amniotic fluid-derived stem cells is performed using a suitable expression vector, and for example, a plasmid vector or a viral vector can be used as the expression vector.

본 발명에서 사용될 수 있는 바이러스 벡터는 바람직하게는 레트로바이러스 벡터, 배큘로바이러스 벡터, 아데노바이러스 벡터, 아데노-관련 바이러스(Adeno-associated viruses: AAV) 벡터, 렌티바이러스 벡터, 헤르페스 심플렉스 바이러스 벡터 또는 배시니아 바이러스 벡터를 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The viral vectors that can be used in the present invention are preferably retroviral vectors, baculovirus vectors, adenovirus vectors, Adeno-associated viruses (AVA) vectors, lentivirus vectors, herpes simplex virus vectors or bash Nia virus vectors, but are not limited thereto.

본 발명의 벡터에 포함되는 진핵세포에서 작동하는 복제원점은 f1 복제원점, SV40 복제원점, pMB1 복제원점, Adeno 복제원점, AAV 복제원점 및 BBV 복제원점 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. The origin of replication contained in the vector of the present invention includes, but is not limited to, f1 replication origin, SV40 replication origin, pMB1 replication origin, Adeno replication origin, AAV replication origin, and BBV replication origin.

상기 발현 벡터에서 자살유전자는 프로모터에 작동적으로 연결된다. 용어 “작동적으로 연결된”은 핵산 발현 조절 서열(예: 프로모터, 시그널 서열, 또는 전사조절인자 결합 위치의 어레이)과 다른 핵산 서열사이의 기능적인 결합을 의미하며, 이에 의해 상기 조절 서열은 상기 다른 핵산 서열의 전사 및/또는 해독을 조절하게 된다. Suicide genes in said expression vector are operably linked to a promoter. The term “operably linked” means a functional linkage between a nucleic acid expression control sequence (eg, an array of promoters, signal sequences, or transcriptional regulator binding sites) and another nucleic acid sequence, whereby the regulatory sequence To control transcription and / or translation of the nucleic acid sequence.

본 발명에서 자살유전자에 작동적으로 연결되어 자살유전자의 전사를 조절할 수 있는 프로모터는 포유동물 세포의 게놈으로부터 유래된 프로모터 (예: 메탈로티오닌 프로모터) 또는 포유동물 바이러스로부터 유래된 프로모터 (예: 아데노바이러스 후기 프로모터, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터, SV40 프로모터, 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터 및 HSV의 tk 프로모터)가 이용될 수 있다. In the present invention, a promoter operably linked to a suicide gene to modulate the transcription of the suicide gene may be a promoter derived from the genome of a mammalian cell (eg, a metallothionine promoter) or a promoter derived from a mammalian virus (eg, Adenovirus late promoter, vaccinia virus 7.5K promoter, SV40 promoter, cytomegalovirus (CMV) promoter and tk promoter of HSV) can be used.

본 발명의 벡터는 전사 종결 서열로서 폴리아데닐화 서열을 포함할 수 있으며, 예를 들어 소성장 호르몬 터미네이터(Gimmi, E. R., et al., Nucleic Acids Res. 17:6983-6998(1989)), SV40 유래 폴리 아데닐화 서열(Schek, N, et al., Mol. Cell Biol. 12:5386-5393(1992)), HIV-1 polyA(Klasens, B. I. F., et al., Nucleic Acids Res. 26:1870-1876(1998)), β-글로빈 polyA(Gil, A., et al, Cell 49:399-406(1987)), HSV TK polyA(Cole, C. N. and T. P. Stacy, Mol. Cell. Biol. 5:2104-2113(1985)) 또는 폴리오마바이러스 polyA(Batt, D. B and G. G. Carmichael, Mol. Cell. Biol. 15:4783-4790(1995))를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. Vectors of the present invention may comprise a polyadenylation sequence as a transcription termination sequence, for example, plastic field hormone terminators (Gimmi, ER, et al., Nucleic Acids Res. 17: 6983-6998 (1989)), SV40 Derived poly adenylation sequence (Schek, N, et al., Mol. Cell Biol. 12: 5386-5393 (1992)), HIV-1 polyA (Klasens, BIF, et al., Nucleic Acids Res. 26: 1870- 1876 (1998)), β-globin polyA (Gil, A., et al, Cell 49: 399-406 (1987)), HSV TK polyA (Cole, CN and TP Stacy, Mol. Cell. Biol. 5: 2104 -2113 (1985)) or polyomavirus polyA (Batt, D. B and GG Carmichael, Mol. Cell. Biol. 15: 4783-4790 (1995)).

본 발명에서 이용되는 벡터는 선택표지로서, 당업계에서 통상적으로 이용되는 항생제 내성 유전자를 포함할 수 있으며, 예를 들어 엠피실린, 겐타마이신, 카베니실린, 클로람페니콜, 스트렙토마이신, 카나마이신, 게네티신, 네오마이신, 푸로마이신 및 테트라사이클린에 대한 내성 유전자가 있다. The vector used in the present invention may include an antibiotic resistance gene commonly used in the art as an optional marker, for example, empicillin, gentamicin, carbenicillin, chloramphenicol, streptomycin, kanamycin, geneticin Resistance genes for neomycin, puromycin and tetracycline.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 자살유전자의 양수 유래 줄기세포로의 도입은 레트로바이러스 벡터를 이용하여 행할 수 있다. 레트로바이러스는 자신의 유전자를 숙주의 게놈으로 삽입시키고, 대량의 외래 유전 물질을 운반할 수 있으며, 감염시킬 수 있는 세포의 스펙트럼이 넓기 때문에 유전자 전달 벡터로서 적합하게 선택된다. 레트로바이러스를 이용한 발현벡터의 제조는 Nicolas and Rubinstein "Retroviral vectors," In: Vectors: A survey of molecular cloning vectors and their uses, Rodriguez and Denhardt (eds.), Stoneham: Butterworth, 494-513(1988)에 상세히 설명되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로써 삽입된다. 상세히 설명하면, 레트로바이러스 벡터를 구축하기 위하여 자살유전자를 레트로바이러스의 서열 대신에 레트로바이러스 게놈에 삽입하여 복제 불능의 바이러스의 발현벡터를 제조한다. 제조한 복제불능 바이러스 벡터를 포장(packaging) 세포에 형질도입하고, 형질도입된 포장세포를 배양한 후 여과하여 레트로바이러스 용액을 얻고, 이를 이용하여 양수 유래 줄기세포를 감염시킴으로써 양수 유래 줄기세포에 자살유전자를 도입할 수 있다. 이어서, 상기 레트로바이러스 벡터에 포함된 선별마커를 이용하여 자살 유전자가 도입된 양수 유래 줄기세포를 선별할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the introduction of the suicide gene into the amniotic fluid derived stem cells can be performed using a retroviral vector. Retroviruses are suitably selected as gene transfer vectors because they insert their genes into the host's genome, carry large amounts of foreign genetic material, and have a broad spectrum of cells that can be infected. The production of expression vectors using retroviruses is described in Nicolas and Rubinstein "Retroviral vectors," In: Vectors: A survey of molecular cloning vectors and their uses, Rodriguez and Denhardt (eds.), Stoneham: Butterworth, 494-513 (1988). It is described in detail, which is incorporated herein by reference. In detail, in order to construct a retroviral vector, a suicide gene is inserted into the retroviral genome instead of the sequence of the retrovirus to prepare an expression vector of the non-replicating virus. The resulting non-replicating viral vector was transduced into the packaging cells, cultured the transduced packaging cells, and filtered to obtain a retroviral solution. Genes can be introduced. Subsequently, the amniotic fluid-derived stem cells into which the suicide gene is introduced may be selected using a selection marker included in the retroviral vector.

