KR101449906B1 - Biomimetic three dimensional cell culture method using agarose, collagen and alginate composite hydrogel scaffold - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for culturing a three-dimensional cell using an agarose-collagen-alginate composite hydrogel scaffold. More specifically, the method comprises the steps of: mixing and culturing a cell in an alginate solution; preventing the separation of the cell by adding a collagen solution in the cultured mixture; and adding and stationing an agarose solution in the mixture including the collagen in order to be gelated. In the method of the present invention, a cell culturing environment which is very similar to the human body is composed, and spheroid and spheroid budding forming functions, cell survival function, growing functions, proliferating functions, differentiating functions, and drug diffusing functions are excellent. Accordingly, the method of the present invention can be effectively used in studying the formation, growth, transition, and death of cancer cells, testing drug sensitivity, diagnosing cancer, discerning treatment effects, developing a technique for predicting prognoses, and developing a treating agent having excellent biocompatibility.

Description

아가로스―콜라겐―알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 생체모사 3차원 세포배양 방법{Biomimetic three dimensional cell culture method using agarose, collagen and alginate composite hydrogel scaffold}[0002] Biomimetic three-dimensional cell culture method using agarose, collagen and alginate composite hydrogel scaffold [

본 발명은 아가로스, 콜라겐 및 알지네이트를 유효성분으로 함유하는 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 생체모사 3차원 세포배양방법 및 그 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional cell culture method for biomimetry using a complex hydrogel support containing agarose, collagen and alginate as an active ingredient, and a use thereof.

세포배양은 바이오 분야 연구에서 가장 기본이 되는 연구 방법으로서 생명체의 기능 연구뿐만 아니라 인체 질환을 연구하는데 매우 광범위하게 이용되고 있다. 일반적인 진핵세포(eukaryotic cell)의 세포배양 방법이 개발된 지도 40 여년이 경과되었지만, 부착성 세포(adherent cell)의 성장을 지지해주기 위해 현재까지 가장 흔히 사용되고 있는 방법은 폴리스티렌(polystyrene) 혹은 유리(glass)로 된 기질(substrate)로 이루어진 2차원 표면에서 세포를 배양하는 것이다.Cell culture is the most fundamental research method in the field of biotechnology, and it is used extensively in researching not only biological functions but also human diseases. Although 40 years have passed since the development of cell culture methods for eukaryotic cells, the most commonly used method to support adherent cell growth is polystyrene or glass Lt; RTI ID = 0.0 > 2-dimensional < / RTI >

그러나, 단층 세포배양 방법인 2차원적 세포배양법에 의해 성장하는 세포는 세포외기질(extracellular matrix)에 부착되어 3차원적 생체조직 환경에서 성장하는 세포와 많은 차이점을 나타낸다. 따라서, 2차원적 및 3차원적 세포배양은 전반적인 형태학적 차이를 나타내며, 또한 통상적인 2차원적 세포배양을 통하여 일어나는 수용체의 발현, 유전자의 전사조절, 세포의 이동 및 세포자멸사(apoptosis) 등 많은 복잡한 생명 현상이 실제 생체 조직 환경에서 일어나는 현상과 크게 다르므로, 2차원적 세포배양 방법은 3차원 상에서 세포가 성장하는 생체의 생리적 환경을 정확히 반영할 수 없다는 문제점을 나타내고 있다.However, the cells grown by the two-dimensional cell culture method, which is a single cell culture method, are attached to the extracellular matrix and show many differences from the cells growing in the three-dimensional biotissue environment. Therefore, the two-dimensional and three-dimensional cell cultures show general morphological differences, and the expression of the receptor, gene transcription, cell migration and apoptosis, which occur through conventional two-dimensional cell culture, Since the complex life phenomenon differs greatly from the phenomenon actually occurring in the living tissue environment, the two-dimensional cell culture method has a problem that it can not accurately reflect the physiological environment of the living body in which the cells grow on the three-dimensional plane.

또한 기존의 2차원적 세포배양은 주로 한 종류의 동일한 세포를 배양하므로, 서로 다른 종류의 세포 간 상호작용을 고려할 수 없다. 일부에서 2차원적 공동배양(2D co-culture)을 통해 이러한 문제를 부분적으로 해결하고자 시도되고 있으나, 그럼에도 불구하고 생체 조직에서의 세포 환경과는 많은 차이점이 나타났다.In addition, existing two-dimensional cell cultures mainly cultivate one kind of the same cells, so that different types of intercellular interactions can not be considered. Although some attempts have been made to solve this problem partially through 2D co-culture, there have been many differences from the cellular environment in living tissues.

따라서, 2차원적 세포배양에서 나타나는 문제를 해결하기 위해 세포의 공간적인 구조(spatial organization)를 고려한 3차원적 세포배양 방법에 대한 연구 및 개발은 매우 중요한 의의를 지닌다. Therefore, in order to solve the problem of two-dimensional cell culture, research and development of a three-dimensional cell culture method considering the spatial organization of cells have a very important significance.

3차원적 생체조직 모사 세포배양 환경을 조성하기 위해 주로 이용하고 있는 방법은 세포를 구멍이 나있는 생체적합성 지지체(porous biocompatible scaffold)를 이용하여 배양하는 것이다. 생체적합성 지지체의 주된 한 형태인 하이드로겔을 제작하기 위한 재료로서 널리 사용되고 있는 천연고분자는 콜라겐, 젤라틴, 실크 및 피브린 등의 프로테인과 알지네이트, 아가로스 및 키토산 등의 다당류로 나눌 수 있다. 이러한 천연고분자는 천연 물질에서 분리된 소재들이며, 임상용 소재들로 널리 적용되고 있다. Three-Dimensional Biological Tissue Simulation The main method used to construct the cell culture environment is to cultivate cells using a porous biocompatible scaffold. Natural polymers that are widely used as materials for producing hydrogels, which are the main forms of biocompatible scaffolds, include proteins such as collagen, gelatin, silk and fibrin, and polysaccharides such as alginate, agarose and chitosan. These natural polymers are separated from natural materials and widely used as clinical materials.

현재까지 이러한 천연고분자의 단독 혹은 복합 소재를 이용하여 다양한 3차원 세포배양용 하이드로겔 지지체를 개발하고자 많은 시도가 이루어지고 있으나, 각 물질이 가지는 특성으로 인해 3차원 세포배양의 효율성이 높지 않다는 문제점이 나타나고 있다. 하이드로겔 지지체의 소재로 가장 널리 사용되고 있는 알지네이트의 경우, 주로 Ca2 +에 의해 혹은 드물게 Ca2 +외의 다른 2가 양이온에 의해 가교결합됨으로써 하이드로겔을 형성한다. 그러나, 이와 같은 이온들은 세포에 독성을 나타내는 문제점이 있으며, 콜라겐의 경우 낮은 수준의 기계적 특성을 가짐에 따라, 콜라겐 단독으로는 겔화가 어렵다는 문제점이 있다. 또한 아가로스는 단독으로 겔화가 가능하여 고체형 세포배양 배지로 사용되고 있으나, 세포배양 효율이 낮은 문제점을 나타내고 있다.Many efforts have been made to develop various hydrogel supports for three-dimensional cell cultures using single or composite materials of natural polymers. However, there is a problem in that the efficiency of three-dimensional cell culture is not high due to the properties of each substance . For dihydro alginate most widely used as a material of the gel support, mainly by being cross-linked by other rare or non-2 Ca 2 + cations by the Ca + 2 form a hydrogel. However, such ions have a problem that they show toxicity to cells, and since collagen has a low level of mechanical properties, there is a problem that gelation is difficult with collagen alone. In addition, agarose can be gelated alone and is used as a solid cell culture medium, but shows a problem of low cell culture efficiency.

따라서, 이러한 천연고분자 소재의 하이드로겔 지지체의 문제점을 해결함으로써, 세포의 공간적인 구조(spatial organization)를 고려한 효과적인 3차원적 세포배양 방법에 대한 연구 및 개발이 필요한 실정이다. Therefore, it is necessary to study and develop an effective three-dimensional cell culture method considering the spatial organization of cells by solving the problem of the hydrogel support of such a natural polymer material.

한국등록특허 제10-0761922호Korean Patent No. 10-0761922

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 천연고분자 소재로 널리 사용되고 있는 아가로스, 콜라겐 및 알지네이트의 복합 소재로 특수하게 제조된 하이드로겔 지지체를 통한 3차원 세포 배양기술로, 기존의 천연고분자 소재들의 문제점을 해결할 수 있는 신규한 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용하여 세포배양 효율이 매우 우수한 3차원적 세포배양 방법과 그 용도를 제공하고자 한다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a three-dimensional cell culture technique using a hydrogel support specially manufactured as a composite material of agarose, collagen and alginate, which is widely used as a natural polymer material, Collagen-alginate complex hydrogel support capable of solving the above problems, and to provide a three-dimensional cell culture method having excellent cell culture efficiency and its use.

본 발명은 알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계; 상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계; 및 상기 콜라겐이 첨가된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하고 정치시켜 겔화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing an alginate solution, Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent cell detachment; And adding an agarose solution to the collagen-added mixture, and allowing the agarose solution to stand to gel.

본 발명은 알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계; 상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계; 상기 콜라겐이 포함된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하여 정치시키고 겔화시켜 세포를 3차원으로 배양하는 단계; 및 상기 3차원 배양 세포의 성장, 증식, 사멸, 분화 및 이동을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 활성 측정방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing an alginate solution, Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent cell detachment; Adding an agarose solution to the collagen-containing mixture, allowing the mixture to stand and gel, and culturing the cells three-dimensionally; And analyzing the growth, proliferation, death, differentiation and migration of the three-dimensional cultured cells.

또한 본 발명은 알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계; 상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계; 상기 콜라겐이 포함된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하여 정치시키고 겔화시켜 세포를 3차원으로 배양하는 단계; 및 상기 3차원 배양 세포에 항암제를 첨가하여 세포 생존율을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항암제 감수성의 측정방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing an alginate solution, Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent cell detachment; Adding an agarose solution to the collagen-containing mixture, allowing the mixture to stand and gel, and culturing the cells three-dimensionally; And analyzing the cell survival rate by adding an anticancer agent to the three-dimensional cultured cells.

본 발명에 따른 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체는 기존의 이온을 이용한 화학적 가교 없이 물리적인 방법으로 겔화를 유도함으로써, 화학적 가교에 의한 세포독성 문제를 해결하였으며, 높은 투명도를 제공하여 배양 중 세포 관찰이 용이하다. 또한 본 발명의 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔은 해양 유래의 콜라겐(이하“해양콜라겐”)을 사용하여 기존의 동물성콜라겐을 사용한 복합 하이드로겔 지지체와 동일한 세포성장효과를 나타내면서 동물성콜라겐 보다 경제적으로 우수하고 높은 세포친화성 및 생체적합성과 낮은 세포독성으로 세포배양시 세포에 안전하고 효율적인 세포배양 방법을 제공할 수 있다.The agarose-collagen-alginate complex hydrogel support according to the present invention solves the problem of cytotoxicity due to chemical crosslinking by inducing gelation by a physical method without chemical cross-linking using existing ions and provides high transparency, Cell observation is easy. In addition, the agarose-collagen-alginate complex hydrogel of the present invention has the same cell growth effect as the complex hydrogel support using the existing animal collagen using marine-derived collagen (hereinafter referred to as "marine collagen") and is more economical than animal collagen The excellent, high cell affinity, biocompatibility and low cytotoxicity can provide a safe and efficient cell culture method for cells during cell culture.

또한 본 발명의 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양 방법은 생체와 매우 유사한 세포배양 환경을 조성하며, 스페로이드 형성능, 약물 확산능 및 세포 성장능이 우수한 것이 확인되었다. 따라서 본 발명에 따른 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 생체모사 3차원 세포배양 방법은 세포의 성장, 증식, 사멸, 분화 및 이동 관찰을 통한 생물 활성 분석에 사용될 수 있다. 또한 암의 발생, 악성화, 침습 및 전이 기전 연구와 항암제에 대한 감수성 및 암의 예후 분석 또는 평가에 사용될 수 있으며, 생체 적용성이 우수한 치료제 개발을 위한 연구에서도 효과적으로 사용될 수 있다. In addition, the three-dimensional cell culture method using the agarose-collagen-alginate complex hydrogel support of the present invention provides a cell culture environment very similar to that of a living body and has excellent spore forming ability, drug diffusing ability and cell growth ability. Therefore, the biomimetic three-dimensional cell culture method using the complex hydrogel support according to the present invention can be used for biological activity analysis through observation of cell growth, proliferation, death, differentiation and migration. In addition, it can be used for cancer development, malignant transformation, invasion and metastatic mechanism research, susceptibility to anticancer drugs and cancer prognosis analysis or evaluation, and can also be effectively used for the development of therapeutic agents having excellent bioavailability.