본 발명에서 자살유전자가 도입되어 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포는 본래의 자가재생능력을 통해 계속하여 증식하면서 투여되는 전구약물을 항암활성을 갖는 물질로 전환시킴으로써 암세포의 사멸을 유도한다. Amniotic fluid-derived stem cells in which suicide genes are introduced in the present invention express suicide genes, thereby inducing death of cancer cells by converting prodrugs that are administered while continuing to proliferate into substances having anticancer activity.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 자살유전자를 코딩하는 핵산분자를 포함하는 발현벡터로 형질전환되어 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포를 유효성분으로 포함하는 항암용 약제학적 조성물을 제공한다. According to another aspect of the present invention, the present invention provides an anticancer pharmaceutical composition comprising an amniotic fluid-derived stem cell transformed with an expression vector comprising a nucleic acid molecule encoding a suicide gene as an active ingredient. do.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 (i) 자살유전자를 코딩하는 핵산분자를 포함하는 발현벡터로 형질전환되어, 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포 및 (ⅱ) 항암제의 전구약물을 포함하는 항암용 키트를 제공한다. According to another aspect of the present invention, the present invention is transformed into an expression vector comprising a nucleic acid molecule encoding (i) a suicide gene, a positive-derived stem cell expressing the suicide gene and (ii) a prodrug of an anticancer agent It provides a kit for anticancer.

하기 본 발명의 구체적인 일 실시예에서 입증되는 바와 같이, 본 발명에서 자살유전자를 안정적으로 발현하는 양수 유래 줄기세포는 항암제의 전구약물을 강력한 세포독성을 나타내는 항암물질로 전환시킴으로써 암 세포에 대한 사멸효과를 발휘한다. As demonstrated in one specific example of the present invention, the amniotic fluid-derived stem cells stably expressing suicide genes in the present invention have a killing effect on cancer cells by converting prodrugs of anticancer drugs into anti-cancer substances that exhibit potent cytotoxicity. Exert.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 양수 유래 줄기세포는 사이토신 디아미나아제(CD) 및 헤르페스 심플렉스 바이러스 티미딘 키나아제(HSV-TK) 중 하나 이상의 자살유전자로 도입되어 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the amniotic fluid-derived stem cells are introduced into one or more suicide genes of cytosine deaminase (CD) and herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-TK).

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 의하면, 상기 항암제 전구약물은 5-플루오로사이토신(5-FC) 및 간시클로버(GCV) 중 하나 이상의 전구약물이다. According to another preferred embodiment of the present invention, the anticancer prodrug is one or more of 5-fluorocytosine (5-FC) and gancyclovir (GCV).

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 의하면, 상기 양수 유래 줄기세포는 사이토신 디아미나아제(CD) 및 헤르페스 심플렉스 바이러스 티미딘 키나아제(HSV-TK)를 함께 포함하며, 이 경우 항암제 전구약물 5-플루오로사이토신(5-FC) 및 간시클로버(GCV)를 함께 투여하면, 복수의 약물에 의한 상승적인 항암 효과를 나타낸다. According to another preferred embodiment of the present invention, the amniotic fluid-derived stem cells together with cytosine deaminase (CD) and herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-TK), in this case anticancer prodrug 5-fluorine Administration of locitocin (5-FC) and gancyclovir (GCV) together shows a synergistic anticancer effect by multiple drugs.

본 발명의 조성물이 적용되어 치료될 수 있는 암은 유방암, 폐암, 위암, 간암, 혈액암, 뼈암, 췌장암, 피부암, 두경부암, 피부 또는 안구 흑색종, 자궁육종, 난소암, 직장암, 항문암 대장암 난관암, 자궁내막암, 자궁경부암, 소장암, 내분비암, 갑상선암, 부갑상선암, 신장암, 연조직종양, 요도암, 전립선암, 기관지암, 골수암 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. Cancers that can be treated by applying the composition of the present invention are breast cancer, lung cancer, stomach cancer, liver cancer, hematologic cancer, bone cancer, pancreatic cancer, skin cancer, head and neck cancer, skin or eye melanoma, uterine sarcoma, ovarian cancer, rectal cancer, anal cancer colon Cancer fallopian tube cancer, endometrial cancer, cervical cancer, small intestine cancer, endocrine cancer, thyroid cancer, parathyroid cancer, kidney cancer, soft tissue tumors, urethral cancer, prostate cancer, bronchial cancer, bone marrow cancer and the like.

본 발명의 상기 약제학적 조성물은 전형적으로 세포를 포함하는 현탁액 형태의 주사제로 제조될 수 있다. 주사에 적합한 제약 형태는 용액 또는 분산액의 즉시 준비가 가능한 멸균 수성 용액 또는 분산액을 포함한다. 모든 경우에 주사액 형태의 제약제는 멸균되어야 하며, 주사가 용이할 정도로 유동성이 있어야 한다. The pharmaceutical composition of the present invention may be prepared in the form of a suspension typically containing cells. Pharmaceutical forms suitable for injection include sterile aqueous solutions or dispersions which are ready for the preparation of solution or dispersion. In all cases, the pharmaceutical agent in the form of injection must be sterile and fluid enough to facilitate injection.

본 발명의 약제학적 조성물은 유효성분 이외에 약제학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다. The pharmaceutical composition of the present invention may contain, in addition to the active ingredient, a pharmaceutically acceptable carrier.

상기 용어 "약제학적으로 허용되는"은 사람에게 투여되었을 때 알레르기 반응이나 유사한 불리한 반응을 야기하지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 담체로는 특정 용매, 분산매질, 코팅제, 항균제 및 항진균제, 등장제 및 흡수지연제 등을 포함한다. 약제학적으로 활성인 물질에 이러한 매질 및 제제를 사용하는 것은 당업계에 공지되어 있다. The term "pharmaceutically acceptable" means that it does not cause an allergic reaction or a similar adverse reaction when administered to a human. Such carriers include certain solvents, dispersion media, coatings, antibacterial and antifungal agents, isotonic and absorption delaying agents and the like. The use of such media and preparations in pharmaceutically active materials is well known in the art.