도 1은 본 발명에 따른 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체 조성을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 제작과정을 나타낸 모식도이다.
도 3은 마우스 정상 세포인 CREC 및 암세포주인 EL4, R182 및 A2780에 다양한 농도의 CaCl2 (10, 50, 100, 200 및 300 mM)를 18-24 시간 동안 처리하고 CaCl2에 대한 세포독성효과를 확인한 WST-1 분석결과이다.
도 4는 0.5, 1 및 1.5 중량% 아가로스 단독 소재의 하이드로겔과 혼합액에서 아가로스의 최종농도가 0.125 중량%이고 알지네이트의 최종농도가 1 중량%인 아가로스-알지네이트 복합 하이드로겔(이하 “0.125 중량% 아가로스-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔”) 지지체에서 각각 A2780 세포를 배양하고 3차원 세포성장 환경을 비교한 위상차현미경 사진이다.
도 5는 0.5, 1, 1.5 및 2 중량% 농도의 아가로스 단독 소재의 하이드로겔에서 EL4 세포를 2, 5 및 10일 동안 3차원 배양한 후 EL4 세포의 성장을 확인한 위상차현미경 사진이다.
도 6 및 도 7은 0.125 중량% 아가로스-1 중량% 알지네이트 혼합액에 동물성 콜라겐인 흰쥐꼬리콜라겐(rat tail collagen, RC)을 최종농도가 0.05 중량%가 되도록 첨가한 복합 하이드로겔 지지체와 0.125 중량% 아가로스-1 중량% 알지네이트 혼합액에 해양콜라겐을 최종농도가 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2 5 및 10 중량%가 되도록 첨가한 복합 하이드로겔 지지체에 각각 EL4 세포를 3차원 배양한 후 겔 밖으로 탈리된 세포를 확인한 결과로, 도 6은 탈리된 세포를 확인한 위상차현미경 사진이며, 도 7은 각각의 하이드로겔 지지체 밖으로 탈리된 세포 수를 나타낸 그래프이다.
도 8은 0.125 중량% 아가로스-콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에 포함되는 콜라겐으로서 일반적으로 널리 사용되는 동물성콜라겐과 본 발명에서 최초로 시도된 해양콜라겐의 효과를 비교한 결과로, 각각의 콜라겐을 포함하는 지지체에서 EL4 세포를 3차원 환경에서 배양한 후 위상차현미경으로 세포 성장을 확인한 결과이다.
도 9는 0.125 중량% 아가로스-콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에 포함되는 콜라겐으로서 일반적으로 널리 사용되는 동물성콜라겐과 본 발명에서 시도된 해양콜라겐의 효과를 비교한 결과로, 각각의 콜라겐을 포함하는 지지체에서 A2780 세포를 3차원 환경에서 배양한 후 위상차현미경으로 세포 성장을 확인한 결과이다.
도 10은 본 발명에 따른 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 투명도를 확인한 위상차현미경 사진이다.
도 11은 1 중량% 알지네이트 단독, 0.125 중량% 아가로스 단독, 7.5 또는 10 중량% 해양콜라겐 단독 하이드로겔 지지체, 0.125 중량% 아가로스-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체 및 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 및 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트복합 하이드로겔 지지체의 단면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하여 비교한 사진이다.
도 12는 1 중량% 알지네이트 단독, 0.125 중량% 아가로스 단독, 7.5 또는 10 중량% 해양콜라겐 단독 하이드로겔 지지체, 0.125 중량% 아가로스-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체, 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 및 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에 대한 FT-IR 분석 결과이다.
도 13은 각각의 하이드로겔 소재의 분자구조에 대한 모식도로, 도 13A는 아가로스의 분자구조 모식도이며, 도 13B는 해양콜라겐의 분자구조 모식도이며, 도 13C는 알지네이트의 분자구조 모식도이다.
도 14는 증류수 및 PBS 내에서 본 발명에 따른 신규 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 및 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 팽윤 거동을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 사람 난소암세포를 7일간 배양한 후 형성된 세포 스페로이드를 광학현미경(a), H&E 염색(b), DAPI 염색(c), 및 F-actin 염색(d)하여 확인한 결과이다.
도 16은 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 EL4 세포를 1, 3, 5일간 배양한 후 형성된 세포 스페로이드를 위상차현미경으로 관찰한 결과이다.
도 17은 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 A2780 세포를 배양한 후 세포 스페로이드 형성에 중요한 역할을 하는 스페로이드 버딩 현상을 관찰한 결과로, 도 17A는 위상차현미경 관찰 결과이며, 도 17B는 H&E 염색결과이다.
도 18은 3차원 환경에서 암세포에 도달하는 약물의 확산능력을 확인한 결과로, 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 사람 난소암세포 A2780의 3차원 배양모델을 이용하여 약물의 확산 정도를 확인한 결과이다.
도 19는 사람 난소암세포인 A2780을 2차원 배양 환경 및 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 배양 환경에서 각각 1, 3, 5, 및 7일간 배양한 후 세포 증식능을 비교한 결과이다.
도 20은 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 CREC 및 EL4 세포를 3차원 배양한 후 세포 증식을 확인한 CFSE 염색결과이다.
도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체가 세포배양시 세포독성을 나타내는지를 확인한 결과로, 도 21은 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에 사람 난소암세포인 A2780을 파종하고 7 및 10일간 배양한 후 Live/Dead 세포를 공초점레이저현미경으로 확인한 결과이며, 도 22는 본 발명의 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에 CREC 및 EL4 세포를 파종하고 14일간 배양하여 세포독성을 나타내는지 여부를 Live/Dead 세포를 공초점레이저현미경으로 관찰하여 확인한 결과이다.
도 23은 EL4 세포를 2차원 배양 및 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 3차원적으로 배양한 후 암세포의 악성도와 밀접한 관련이 있는 Notch의 발현 정도를 RT-PCR 분석법으로 확인한 결과이다.
도 24는 사람 난소암세포주인 A2780세포를 2차원 배양 및 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 3차원적으로 배양한 후 암세포의 악성도 마커인 스네일(snail) 및 비멘틴(vimentin)과 암줄기세포(cancer stem cell)의 중요한 마커인 CD44, 종양의 성장과 전이에 핵심적인 역할을 하는 엔도테린-1(endothelin-1)의 발현 정도를 확인한 결과이다.
도 25는 2차원 배양 및 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 림프종세포(EL4) 및 사람 난소암세포(A2780)를 3차원 환경에서 배양한 후 항암제에 대한 세포생존율을 확인한 결과이다.
도 26은 2차원 및 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 사람 난소암세포(A2780)를 3차원 배양한 후 난소암에 대한 표준 항암제인 파클리탁셀(paclitaxel) 및 다양한 암세포에 대해 항암효과를 갖는 커큐민(curcumin)에 대한 세포생존율을 확인한 결과이다.
도 27은 본 발명에 따른 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 사람 난소암세포(A2780)를 3차원 환경에서 배양한 후 상피세포에 특이적으로 발현되는 마커인 싸이토케라틴(cytokeratin)에 대한 항체로 면역염색한 후 위상차 현미경 및 형광형미경으로 세포 관찰한 결과이다.
도 28은 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 3차원 배양된 EL4 세포에 대한 암줄기세포 형성능 및 암세포의 분화능을 측정한 유세포분석 결과이다.
1 is a schematic view showing the composition of an agarose-collagen-alginate complex hydrogel support according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a process for producing an agarose-collagen-alginate complex hydrogel support according to the present invention.
FIG. 3 shows the results of treatment of various concentrations of CaCl 2 (10, 50, 100, 200 and 300 mM) for 18-24 hours and the cytotoxic effect of CaCl 2 on CREC and murine cancer cells EL4, R182 and A2780 This is the result of the confirmed WST-1 analysis.
FIG. 4 is a graph showing the results of measurement of agarose-alginate complex hydrogel (hereinafter referred to as " 0.125% ") having a final concentration of agarose of 0.125% by weight and a final concentration of alginate of 1% by weight in a mixed solution of hydrogel and agarose- Weight% agarose-1 wt% alginate complex hydrogel ") suppository, respectively, and comparing the three-dimensional cell growth environment.
FIG. 5 is a phase contrast microscope photograph showing the growth of EL4 cells after three-dimensional culture of EL4 cells for 2, 5, and 10 days in agarose alone hydrogel at 0.5, 1, 1.5, and 2 wt% concentrations.
FIGS. 6 and 7 are graphs showing the results of a composite hydrogel support prepared by adding rat collagen (RC), an animal collagen, to a 0.125% agarose-1% by weight alginate mixture to a final concentration of 0.05% EL4 cells were three-dimensionally cultured on a complex hydrogel support in which marine collagen was added to agarose-1% by weight alginate solution so as to have final concentrations of 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, FIG. 6 is a photograph of a phase contrast microscope confirming the desorbed cells, and FIG. 7 is a graph showing the number of cells desorbed outside the respective hydrogel supports.
FIG. 8 is a graph showing the results of comparing the effects of marine collagen firstly tried in the present invention and animal collagen widely used as collagen contained in 0.125 wt% agarose-collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support. EL4 cells were cultured in a three-dimensional environment on a collagen-containing supporter, and then cell growth was confirmed using a phase contrast microscope.
9 is a graph showing the results of comparison of the effect of marine collagen in the present invention with the animal collagen generally used as collagen contained in 0.125 wt% agarose-collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support. A2780 cells were cultured in a three-dimensional environment in a supernatant containing a polyclonal antibody, and cell growth was confirmed by a phase contrast microscope.
10 is a phase contrast microscope photograph showing transparency of the agarose-collagen-alginate complex hydrogel support according to the present invention.
Figure 11 is a graph showing the results of a method of preparing an agarose gel composition comprising 1 wt% alginate alone, 0.125 wt% agarose alone, 7.5 or 10 wt% marine collagen alone hydrogel support, 0.125 wt% agarose-1 wt% alginate complex hydrogel support and 0.125 wt% agarose- 1 is a photograph showing a cross section of a marine collagen-1 wt% alginate and 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate composite hydrogel support observed with a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 12 is a graph showing the results of an experiment in which 1 wt% alginate alone, 0.125 wt% agarose alone, 7.5 or 10 wt% marine collagen alone hydrogel support, 0.125 wt% agarose-1 wt% alginate complex hydrogel support, 0.125 wt% agarose- IR analysis on the weight% marine collagen-1 wt% alginate and 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel supports.
Fig. 13 is a schematic diagram of the molecular structure of each hydrogel material, Fig. 13A is a molecular structure diagram of agarose, Fig. 13B is a molecular structure diagram of marine collagen, and Fig. 13C is a molecular structure diagram of alginate.
14 is a graph showing the results of a new 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate and 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support Of the present invention.
FIG. 15 is a graph showing the results obtained by culturing human ovarian cancer cells in a 0.125% agarose-7.5% by weight marine collagen-1% by weight alginate complex hydrogel support according to the present invention for 7 days, (b), DAPI staining (c), and F-actin staining (d).
FIG. 16 is a graph showing the results of EL4 cells incubated for 1, 3, and 5 days in a 0.125% agarose-10% by weight marine collagen-1% by weight alginate complex hydrogel support according to the present invention and observing the formed cell spheroids with a phase contrast microscope Results.
FIG. 17 is a graph showing the results obtained by observing the spheroide burring phenomenon which is important for the formation of the cell sphere after culturing A2780 cells in 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support according to the present invention As a result, FIG. 17A shows the results of the phase contrast microscope observation and FIG. 17B shows the H & E staining results.
18 shows the results of confirming the diffusion ability of a drug reaching cancer cells in a three-dimensional environment. As a result, it was confirmed that human ovarian cancer cell A2780 using 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support The results are as follows.
19 is a graph showing the results of a three-dimensional culture using 0.127 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support according to the present invention and A2780, a human ovarian cancer cell, 5, and 7 days, respectively.
FIG. 20 is a CFSE staining result showing cell proliferation after three-dimensional culture of CREC and EL4 cells in a 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support according to the present invention.
21 and 22 show that the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support according to the present invention exhibited cytotoxicity upon cell culture. As a result, FIG. 21 shows that 0.125% agarose-7.5% by weight marine collagen- FIG. 22 shows the result of confirming Live / Dead cells by a confocal laser microscope after seeding A2780, a human ovarian cancer cell, on a weight% alginate complex hydrogel support and culturing for 7 and 10 days, The results of confirming whether Live / Dead cells were observed by a confocal laser microscope to determine whether cytotoxicity is shown by seeding CREC and EL4 cells on a 1% by weight marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support and culturing for 14 days.
23 shows the results of three-dimensionally culturing EL4 cells in a two-dimensional culture and 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support according to the present invention, The expression level of Notch was confirmed by RT-PCR analysis.
24 shows the results of three-dimensional culture of human ovarian cancer cell line A2780 cells in a two-dimensional culture and 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support according to the present invention, CD44, an important marker of marker, snail and vimentin and cancer stem cell, the expression of endothelin-1, which plays a key role in tumor growth and metastasis .
25 shows the results of two-dimensional culture and culturing of lymphoma cells (EL4) and human ovarian cancer cells (A2780) in a three-dimensional environment in a 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support according to the present invention Cell survival rate after chemotherapy.
26 is a graph showing the results of three-dimensional culture of human ovarian cancer cells (A2780) in a two-dimensional and 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support according to the present invention, Paclitaxel, and curcumin, which have anti-cancer effects against various cancer cells.
FIG. 27 is a graph showing the results of cultivating human ovarian cancer cells (A2780) in a three-dimensional environment in a 0.125% by weight agarose-7.5% by weight marine collagen-1% by weight alginate complex hydrogel support according to the present invention Immunostaining with antibodies against cytokeratin, a marker, was followed by phase contrast microscopy and fluorescence microscopy.
28 is a flow cytometric analysis result of measurement of cancer stem cell-forming ability and cancer cell differentiation ability on EL4 cells cultured three-dimensionally in 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support.