약제학적 조성물의 담체는, 예를 들어 물, 식염수, 에탄올, 폴리올 (예를 들어, 글리세롤, 프로필렌글리콜 및 액상 폴리에틸렌글리콜 등), 이들의 적합한 혼합물, 및 식물유를 함유하는 용매 또는 분산매질일 수 있다. 레시틴과 같은 코팅제의 사용에 의해 유동성이 유지될 수 있다. 미생물 오염을 막기 위해 파라벤, 클로로부탄올, 페놀, 소르브산, 티메로살 등과 같은 다양한 항균제 및 항진균제가 포함될 수 있으며, 당 또는 염화나트륨 등의 등장제도 포함될 수 있다. 또한, 체내 투여시 흡수작용을 연장시키기 위해 조성물에 흡수를 지연시키는 제제, 예를 들어 알루미늄 모노스테아레이트 및 젤라틴를 포함시킬 수 있다. 멸균 주사 용액은, 필요에 따라 상기 언급된 여러 다른 성분들을 가진 적합한 용매에 필요한 양의 활성 화합물을 혼합한 다음, 여과 멸균하여 제조된다. The carrier of the pharmaceutical composition may be, for example, a solvent or dispersion medium containing water, saline, ethanol, a polyol (such as glycerol, propylene glycol and liquid polyethylene glycol, etc.), suitable mixtures thereof, and vegetable oils . Fluidity can be maintained by the use of a coating agent such as lecithin. To prevent microbial contamination, various antibacterial and antifungal agents such as parabens, chlorobutanol, phenol, sorbic acid, thimerosal and the like may be included, and may include an appearance system such as sugar or sodium chloride. In addition, agents for delaying absorption in the composition for prolonging the absorption action upon administration in vivo, for example, aluminum monostearate and gelatin may be included. Sterile injectable solutions are prepared by mixing the required amount of the active compound in a suitable solvent with the various other ingredients mentioned above, as required, followed by filtered sterilization.

본 발명의 약제학적 조성물은 바람직하게는 비경구, 복강내, 진피내, 근육내, 정맥내 경로로 투여될 수 있으며, 보다 바람직하게는 암세포 또는 암조직을 포함하는 부위에 직접 주입에 의해 투여될 수 있다. The pharmaceutical composition of the present invention may preferably be administered by parenteral, intraperitoneal, intradermal, intramuscular, intravenous routes, and more preferably by direct infusion into a site comprising cancer cells or cancer tissues. Can be.

본 발명의 약제학적 조성물은 제형과 양립되는 방식으로 치료적으로 효과적인 양으로 투여된다. 또한, 치료될 대상의 상태 또는 조건에 따라 투여량을 조절할 수 있다. 수성의 주사 용액으로 비경구 투여하기 위하여, 용액은 필요에 따라 적합하게 완충되어야 하며, 먼저 액체 희석제를 충분한 식염수 또는 글루코오스로 등장성으로 만든다. 이들 특수한 수성 용액은 특히 정맥내, 근육내, 피하, 진피내 및 복강내 투여에 적합하다. 이와 관련하여, 본 조성물에 사용될 수 있는 담체 및 제제, 매질에 대한 내용은 당업계에 공지되어 있다 ("Remington's Pharmaceutical Sciences", 1995, 15판 참조). The pharmaceutical compositions of this invention are administered in therapeutically effective amounts in a manner compatible with the formulation. The dosage can also be adjusted according to the condition or condition of the subject to be treated. For parenteral administration with aqueous injection solutions, the solution should be suitably buffered as needed, first making the liquid diluent isotonic with sufficient saline or glucose. These particular aqueous solutions are particularly suitable for intravenous, intramuscular, subcutaneous, intradermal and intraperitoneal administration. In this regard, the contents of carriers, formulations, and media that can be used in the present compositions are well known in the art (see Remington's Pharmaceutical Sciences & quot ;, 1995, 15th Edition).

본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화 됨으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다. The pharmaceutical compositions of the present invention are prepared in unit dose form by being formulated with a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient according to methods which can be easily carried out by those skilled in the art. Or may be prepared by incorporating into a multi-dose container. The formulations may be in the form of solutions, suspensions or emulsions in oils or aqueous media, or in the form of excipients, powders, granules, tablets or capsules, and may additionally contain dispersing or stabilizing agents.

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물의 일반적인 투여량은 성인 기준으로 0.0001-1000 ㎎/kg 범위 내이다.
The appropriate dosage of the pharmaceutical composition of the present invention may vary depending on factors such as the formulation method, administration method, age, body weight, sex, pathological condition, food, administration time, administration route, excretion rate, . Typical dosages of the pharmaceutical compositions of the invention are in the range of 0.0001-1000 mg / kg on an adult basis.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다: The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(ⅰ) 본 발명은 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포 및 이를 유효성분으로 포함하는 항암용 약제학적 조성물에 관한 것이다. (Iii) The present invention relates to amniotic fluid-derived stem cells expressing suicide genes and an anticancer pharmaceutical composition comprising the same as an active ingredient.

(ⅱ) 본 발명의 자살유전자 발현 양수 유래 줄기세포를 암세포 부위에 주입하여 이식하는 경우 암세포 주위에서 자살유전자를 안정적으로 발현시킴으로써, 투여된 전구약물을 항암 독성약물로 전환하여 암세포 특이적 세포독성 효과를 발휘한다. (Ii) Injecting the suicide gene-expressing amniotic fluid-derived stem cells of the present invention by stably expressing the suicide gene around the cancer cells, thereby converting the administered prodrug into an anticancer toxic drug and thereby causing cancer cell specific cytotoxic effects. Exert.

(ⅲ) 본 발명은 자살유전자 전달 매체로서 줄기세포 중에서 양수 유래 줄기세포를 사용함으로써, 생체 내 투여시 종양의 발생 가능성이 현저히 감소시켜 안전하다. (Iii) In the present invention, by using amniotic fluid-derived stem cells in stem cells as a suicide gene delivery medium, the possibility of tumor development during in vivo administration is significantly reduced and safe.

(ⅳ) 본 발명의 양수 유래 줄기세포는 배아줄기세포와 비교하여 분화능과 자기재생능이 거의 동등한 반면, 배아줄기세포를 사용하는 경우에 발생되는 윤리적인 문제를 해소할 수 있는 이점이 있다.
(Iii) The amniotic fluid-derived stem cells of the present invention have almost the same level of differentiation and self-renewal as compared with embryonic stem cells, and have the advantage of eliminating ethical problems caused when using embryonic stem cells.

도 1은 레트로바이러스 벡터 pLPCX의 다중클로닝자리에 CD-TK cDNA를 라이게이션하여 구축한 자살유전자 발현용 벡터에 대한 모식도이다.
도 2는 자살유전자가 도입된 양수 유래 줄기세포를 이용한 암치료기술의 원리를 나타낸 모식도이다.
도 3은 생체 밖에서 전구약물이 유방암세포의 생존능력에 끼치는 영향을 평가한 결과이다. 패널 A는 5-FC 및 5-FU의 유방암세포의 생존능에 미치는 영향을 평가한 결과의 그래프이고, 패널 B는 GCV의 유방암 세포의 생존능에 미치는 영향을 평가한 결과의 그래프이다.
도 4는 자살유전자가 도입된 양수 유래 줄기세포 및 전구약물 처리 조건에 따른 유방암세포에 대한 세포 사멸을 평가한 결과이다.
도 5는 유방암 동물모델에 자살유전자가 도입된 양수 유래 줄기세포를 이식하고 전구약물을 주입하여 동물모델의 유방암의 부피와 그 변화를 나타낸 결과이다. 패널 A 및 B의 그래프는 각각 자살유전자 도입 양수 유래 줄기세포가 이식되지 않은 동물모델의 종양의 형성 과정 중의 종양 부피 및 동물모델의 체중을 보여준다. 패널 C 및 D는 유방암 동물모델의 종양의 크기가 300 mm3 에 도달한 후 자살유전자 CD-TK가 도입된 양수 유래 줄기세포를 이식하여 각각 종양의 부피 및 종양의 무게를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 유방암 동물모델에서 유방암 조직을 채취한 후 자살유전자가 도입된 양수 유래 줄기세포가 존재하는지 확인한 형광염색 결과이다.
도 7은 헤마톡실린(hematoxylin)-에오신(eosin) 염색을 통해 각 실험군의 유선이 포함된 유방조직을 비교한 결과이다.
1 is a schematic diagram of a vector for expression of suicide genes constructed by ligating CD-TK cDNA at the multicloning site of the retroviral vector pLPCX.
Figure 2 is a schematic diagram showing the principle of cancer treatment technology using the amniotic fluid-derived stem cells introduced suicide gene.
3 is a result of evaluating the effect of prodrugs on the viability of breast cancer cells in vitro. Panel A is a graph of the results of evaluating the effects of 5-FC and 5-FU on breast cancer cell viability, and panel B is a graph of the results of evaluating the effect of GCV on breast cancer cell viability.
Figure 4 is a result of evaluating the cell death of breast cancer cells according to the amniotic fluid-derived stem cells and prodrug treatment conditions introduced suicide gene.
5 is a result of transplanting the amniotic fluid-derived stem cells into which a suicide gene is introduced into a breast cancer animal model and injecting a prodrug, showing the volume and changes in the breast cancer of the animal model. The graphs in Panels A and B show tumor volume and body weight of the animal model during the formation of the tumors of the animal models without suicide-generating amniotic fluid-derived stem cells, respectively. Panels C and D show graphs of tumor volume and tumor weight measured after transplantation of amniotic fluid-derived stem cells into which suicide gene CD-TK was introduced after tumor size reached 300 mm 3 in animal models of breast cancer. to be.
6 is a fluorescence staining result of confirming the presence of amniotic fluid-derived stem cells into which a suicide gene has been introduced after collecting breast cancer tissues from an animal model of breast cancer.
Figure 7 is a result of comparing the breast tissue containing the mammary gland of each experimental group through hematoxylin (hematoxylin)-eosin (eosin) staining.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실시예Example 1: 양수 유래 줄기세포의 분리 및 배양 1: Isolation and Culture of Amniotic Fluid Stem Cells

양수 유래 줄기세포는 양수 10 ㎖을 원심분리(1000 rpm, 8분)하여 수득한 세포에 Chang's 배지(Irvine scientific, Santa Anna, CA, USA) 2 ㎖을 첨가한 후, 그 부유액을 35 mm 배양 접시 내에서 37℃, 5% CO2의 세포 배양기에서 이틀 간격으로 배양액을 교환하면서 배양하였고, 세포군의 밀도를 확인하여 배양 접시 내에 90% 정도 밀집되었으면 0.25% 트립신-EDTA를 처리하여 계대 배양을 하였다.
Amniotic stem cells were obtained by centrifuging 10 ml of amniotic fluid (1000 rpm, 8 minutes) and adding 2 ml of Chang's medium (Irvine scientific, Santa Anna, CA, USA) to the cells obtained, and then adding the suspension to a 35 mm culture dish. The cells were cultured at 37 ° C. in a 5% CO 2 cell incubator at two-day intervals, and the cell group was checked for density by about 0.25% trypsin-EDTA when the density of the cell group was about 90%.

실시예Example 2: 자살유전자가 도입된 양수 유래 줄기세포의 구축  2: Construction of Amniotic Fluid-derived Stem Cells Incorporated Suicide Gene

불사멸화된 양수 유래 줄기 세포주인 AF2 세포는 양수 유래 원시줄기세포에 v-myc 종양유전자를 인코딩하는 레트로바이러스 벡터를 감염시켜 확립하였다. 인간 양수에서 분리하여 불사멸화된 줄기세포(AF2 세포)에 사이토신 디아미나아제(cytosine deaminase, CD) 및 헤르페스 심플렉스 바이러스 티미딘 키나아제(herpes simplex virus thymidine kinase, HSV-TK) 유전자를 도입하여 양수 유래 줄기세포 AF2.CD-TK를 구축하였다. 보다 상세히 설명하면, CD-TK 과발현 인간 양수줄기세포 세포주(AF2.CD-TK)를 제조하기 위해, 먼저 CD-TK cDNA (서열번호 1)를 레트로바이러스 벡터 pLPCX의 다중클로닝자리에 라이게이션시켰다(도 1 참조). PT67 암포트로픽 패키징 세포주(amphotropic packaging cell line)를 재조합 레트로바이러스 벡터로 감염시키고, 패키징 세포의 상등액을 취하여 AF2 세포에 가하였다. 안정하게 형질 전환된 콜로니를 푸로마이신(puromycin) 내성 여부에 의해 선별하여, 다음의 프라이머 세트를 사용한 PCR 분석 방법으로 확인하였다 (Sense : 5'-TGCATGTTTGCCAGTTGATG-3' (서열번호 2); Antisense : 5'-GCATGCCCATTGTTATCTGG- 3' (서열번호 3)).
AF2 cells, an immortalized amniotic fluid derived stem cell line, were established by infecting a retroviral vector encoding a v-myc oncogene in amniotic fluid derived stem cells. Cytosine deaminase (CD) and herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-TK) genes were introduced into immortalized stem cells (AF2 cells) isolated from human amniotic fluid. Amniotic fluid stem cell AF2.CD-TK was constructed. More specifically, to prepare a CD-TK overexpressing human amniotic stem cell line (AF2.CD-TK), CD-TK cDNA (SEQ ID NO: 1) was first ligated to the multicloning site of the retroviral vector pLPCX ( See FIG. 1). The PT67 amphotropic packaging cell line was infected with a recombinant retroviral vector, the supernatant of the packaging cells was taken and added to AF2 cells. Stably transformed colonies were selected by puromycin resistance and confirmed by PCR analysis using the following primer set (Sense: 5'-TGCATGTTTGCCAGTTGATG-3 '(SEQ ID NO: 2); Antisense: 5 '-GCATGCCCATTGTTATCTGG-3' (SEQ ID NO: 3)).