본 발명은 알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계; 상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계; 및 상기 콜라겐이 첨가된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하고 정치시켜 겔화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing an alginate solution, Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent cell detachment; And adding an agarose solution to the collagen-added mixture, and allowing the agarose solution to stand to gel.

보다 상세하게는 상기 3차원 세포배양방법은 알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 25 내지 37 ℃의 온도에서 5 내지 30 분 동안 배양하는 단계; 상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 25 내지 37 ℃의 온도에서 5 내지 30 분 동안 세포의 탈리를 방지하는 단계; 및 상기 콜라겐이 첨가된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하고 4 내지 25 ℃의 온도에서 5 내지 30 분 동안 정치시켜 겔화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양방법을 제공할 수 있다.More particularly, the three-dimensional cell culture method comprises: mixing an alginate solution and cells and culturing at a temperature of 25 to 37 ° C for 5 to 30 minutes; Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent desorption of the cells at a temperature of 25 to 37 DEG C for 5 to 30 minutes; And adding the agarose solution to the collagen-added mixture and allowing the gelatin to stand for 5 to 30 minutes at a temperature of 4 to 25 ° C.

상기 알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계에서 상기 배양 온도 및 시간 범위는 세포에 영향을 최소한으로 주기 위한 가장 바람직한 온도 및 시간 범위이다. In the step of mixing and culturing the alginate solution and the cells, the incubation temperature and time range are the most preferable temperature and time range for minimizing the effect on the cells.

상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계에서 상기 콜라겐 용액을 첨가할 때의 온도 범위 또는 시간 범위를 벗어나게 되면, 콜라겐이 균질하게 혼합되지 않거나 세포배양 효율이 낮아지는 문제가 야기될 수 있다. When the collagen solution is added to the cultured mixture to prevent cell detachment, the collagen is not homogeneously mixed or the cell culture efficiency is lowered if the temperature range or the time range when the collagen solution is added is out of the range Can be caused.

또한 상기 아가로스 용액을 첨가하고 정치시켜 겔화시키는 단계에서 상기 온도범위나 시간범위를 벗어나게 되면, 겔화가 이루어지지 않거나, 세포가 손상되거나 사멸하는 문제가 야기될 수 있다. In addition, when the agarose solution is added and allowed to stand and gelated, if the temperature is out of the temperature range or time range, gelling may not be performed or cells may be damaged or killed.

상기 콜라겐은 해양 생물 유래 콜라겐일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The collagen may be marine-derived collagen, but is not limited thereto.

상기 혼합물 100 중량부에 대하여 알지네이트를 0.5 내지 2 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 중량부일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The alginate may be added in an amount of 0.5 to 2 parts by weight, more preferably 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the mixture, but is not limited thereto.

상기 혼합물 100 중량부에 대하여 콜라겐은 1 내지 30 중량부로 첨가할 수 있으며, 보다 바람직하게는 7.5 내지 10 중량부일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The collagen may be added in an amount of 1 to 30 parts by weight, more preferably 7.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the mixture, but is not limited thereto.

상기 콜라겐은 섬유형태의 단백질로써, 결합조직내의 세포바깥바탕질의 주성분을 이루고 있는 천연고분자이다. 콜라겐은 세포의 인식 및 세포의 부착과 증식을 조절하는 역할을 통하여 조직이나 장기를 지탱하고 체표를 둘러싼 체형을 유지시키고 조직 재생의 역할을 하는 물질로 스폰지, 섬유형태, 겔, 솔루션, 심질소재 및 관 형상의 소재 등 다양한 형태의 가공이 가능한 장점이 있다. 그러나 콜라겐은 매우 낮은 수준의 기계적 강도와 분해속도의 제어가 어려울 뿐만 아니라 콜라겐 단독 사용으로는 겔화가 어려운 단점이 있다. 따라서, 콜라겐 용액이 상기 함량 범위를 벗어나면 세포의 캡슐화가 되지 않아 세포가 겔에서 빠져나가거나, 세포의 성장능에 영향을 미치는 등의 문제가 야기될 수 있다. The collagen is a fibrous protein, which is a natural polymer that constitutes the main component of the outer cell matrix in the connective tissue. Collagen acts as a regulator of cell recognition and cell attachment and proliferation. It supports the tissues and organs, maintains the body shape surrounding the body tissues, and plays a role in tissue regeneration. It is composed of sponge, fiber form, gel, solution, It is possible to process various shapes such as tubular material. However, it is difficult to control the mechanical strength and decomposition rate of collagen at a very low level, and it is difficult to gel by using alone collagen. Therefore, if the collagen solution is out of the above-mentioned content range, the cells may not be encapsulated so that the cells may escape from the gel or affect the growth ability of the cells.

또한 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 아가로스를 0.1 내지 0.5 중량부로 첨가할 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.125 중량부일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. Agarose may be added in an amount of 0.1 to 0.5 parts by weight, more preferably 0.125 parts by weight, based on 100 parts by weight of the mixture, but is not limited thereto.

상기 아가로스는 해초류에서 추출된 갈락토오스로 구성된 다당류로써, 세포배양 배지로 주로 사용되는 물질로 구조물의 경도를 조정할 수 있어 하이드로겔 형태로 사용가능한데, 이를 통하여 인공지지체 내부에 고르게 세포를 파종할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 아가로스는 이온가교 또는 화학가교의 형성 없이 온도 변화만으로도 겔화를 유도할 수 있다. 다만, 아가로스 용액이 상기 함량 범위를 벗어나면 겔화가 이루어지지 않거나, 세포가 손상되거나 사멸하는 문제가 야기될 수 있다.The agarose is a polysaccharide composed of galactose extracted from seaweed. It is mainly used as a cell culture medium and can be used in the form of hydrogel because the hardness of the structure can be adjusted. Through this, agarose can be seeded evenly inside the scaffold It has advantages. Agarose can also induce gelation by temperature change without ion crosslinking or chemical crosslinking. However, if the agarose solution is out of the above-mentioned content range, gelation may not be performed, or cells may be damaged or killed.

상기 혼합물에 첨가되는 알지네이트, 콜라겐 및 아가로스는 저장용액 형태로 첨가될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The alginate, collagen and agarose added to the mixture may be added in the form of a storage solution, but are not limited thereto.

상기 혼합액을 제조하기 위해 사용되는 알지네이트 저장용액은 증류수 100 중량부에 대하여 알지네이트를 1 내지 10 중량부로 용해시킨 것일 수 있으며, 상기 아가로스 저장용액은 증류수 100 중량부에 대하여 아가로스를 1 내지 3 중량부로 가열 용해시킨 것일 수 있으며, 상기 콜라겐 저장용액은 증류수 100 중량부에 대하여 콜라겐을 20 내지 30 중량부로 용해시킨 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The agarose stock solution may be prepared by dissolving agarose in an amount of 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of distilled water. The agarose stock solution may be prepared by dissolving agarose in an amount of 1 to 3 wt% And the collagen storage solution may be prepared by dissolving collagen in an amount of 20 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of distilled water, but is not limited thereto.