실시예 3: 유방암세포에서 전구약물의 독성평가Example 3: Toxicity Evaluation of Prodrugs in Breast Cancer Cells

생체 밖에서 전구약물이 유방암세포(MDA-MB-231; 한국세포은행; Korea Cell Bank, Korea)의 생존능력에 끼치는 영향을 평가하기 위하여 MTT 분석법을 수행하였다. 5 vol% 소 혈청(bovine serum)이 포함된 RPMI(PAA사, 오스트리아) 배지 100 에 유방암세포 4.0 X 103 세포/웰을 포함시켜 96-웰 플레이트에 분배하고 37℃, 5% 이산화탄소 및 90% 이상 습도의 조건에서 24 시간 동안 배양하였다. 그 다음 5 vol% 소 혈청(bovine serum)이 첨가된 RPMI 배지 100 를 각각의 웰에 넣어 배양하고 24 시간 후 및 72 시간 후 5-FC, 5-FU(도 3의 패널 A) 또는 GCV(Sigma-Aldrich, 미국)(도 3의 패널 B)를 농도별로 각각 처리하였다. 7일 째에 MTT 시약(10 /㎖)을 처리하고 ELISA-reader를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 측정된 흡광도 값을 세포 생존능력(cell viability)으로 나타냈다. 도 3의 패널 A는 5-FC 및 5-FU를 처리했을 때의 세포 생존능력이고 도 3의 패널 B는 GCV를 처리했을 때의 세포 생존능력을 각각 막대그래프로 나타낸 것이다. 5-FC(600 /㎖) 및 GCV(4 /㎖)의 최대 처리 농도에서도 세포 사멸이 증가하지 않아 5-FC 및 GCV가 유방암세포에 대해 세포독성을 갖지 않는다고 판단하였다. 반면에 5-FU를 처리한 실험 군에서는 5-FU의 농도가 증가함에 따라 세포의 사멸율이 증가함을 확인하였다. 실험 데이터의 유의성은 단일분산분석(one-way ANOVA)를 이용하여 평가하였고 유의수준은 0.05로 계산하여 유의성이 존재한 경우 ‘*’ 로 표시하였다. 이러한 결과는 생체 내에 항암제 전구약물인 5-FC 및 GCV를 투여하는 경우는 어떠한 독성도 나타내지 않아 안전하다는 것을 입증한 것이다.
To evaluate the effect of prodrugs on viability of breast cancer cells (MDA-MB-231; Korea Cell Bank, Korea) in vitro, MTT assay was performed. Incorporate 4.0 x 10 3 cells / well of breast cancer cells in RPMI (PAA, Austria) medium 100 with 5 vol% bovine serum and dispense into 96-well plates and 37 ° C., 5% carbon dioxide and 90% Incubated for 24 hours under conditions of abnormal humidity. RPMI medium 100 with 5 vol% bovine serum was then added to each well and incubated after 24 hours and 72 hours 5-FC, 5-FU (Panel A of FIG. 3) or GCV (Sigma). -Aldrich, USA (Panel B of Figure 3) was treated for each concentration. On day 7, the MTT reagent (10 / ml) was treated and the absorbance was measured at 540 nm using an ELISA-reader. Absorbance values measured at this time were expressed as cell viability. Panel A of FIG. 3 shows cell viability when 5-FC and 5-FU were treated, and Panel B of FIG. 3 shows cell viability when GCV was treated, respectively. Apoptosis was not increased even at the maximum treatment concentrations of 5-FC (600 / mL) and GCV (4 / mL), and it was determined that 5-FC and GCV were not cytotoxic to breast cancer cells. On the other hand, in the experimental group treated with 5-FU, it was confirmed that as the concentration of 5-FU increased, the cell death rate increased. The significance of the experimental data was assessed using one-way ANOVA, and the significance level was calculated as 0.05 and marked as '*' when significance exists. These results prove that the administration of anticancer prodrugs 5-FC and GCV in vivo is safe because it does not show any toxicity.

실시예Example 4:  4: AF2AF2 .. CDCD -- TKTK 세포의 암세포 사멸 효과Effect of cancer cell death