본 발명의 3차원 세포배양방법으로 배양될 수 있는 세포는 정상세포 및 암세포에서 선택될 수 있다.Cells that can be cultured by the three-dimensional cell culture method of the present invention can be selected from normal cells and cancer cells.

상기 암세포는 난소암, 유방암, 위암, 대장암, 직장암, 폐암, 간암, 전립선암, 신장암, 췌장암, 갑상선암, 자궁암, 방광암, 다형성아교모세포종, 피부암, 흑색종, 갑상선암, 두경부암, 후두암, 수모세포종, 인후두암, 구강암, 타액선암, 식도암, 골육종, 혀암, 담도암, 신경아교종, 뼈암, 원인불명원발암으로 이루어진 고형암 세포에서 선택될 수 있으며, B세포림프종, T세포림프종, 백혈병 및 다발성골수종과 같은 혈액암으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The cancer cells may be selected from the group consisting of ovarian cancer, breast cancer, gastric cancer, colorectal cancer, rectal cancer, lung cancer, prostate cancer, kidney cancer, pancreatic cancer, thyroid cancer, uterine cancer, bladder cancer, polymorphic glioblastoma, skin cancer, melanoma, thyroid cancer, May be selected from solid tumor cells consisting of a cell line selected from the group consisting of a biliary tumor, an osteosarcoma, a laryngeal cancer, a oral cancer, a salivary gland cancer, an esophageal cancer, an osteosarcoma, a tongue cancer, a bile duct cancer, a glioma, Such as, but not limited to, blood cancer.

또한 본 발명은 알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계; 상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계; 상기 콜라겐이 포함된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하여 정치시키고 겔화시켜 세포를 3차원으로 배양하는 단계; 및 상기 3차원 배양 세포의 성장, 증식, 사멸, 분화 및 이동을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 활성 측정방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing an alginate solution, Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent cell detachment; Adding an agarose solution to the collagen-containing mixture, allowing the mixture to stand and gel, and culturing the cells three-dimensionally; And analyzing the growth, proliferation, death, differentiation and migration of the three-dimensional cultured cells.

또한 본 발명은 알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계; 상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계; 상기 콜라겐이 포함된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하여 정치시키고 겔화시켜 세포를 3차원으로 배양하는 단계; 및 상기 3차원 배양 세포에 항암제를 첨가하여 세포 생존율을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항암제 감수성의 측정방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing an alginate solution, Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent cell detachment; Adding an agarose solution to the collagen-containing mixture, allowing the mixture to stand and gel, and culturing the cells three-dimensionally; And analyzing the cell survival rate by adding an anticancer agent to the three-dimensional cultured cells.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following examples. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

하기의 참조예는 본 발명에 따른 각각의 실시예에 공통적으로 적용되는 참조예를 제공하기 위한 것이다.The following reference example is provided to provide a reference example commonly applied to each embodiment according to the present invention.

<< 참조예Reference Example 1> 세포 및 세포 배양 1> Cell and cell culture

하기 실시예에서 사용된 세포주의 종류는 다음과 같다. 항암화학요법-감수성(chemotherapy-sensitive)을 나타내는 사람 난소암세포주인 A2780 세포주는 Sigma-Aldrich(Saint Louis, MO, USA)에서 구입하였으며, 마우스 T세포림프종세포주(mouse T cell lymphoma cell, EL4)는 American Type Culture Collection (ATCC, Manassas, VA, USA)에서 구입하여 사용하였다. 또한 항암화학요법-감수성(chemotherapy-sensitive)을 나타내는 사람 난소암세포주인 R182 세포는 Dr. J. Shah (Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY, USA)에 의해 제공되었으며, 정상 마우스 흉선상피세포주(thymic epithelial cell, TEC)의 한 종류인 흉선겉질상피세포주(thymic deep cortex or cortical reticular epithelial cell, CREC)는 Dr. Barbara B. Knowles (The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME, USA)에 의해 제공되었다. The types of cell lines used in the following examples are as follows. The mouse T cell lymphoma cell line (EL4) was purchased from Sigma-Aldrich (Saint Louis, Mo., USA), and the human ovarian cancer cell line A2780 cell line expressing chemotherapy- Type Culture Collection (ATCC, Manassas, VA, USA). R182 cells, which are chemotherapy-sensitive human ovarian cancer cell lines, A thymic epithelial cell line (thymic epithelial cell line, TEC), which was provided by J. Shah (Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY, USA) epithelial cell, CREC) Barna B. Knowles (The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME, USA).

R182 세포 및 A2780 세포주는 10%(v/v) 소태아혈청(fetal bovine serum, FBS; Gibco, Invitrogen), 100 IU/ mL 페니실린(penicillin; Gibco, Invitrogen) 및 100 ㎍/mL 스트렙토마이신(streptomycin; Gibco, Invitrogen) 함유 RPMI-1640 medium (HyClone, Logan, UT, USA)을 사용하여 37℃, 5% CO2 함유 대기 조건하에 배양 및 유지하였다. R182 cells and A2780 cell lines were treated with 10% (v / v) fetal bovine serum (FBS; Gibco, Invitrogen), 100 IU / mL penicillin (Gibco, Invitrogen) and 100 ug / mL streptomycin. The cells were cultured and maintained in RPMI-1640 medium (HyClone, Logan, UT, USA) containing 5% CO 2 at 37 ° C.

또한 CREC 및 EL4 세포주는 10%(v/v) 소태아혈청(fetal bovine serum, FBS; Gibco, Invitrogen), 100 IU/mL 페니실린(penicillin; Gibco, Invitrogen) 및 100 ㎍/mL 스트렙토마이신(streptomycin; Gibco, Invitrogen) 함유 Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM, HyClone, Logan, UT, USA)을 사용하여 37℃, 5% CO2 함유 대기 조건하에 배양 및 유지하였다. The CREC and EL4 cell lines were also stained with 10% (v / v) fetal bovine serum (FBS; Gibco, Invitrogen), 100 IU / mL penicillin (Gibco, Invitrogen) and 100 ug / mL streptomycin. (DMEM, HyClone, Logan, UT, USA) containing Dulbecco's Modified Eagle Medium (Gibco, Invitrogen) at 37 ° C and 5% CO 2 .

모든 세포의 배양액은 2-3일에 한 번씩 새 배양액으로 교환하였다.All cell cultures were exchanged for new culture once every 2-3 days.

<< 참조예Reference Example 2> 통계분석 2> Statistical analysis

모든 결과는 각각의 분석에 대한 평균 ± 표준편차(SD)로 나타내었다. 통계적 분석은 양측t검정(two-tailed t-test)을 통해 수행하였으며, 통계적 유의성은 P < 0.05일 때를 기준으로 평가하였다. All results were expressed as mean ± SD (SD) for each analysis. Statistical analysis was performed using a two-tailed t-test, and statistical significance was evaluated based on P <0.05.

<< 실시예Example 1>  1> 아가로스Agarose -콜라겐--Collagen- 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체 제작 Support production

하이드로겔 지지체를 도 1과 같은 방법으로 제작하였다.A hydrogel support was prepared in the same manner as in Fig.

하이드로겔 지지체 제작을 위해, 소듐알지네이트(sodium alginate, Sigma-Aldrich)를 3 중량%의 농도로 16 시간 동안 증류수에 녹여 저장액으로 제조한 후 멸균하였으며, 아가로스(Affymetrix, Cleveland, Ohio, USA)는 멸균한 증류수에 2 중량%가 되도록 첨가하고 100℃에서 끓을 때까지 가열하여 아가로스 저장액으로 만들었다. 또한 해양생물 유래 콜라겐(이하 “해양콜라겐”, Geltech, Busan, Korea)을 증류수에 25 중량%가 되도록 첨가한 후 와류시켜 녹임으로써 해양콜라겐 저장액을 만들었다.(Affymetrix, Cleveland, Ohio, USA) was prepared by dissolving sodium alginate (Sigma-Aldrich) in distilled water for 16 hours at a concentration of 3% by weight to prepare a hydrogel support. Was added to sterilized distilled water at a concentration of 2% by weight, and heated to boiling at 100 캜 to prepare an agarose stock solution. In addition, marine biologically derived collagen (hereinafter, referred to as "marine collagen", Geltech, Busan, Korea) was added to distilled water in an amount of 25% by weight and vortexed to prepare a marine collagen storage solution.

상기 방법으로 만들어진 각각의 용액을 25℃ 내지 37℃ 온도에서 혼합하였다. 먼저, 3 중량% 알지네이트 저장액 33.3 μL와 세포를 혼합한 후, 25 중량%인 해양콜라겐 저장액 30 μL 또는 40 μL와 혼합하고 마지막으로 2 중량% 아가로스 저장액을 6.25 μL 첨가하여, 혼합액에서 최종농도가 알지네이트의 경우 1 중량%, 해양콜라겐의 경우 7.5 또는 10 중량% 그리고 아가로스의 경우 0.124 중량%가 되도록 하였다(이하“0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트” 또는 “0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트”라 함). 그 후 상기 방법으로 혼합한 혼합물을 4℃에서 5-30분 동안 정치시켰으며, 보다 바람직하게는 5-10분에서 정치시킨 것이 가장 바람직하였다.Each solution made by the above method was mixed at a temperature of 25 ° C to 37 ° C. First, the cells were mixed with 33.3 μL of a 3 wt% alginate stock solution, mixed with 30 μL or 40 μL of a 25 wt% marine collagen stock solution, and finally added with 6.25 μL of a 2 wt% agarose stock solution. (Hereinafter referred to as &quot; 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate &quot;, hereinafter referred to as &quot; agarose- Or &quot; 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate &quot;). The mixture was then allowed to stand at 4 ° C for 5-30 minutes, more preferably at 5-10 minutes.

본 발명의 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양은 상기 혼합물을 세포배양에 사용될 배양 용기에 직접 넣어 겔화 시킨 후 세포 배양하거나, 겔을 다른 용기로 이동시킬 경우 도 2와 같은 방법으로 혼합액을 1 mL 주사기의 끝 부분을 자른 다음 혼합액을 부어서 겔화시킨 후 주사기의 피스톤을 이용하여 겔을 24-웰 플레이트 내로 이동시켜 세포를 배양하였다.The three-dimensional cell culture using the hydrogel support of the present invention can be carried out by directly mixing the mixture into a culture container to be used for cell culture and gelling the mixture, or when the gel is transferred to another container, The end of the syringe was cut and then the mixture was poured into a gel, and the gel was moved into a 24-well plate using a piston of a syringe to cultivate the cells.

따라서, 본 발명의 하이드로겔을 이용하면, 세포 배양용기의 크기 및 형상에 맞추어 겔을 제작할 수 있으며, 이렇게 제작된 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양이 가능하다.Therefore, when the hydrogel of the present invention is used, a gel can be prepared according to the size and shape of the cell culture container, and the three-dimensional cell culture using the hydrogel support thus prepared is possible.

<< 실시예Example 2>  2> CaCa 22 ++ 양이온에 의한 세포독성 확인( Identification of Cytotoxicity by Cation ( cellcell cytotoxicitycytotoxicity assayassay ))

세포독성평가는 통상적인 방법[H.W. Lee 등, Regul. Pept. (2008), 147, 72-81]에 따라 다음과 같이 수행하였다. 상기 참조예 1의 세포를 96-웰 플레이트에서 10% FBS 함유 세포배양액 0.1 mL과 함께 R182 및 A2780 세포의 경우 1×104 세포/웰 농도로, R182 및 A2780 세포의 경우 1×105 세포/웰 농도로 세포를 분주한 후 24시간 동안 배양시키고 나서 FBS가 없는 조건에서 12-16 시간 동안 추가로 배양을 시켰다. The cytotoxicity was assessed by a conventional method [HW Lee et al., Regul. Pept. (2008), 147, 72-81]. In the case of the cells of the reference example 1 in 96-well plates containing 10% FBS cell culture medium with 0.1 mL for R182 and A2780 cells with 1 × 10 4 cells / well density, R182 and A2780 cells 1 × 10 5 cells / Cells were plated at well concentration and cultured for 24 hours, followed by further culture for 12-16 hours in the absence of FBS.

배양된 세포에 다양한 농도의 염화칼슘(CaCl2, Sigma-Aldrich)을 10, 50, 100, 200 및 300 mM의 농도로 처리한 뒤 18~24시간 배양한 후, WST-1 assay 법(EZ-Cytox Cell Viability Assay kit, Daeillab Service, Seoul, Korea)으로 세포독성 평가를 수행하였다. The cultured cells were treated with various concentrations of calcium chloride (CaCl 2 , Sigma-Aldrich) at concentrations of 10, 50, 100, 200 and 300 mM and cultured for 18 to 24 hours. Cell Viability Assay kit, Daeillab Service, Seoul, Korea).

WST-1 시약 10 μL를 각 웰에 첨가한 후 37℃, 5% CO2 조건인 습윤배양기내에서 2시간 동안 배양한 후 미세플레이트리더(microplate reader, Tecan, M, Switzerland)를 이용하여 450 nm에서 흡광도(absorbance)를 측정하여 백분율 성장률을 산정하였다.10 μL of WST-1 reagent was added to each well, followed by incubation in a humidified incubator at 37 ° C. and 5% CO 2 for 2 hours. Then, using a microplate reader (Tecan, M, Switzerland) And absorbance was measured to calculate percent growth rate.