유방암세포에 AF2.CD-TK 세포와 전구약물인 5-FC 및 GCV를 함께 처리하여 세포 사멸 효과를 확인하였다. 5 vol% 소 혈청(bovine serum)이 포함된 RPMI(PAA사, 오스트리아) 배지 100 에 유방암세포 4.0 X 103 세포/웰을 포함시켜 96-웰 플레이트에 분배하고 37℃, 5% 이산화탄소 및 90% 이상 습도의 조건에서 24시간 동안 배양하였다. 미리 배양시켜놓은 AF2 세포 및 AF2.CD-TK 세포를 8.0 X 103 세포/웰로 희석하고 유방암세포를 배양시킨 96-웰 플레이트에 분배하여 24시간 배양하였다. 그 다음 24시간 및 72시간 후 5-FU(500 /ml) 및 GCV(1 /ml)를 처리하였다. 그 결과, AF2.CD-TK세포, 5-FC(500 /ml) 및 GCV(1 /ml)를 함께 처리하였을 때 세포사멸이 37% 증가하였다. 상기 도 3에 나타난 결과에서 확인된 바와 같이, 5-FC 및 GCV를 유방암세포에 각각 처리하였을 때 세포 사멸을 유도하는 세포 독성이 나타나지 않았으나, 도 4의 결과에서 나타난 바와 같이 5-FC 및 GCV와 함께 AF2.CD-TK 세포를 동시에 처리하였을 때 세포 사멸이 증가하였다. 이러한 결과는 AF2.CD-TK 세포에 도입된 CD 및 HSV-TK 유전자가 전구약물 5-FC 및 GCV를 항암약물로 전환시켜 세포 사멸을 유도한 것으로 판단된다. 또한, AF2.CD-TK세포와 5-FC 또는 GCV를 각각 따로 처리한 실험 군에 비해, 두 개의 전구약물을 함께 처리한 실험 군에서 세포 사멸이 더욱 증가하는 것으로 보아 동반 상승 효과(synergic effect)를 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 두 개의 전구약물을 동시에 처리한 실험군과 5-FC를 처리하고 24시간 후에 GCV를 처리한 실험군을 비교한 결과 두 개의 전구약물을 동시에 처리했을 때 세포 사멸이 더욱 증가하였다. 결론적으로, AF2.CD-TK 세포가 세포독성이 없는 전구약물을 강력한 세포독성을 나타내는 물질인 5-FU 및 GCV-TP로 전환시키고, 이로 인해 항암 효능을 발휘하는 것을 증명하였다.
Breast cancer cells were treated with AF2.CD-TK cells and prodrugs 5-FC and GCV together to confirm cell death effects. Incorporate 4.0 x 10 3 cells / well of breast cancer cells in RPMI (PAA, Austria) medium 100 with 5 vol% bovine serum and dispense into 96-well plates and 37 ° C., 5% carbon dioxide and 90% Incubated for 24 hours under conditions of abnormal humidity. The pre-cultured AF2 cells and AF2.CD-TK cells were diluted to 8.0 × 10 3 cells / well and distributed in 96-well plates in which breast cancer cells were cultured and incubated for 24 hours. Then after 24 and 72 hours 5-FU (500 / ml) and GCV (1 / ml) were treated. As a result, apoptosis was increased by 37% when AF2.CD-TK cells, 5-FC (500 / ml) and GCV (1 / ml) were treated together. As confirmed in the results shown in FIG. 3, 5-FC and GCV did not show cytotoxicity inducing apoptosis when treated with breast cancer cells, respectively, as shown in the results of FIG. 4. Cell death was increased when AF2.CD-TK cells were treated simultaneously. These results suggest that the CD and HSV-TK genes introduced into AF2.CD-TK cells converted prodrugs 5-FC and GCV into anticancer drugs, leading to cell death. In addition, compared to the experimental group treated with AF2.CD-TK cells and 5-FC or GCV separately, the synergistic effect was seen in the increased cell death in the experimental group treated with two prodrugs together. It confirmed that it represents. In addition, the experimental group treated with two prodrugs at the same time and the experimental group treated with 5-FC and treated with GCV after 24 hours, the cell death was further increased when the two prodrugs were treated simultaneously. In conclusion, it was demonstrated that AF2.CD-TK cells convert pro-drugs with no cytotoxicity to 5-FU and GCV-TP, which are potent cytotoxic substances, thereby exerting anticancer efficacy.

실시예Example 5: 유방암동물모델에서의  5: Breast Cancer Animal Models AF2AF2 .. CDCD -- TKTK 세포의 암 치료 효과 Cancer treatment effect of cells

유방암 동물모델 제작Breast Cancer Animal Model Production

6주령의 면역 결핍 누드마우스(BABL/c Nude, 중앙실험동물, 한국)에 1.0 X 106 의 유방암세포 MDA-MB-231을 마우스 오른쪽 두 번째 유두 주위의 유선지방(mammary fat pad)에 피하투여 하여 7주 동안 유방암을 유발하여 유방암 동물모델을 제작하였다. 유방암 종양 부피는 버니어 캘리퍼(vernier caliper)로 측정하고 (π/6) × 높이 × 세로 × 높이(mm3 )의 식으로 계산하여 7 주간의 종양변화를 측정하였으며, 종양부피가 250-300 mm3인 동물을 실험에 이용하였다.
Subcutaneous administration of 1.0 X 10 6 breast cancer cell MDA-MB-231 to the mammary fat pad around the second papillae of the right mouse in 6-week-old immunodeficiency nude mice (BABL / c Nude). Induced breast cancer for 7 weeks to produce a breast cancer animal model. Tumor volume of breast cancer was measured by a vernier caliper and calculated by the formula (π / 6) × height × length × height (mm 3 ) for 7 weeks of tumor change, and the tumor volume was 250-300 mm 3. Phosphorus animals were used for the experiment.

형광물질로 표시된 Labeled with fluorescent material AF2AF2 .. CDCD -- TKTK 세포 제작  Cell fabrication

유방암 동물모델에서 AF2.CD-TK 세포의 위치 및 역할을 조사하기 위하여 클로로메틸 벤제아미도-1, 1‘-다이옥타데실-3,3, 3',3'-테트라메틸인도 카르보시아닌 퍼클로레이트(Chloromethyl benzamido-1, 1`-dioctadecyl-3, 3, 3`, 3`-tetramethylindo carbocyanime perchlorate, CM-DiI, Sigma aldrich,USA)로 AF2.CD-TK 세포를 표지하였다. 형광물질인 CM-DiI은 독성이 없으며 체내에서 10주 동안 유지되는 특성을 나타내어, 세포 표지자로 사용하였다. 세포에 CM-DiI을 표지하는 방법은 당업계에 공지된 다양한 프로토콜을 사용하여 행할 수 있는데, 바람직하게는 원심분리로 배지를 제거하고, 4.0 × 106 AF2.CD-TK 세포만을 남겨두고 CM-DiI 시약 1 ㎖(10 /㎖)을 넣고 37℃, 5% 이산화탄소 및 습도(humidity) 조건에서 정치시키고, 15분 후 원심분리하여 CM-DiI 시약을 제거하고 인산완충용액(PBS)으로 두 번 세척하였다. 형광현미경에서 CM-DiI 표지된 세포는 붉은색의 형광으로 나타난다.
Chloromethyl Benzeamido-1, 1'-Dioctadecyl-3,3, 3 ', 3'-tetramethylindocarbocyanin perchlorate to investigate the location and role of AF2.CD-TK cells in animal models of breast cancer AF2.CD-TK cells were labeled with (Chloromethyl benzamido-1, 1′-dioctadecyl-3, 3, 3 ′, 3′-tetramethylindo carbocyanime perchlorate, CM-DiI, Sigma aldrich, USA). CM-DiI, a fluorescent material, was non-toxic and maintained for 10 weeks in the body, and was used as a cell marker. The method of labeling the cells with CM-DiI can be carried out using various protocols known in the art, preferably, the medium is removed by centrifugation, and the CM- remains only 4.0 × 10 6 AF2.CD-TK cells. 1 ml (10 / ml) of DiI reagent was added and allowed to stand at 37 ° C, 5% carbon dioxide and humidity conditions, and after 15 minutes, centrifuged to remove the CM-DiI reagent and washed twice with phosphate buffer (PBS). It was. In fluorescence microscopy, CM-DiI labeled cells show red fluorescence.

유방암 동물모델에서 Breast Cancer In Animal Models AF2AF2 .. CDCD -- TKTK 세포에 의한 암 세포 사멸 효과  Effect of cancer cell death by cells

유방암 동물모델을 대조군, 5-FU 및 AF2.CD-TK의 세 군으로 나누고 5-FU 군에는 5-FU(50 mg/㎖)을 처리하고, AF2.CD-TK 군은 AF2.CD-TK 세포, 5-FC(500 mg/㎖) 및 GCV(1 mg/㎖)를 처리하였다. AF2.CD-TK 군에는 CM-DiI로 표지된 4.0 × 106 개의 AF2.CD-TK 세포를 이식하고, 3일 후에 5-FC 및 GCV를 복강으로 6일 동안 매일 투여하였다. CM-DiI로 표지된 AF2.CD-TK 세포를 최초 세포 이식일로부터 15일 후에 1회 더 이식하고, 그로부터 3일 후 5-FC 및 GCV를 복강으로 6일 동안 매일 투여하였다. 대조군 및 5-FU 군은 AF2.CD-TK 군의 전구약물(5-FC 및 GCV) 투여 시기와 같은 시기에 PBS(100 )(대조군) 또는 5-FU(5-FU 군)을 각각 투여하였다. AF2.CD-TK 군에 AF2.CD-TK 세포를 이식하고 30일 후에 각각의 실험군의 동물을 희생시켜 유방암 종양을 채취하여 버니어 캘리퍼로 그 부피를 측정하여 비교한 결과, 대조군의 종양 부피 및 중량이 급속도로 증가한 반면, AF2.CD-TK 군에서는 종양 부피 및 중량이 대조군과 비교하여 약 84% 감소하였다(도 5의 C 및 D 참조). 5-FU 군도 대조군과 비교하여 종양 부피가 84% 감소하였으나 설사, 전신홍반 및 사망 등의 부작용을 보였다. 이에 반해, AF2.CD-TK 군은 5-FU가 유발하는 부작용 없이 효과적으로 종양 부피를 감소시켰다.
The breast cancer animal model was divided into three groups: control group, 5-FU and AF2.CD-TK, 5-FU group was treated with 5-FU (50 mg / ml), and AF2.CD-TK group was AF2.CD-TK. Cells, 5-FC (500 mg / ml) and GCV (1 mg / ml) were treated. The AF2.CD-TK group was implanted with 4.0 × 10 6 AF2.CD-TK cells labeled with CM-DiI, and three days later, 5-FC and GCV were intraperitoneally administered daily for 6 days. AF2.CD-TK cells labeled with CM-DiI were transplanted one more time after 15 days from the first cell transplantation, and three days thereafter, 5-FC and GCV were administered daily intraperitoneally for 6 days. The control group and the 5-FU group were administered with PBS (100) (control) or 5-FU (5-FU group) at the same time as the prodrugs of the AF2.CD-TK group (5-FC and GCV), respectively. . Thirty days after AF2.CD-TK cells were implanted in the AF2.CD-TK group, the animals of each experimental group were sacrificed and breast cancer tumors were collected and compared with vernier calipers. While this increased rapidly, tumor volume and weight in the AF2.CD-TK group were reduced by about 84% compared to the control (see C and D in FIG. 5). In the 5-FU group, tumor volume was reduced by 84% compared to the control group, but there were side effects such as diarrhea, systemic erythema, and death. In contrast, the AF2.CD-TK group effectively reduced tumor volume without the side effects caused by 5-FU.

실시예Example 6: 유방암 조직에서  6: in breast cancer tissue AF2AF2 .. CDCD -- TKTK 세포 확인 Cell identification

조직절편Tissue section 슬라이드 제작 Slide authoring

CM-DiI로 표지한 AF2.CD-TK 세포를 마우스의 유방암 조직 주변에 피하 투여하고 30일 후 마우스로부터 종양 조직을 채취하고, 10% 포름알데히드에 담가 24시간 이상 정치시켰다. 종양 조직을 카셋트(cassette)(한일; Hanil, Korea)에 고정시키고 적당한 크기로 잘라 탈수과정을 거쳤다. 탈수된 조직을 파라핀 고정기(레이카; Leicar, Germany)를 이용하여 파라핀블록을 제작하고 이를 조직절편기(레이카; Leicar, Germany)로 절편하여 슬라이드를 제작하였다.
AF2.CD-TK cells labeled with CM-DiI were subcutaneously administered around the breast cancer tissues of the mice, and 30 days later, the tumor tissues were collected from the mice, soaked in 10% formaldehyde and allowed to stand for at least 24 hours. Tumor tissue was fixed in a cassette (Hanil, Korea) and cut into appropriate sizes for dehydration. The dehydrated tissue was prepared using a paraffin holder (Leicar, Germany) using a paraffin block, and then sliced using a tissue slicer (Leicar, Germany) to make a slide.

형광염색 Fluorescent staining

종양 조직 슬라이드에서 파라핀을 제거한 후, 10% 포름알데히드로 5분 동안 고정시키고 PBS로 2회 세척하였다. 고정된 조직 세포 위에 4’, 6-다이아미이노-2-페닐인돌(4’,6-diamidino -2-phenylindole, DAPI)를 10분 동안 처리하여 염색하였다. DAPI는 세포의 핵을 염색하는 형광물질로서 형광현미경에서 파란색으로 표시된다. 염색 후에 다시 PBS로 2회 세척하고 물기를 적당히 제거한 후에 봉입제(Thermo사, 미국) 및 커버글라스를 이용하여 봉입하였다. 형광현미경(Olympus사, 일본)을 이용하여 슬라이드를 확인하였다(도 6). 파란색 부분은 DAPI로 염색된 종양조직을 의미하며 붉은색 부분은 CM-DiI로 염색된 AF2.CD-TK 세포를 의미한다. 도 6의 패널 A는 종양의 바깥부분의 층을 촬영한 사진으로 AF2.CD-TK 세포가 종양 조직의 외부에서 종양의 내부로 점점 침투한다는 것을 알 수 있다. 종양의 내부를 현미경으로 관찰 했을 때 종양 내부에 AF2.CD-TK 세포가 존재함을 확인하였으며 또한 종양의 가운데 부분이 비어 있다는 것을 확인하였다. 이는 AF2.CD-TK 세포가 전구약물인 5-FC 및 GCV를 세포독성을 나타내는 물질인 5-FU 및 GCV-MP로 변환시키고, 5-FU 및 GCV-MP가 종양세포를 사멸시켜 그로 인해 가운데에 빈 공간이 발생한 것으로 판단된다.
After removing paraffin from tumor tissue slides, 10% formaldehyde was fixed for 5 minutes and washed twice with PBS. Stained tissue cells were treated with 4 ', 6-diimino-2-phenylindole (4', 6-diamidino-2-phenylindole, DAPI) for 10 minutes. DAPI is a fluorescent material that stains the nucleus of cells, which are displayed in blue on a fluorescence microscope. After staining, the plate was washed twice with PBS again and then properly drained, and then sealed using an encapsulant (Thermo, USA) and a cover glass. Slides were checked using a fluorescence microscope (Olympus, Japan) (Fig. 6). The blue part means tumor tissue stained with DAPI and the red part means AF2.CD-TK cells stained with CM-DiI. Panel A of FIG. 6 is a photograph of the outer layer of the tumor, and it can be seen that AF2.CD-TK cells gradually penetrate into the tumor from the outside of the tumor tissue. When the inside of the tumor was observed under a microscope, it was confirmed that AF2.CD-TK cells were present inside the tumor, and that the center of the tumor was empty. This results in AF2.CD-TK cells converting the prodrugs 5-FC and GCV to cytotoxic substances 5-FU and GCV-MP, where 5-FU and GCV-MP kill tumor cells and thereby An empty space appears to have occurred.

헤마톡실린-에오신 염색 Hematoxylin-Eosin Staining

헤마톡실린(hematoxylin)-에오신(eosin) 표준 염색방법을 이용하여 각 실험군의 유선이 포함된 유방피부조직을 비교하였다. 파라핀을 제거한 조직절편 슬라이드를 헤마톡실린에 2분 동안 정치하고 15분 동안 수돗물에 담근 후, 에오신에 3분 동안 정치하여 탈수과정을 거친 후 봉입제 및 커버글라스를 이용하여 봉입하였다. 헤마톡실린-에오신 염색 결과, 대조군(control)은 유방 피부조직에 유방암세포가 매우 조밀하게 침투(invasion)한 구조를 나타냈으며, 정상 유방 피부조직(Normal)과 같은 진피층의 그물망 구조는 찾아 볼 수 없었다(도 7 참조). 반면에 AF2.CD-TK군은 정상 유방 피부조직과 매우 유사한 구조를 나타냈으며, 대조군과 비교하였을 때 유방 피부조직에 대한 유방암세포의 침투 정도도 거의 발견되지 않았다(도 7 참조). 5-FU군의 유방피부조직은 대조군과 유사한 형태로 정상 유방 피부조직이 파괴되었는데, 이는 강력한 세포독성을 가지는 5-FU가 암세포뿐만 아니라 건강한 세포 또한 사멸시켰기 때문으로 판단된다.
Hematoxylin-eosin standard staining method was used to compare breast skin tissues with mammary glands of each experimental group. Tissue section slides from which paraffin was removed were left standing in hematoxylin for 2 minutes, soaked in tap water for 15 minutes, and then left standing in Eosin for 3 minutes, dehydrated, and encapsulated using an encapsulant and a cover glass. As a result of the hematoxylin-eosin staining, the control showed a very invasion structure of breast cancer cells in the breast skin tissue, and the network structure of the dermal layer such as normal breast skin tissue (Normal) was found. None (see FIG. 7). On the other hand, AF2.CD-TK group showed a very similar structure to the normal breast skin tissue, and compared with the control group, the degree of breast cancer cell penetration into the breast skin tissue was hardly found (see FIG. 7). The breast skin tissues of the 5-FU group were similar to the control group, and normal breast skin tissues were destroyed because the 5-FU having strong cytotoxicity killed not only cancer cells but also healthy cells.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

서열목록 전자파일 첨부Attach an electronic file to a sequence list

Claims (11)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 자살유전자를 코딩하는 핵산분자를 포함하는 발현벡터로 형질전환되어 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포를 유효성분으로 포함하는 유방암에 대한 항암용 약제학적 조성물로서, 상기 자살 유전자는 사이토신 디아미나아제(cytosine deaminase, CD) 및 헤르페스 심플렉스 바이러스 티미딘 키나아제(herpes simplex virus thymidine kinase, HSV-TK)이고, 상기 양수 유래 줄기세포는 v-myc 종양유전자를 발현하는 벡터로 형질전환되어 불사멸화된 줄기세포인 것을 특징으로 하는 조성물.
An anticancer pharmaceutical composition for breast cancer comprising amniotic fluid-derived stem cells transformed with an expression vector comprising a nucleic acid molecule encoding a suicide gene as an active ingredient, wherein the suicide gene is cytosine deaminase. (cytosine deaminase, CD) and herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-TK), and the amniotic fluid-derived stem cells are transformed with a vector expressing the v-myc oncogene to be immortalized. Stem cells, characterized in that the composition.
삭제delete 제 5 항에 있어서, 상기 발현벡터는 레트로바이러스 벡터, 배큘로바이러스 벡터, 아데노바이러스 벡터, 아데노-관련 바이러스(Adeno-associated viruses: AAV) 벡터, 렌티바이러스 벡터, 헤르페스 심플렉스 바이러스 벡터 또는 배시니아 바이러스벡터인 것을 특징으로 하는 조성물.
The method of claim 5, wherein the expression vector is a retroviral vector, baculovirus vector, adenovirus vector, Adeno-associated viruses (AAV) vector, lentivirus vector, herpes simplex virus vector or basin virus A composition, which is a vector.
제 5 항에 있어서, 상기 양수 유래 줄기세포는 인간, 돼지, 말, 소, 마우스, 랫트, 햄스터, 토끼, 염소 또는 양의 양수로부터 유래된 줄기세포인 것을 특징으로 하는 조성물.
6. The composition of claim 5, wherein the amniotic fluid-derived stem cells are stem cells derived from amniotic fluid of humans, pigs, horses, cattle, mice, rats, hamsters, rabbits, goats or sheep.
삭제delete (i) 자살유전자를 코딩하는 핵산분자를 포함하는 발현벡터로 형질전환되어 자살유전자를 발현하는 양수 유래 줄기세포 및 (ⅱ) 항암제의 전구약물을 포함하는 유방암에 대한 항암용 키트로서, 상기 자살유전자는 사이토신 디아미나아제(cytosine deaminase, CD) 및 헤르페스 심플렉스 바이러스 티미딘 키나아제(herpes simplex virus thymidine kinase, HSV-TK)이고, 상기 양수 유래 줄기세포는 v-myc 종양유전자를 발현하는 벡터로 형질전환되어 불사멸화된 줄기세포이고, 상기 항암제 전구약물은 5-플루오로사이토신(5-fluorocytosine) 및 간시클로버(ganciclovir)인 것을 특징으로 하는 키트.
An anticancer kit for breast cancer comprising (i) amniotic fluid-derived stem cells transformed with an expression vector comprising a nucleic acid molecule encoding a suicide gene and expressing a suicide gene, and (ii) a prodrug of an anticancer agent. Are cytosine deaminase (CD) and herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-TK), and the amniotic fluid-derived stem cells are transfected with vectors expressing the v-myc oncogene. Inverted immortalized stem cells, the anticancer prodrug is a kit, characterized in that 5-fluorocytosine (5-fluorocytosine) and ganciclovir.
삭제delete
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