또한 모든 결과는 각각의 분석에 대한 평균 ± 표준편차(SD)로 나타내었다. 통계적 분석은 양측t검정(two-tailed t-test)을 통해 수행하였으며, 통계적 유의성은 P < 0.05일 때를 기준으로 평가하였다. All results were also expressed as mean ± SD (SD) for each analysis. Statistical analysis was performed using a two-tailed t-test, and statistical significance was evaluated based on P <0.05.

그 결과, 도 3과 같이 CREC 세포에 CaCl2 10 mM을 처리한 경우 81.1%, 50 mM에서 36.8% (P<0.01), 100 mM에서 23.0% (P<0.01), 200 mM에서 9.9% (P<0.001), 300 mM에서 10.3% (P<0.001)로 용량의존적 세포독성효과(dose-dependent cytotoxic effect)가 나타났으며, 암세포의 한 종류인 마우스 T세포림프종세포(EL4)에 CaCl2를 처리한 후 세포독성효과를 측정한 결과, 10 mM에서 101.3%, 50 mM에서 59.2% (P<0.001), 100 mM에서 25.4% (P<0.001), 200 mM에서 11.2% (P<0.001), 300 mM에서 9.7% (P< 0.001)로 용량-의존적 세포독성효과를 나타내었다. As a result, CREC cells were treated with CaCl 2 (P <0.01), 100.0 to 23.0% (P <0.01), 200 mM to 9.9% (P <0.001) and 300 mM to 10.3% (P <0.01) 0.001) showed a dose-dependent cytotoxic effect, and cytotoxic effects of CaCl 2 on mouse T cell lymphoma cells (EL4), a kind of cancer cells, were measured. As a result, 10 mM (P <0.001) at 100 mM, 25.2% (P <0.001) at 100 mM, 11.2% (P <0.001) at 200 mM and 9.7% (P < Dependent cytotoxic effect.

또한 사람 난소암 세포인 R182세포에서는 CaCl2 50 mM에서 34.1% (P<0.001), 100 mM에서 26.4% (P<0.001), 150 mM에서 21.1% (P<0.001), 200 mM에서 21.4% (P<0.001), 250 mM에서 24.9% (P<0.001) 그리고 300 mM에서 25.6% (P<0.001)로 50 mM 이상의 모든 농도에서 매우 강한 세포독성효과를 나타내었다. 또한 다른 종류의 사람 난소암 세포인 A2780세포에서는 CaCl2 50 mM에서 74.9%, 100 mM에서 65.9%, 150 mM에서 41.5% (P<0.05), 200 mM에서 37.9% (P<0.05), 250 mM에서 39.5% (P<0.05) 그리고 300 mM에서 43.7% (P<0.05)로 용량-의존적 세포독성효과를 나타내었다. In the human ovarian cancer cell, R182 cells, CaCl 2 (P < 0.001), 25.0% (P < 0.001) at 150 mM, 21.4% (P < 0.001) at 200 mM, and 24.9% P <0.001) and 25.6% (P <0.001) at 300 mM showed a very strong cytotoxic effect at all concentrations above 50 mM. In A2780 cells, which are different types of human ovarian cancer cells, CaCl 2 (P <0.05) at 200 mM, 39.5% (P <0.05) at 250 mM, and 43.7% at 300 mM, respectively, at 50 mM, 74.9%, 100 mM at 65.9%, 150 mM at 41.5% (P < 0.05), indicating a dose-dependent cytotoxic effect.

상기 결과로부터 CaCl2는 통상적인 농도에서 정상세포 뿐만 아니라 다양한 종류의 고형암 및 혈액암 세포에 대해 유의한 세포독성효과를 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 하이드로겔 기반의 세포배양 지지체의 소재로 일반적으로 가장 널리 사용되고 있는 알지네이트 기반의 하이드로겔 세포배양 지지체의 제작 시 필수적인 단계인 겔화과정에서 경화제로 널리 사용되고 있는 CaCl2가 정상 및 암세포 모두에 강한 독성인자로 작용한다는 사실을 나타내므로, 이러한 부작용을 줄이거나 없앨 수 있는 하이드로겔의 겔화 방법을 개발하는 것이 매우 중요하다.From the above results, it was confirmed that CaCl 2 shows a significant cytotoxic effect on various types of solid cancer and blood cancer cells as well as normal cells at a normal concentration. In this way, CaCl 2, which is widely used as a hardener in the gelation process, which is an essential step in the production of an alginate-based hydrogel cell culture supporter which is generally used most as a material of hydrogel-based cell culture supporter, It is very important to develop a method for gelation of hydrogels which can reduce or eliminate such side effects.

<< 실시예Example 3>  3> 아가로스Agarose -콜라겐--Collagen- 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체의 소재 및 조성에 따른 특성 분석 Characterization of support material and composition

상기 실시예 1과 같은 복합 하이드로겔 지지체를 제조하기 위한 소재 및 가장 적합한 소재의 조성비율을 확인하기 위해 아가로즈 단독 하이드로겔, 아가로스-알지네이트 복합 하이드로겔 및 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하고 그 특성을 분석하였다.Agarose alone hydrogel, agarose-alginate complex hydrogel, and agarose-collagen-alginate complex hydrogel were mixed to prepare a composite hydrogel support similar to that of Example 1, Was prepared in the same manner as in Example 1 and the characteristics thereof were analyzed.

아가로스 단독 하이드로겔은 통상적으로 사용하는 농도인 0.5, 1, 1.5 및 2 중량% 농도로 제조하였으며, 아가로스-알지네이트 복합 하이드로겔은 3 중량% 알지네이트 저장액과 2 중량% 아가로스 저장액을 만든 후 혼합하여 최종적으로 알지네이트 1 중량% 및 아가로스 0.125 중량% 농도가 되도록 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔은 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다.The agarose-free hydrogel was prepared at concentrations of 0.5, 1, 1.5, and 2 wt%, which are conventionally used concentrations, and the agarose-alginate complex hydrogel was prepared by mixing 3 wt% alginate stock solution and 2 wt% agarose stock solution And then mixed to finally prepare a composite hydrogel support such that the concentration of alginate was 1 wt% and the concentration of agarose was 0.125 wt%. The agarose-collagen-alginate complex hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1.

상기 방법으로 제조된 각각의 하이드로겔 지지체로 세포배양을 위해, 실시예 1과 같은 방법으로 A2780 세포를 0.5, 1 및 1.5 중량% 아가로스 단독 하이드로겔과 0.125 중량% 아가로스-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에 첨가한 후 96-웰 플레이트에 넣어서 4℃에 5-10분 동안 겔화시킨 후 배지를 넣고 배양한 후 배양 1, 3 및 5일째에 위상차현미경으로 세포 형태를 관찰하였다. 또한 EL4 세포를 0.5, 1, 1.5 및 2 중량% 아가로스 단독 하이드로겔 지지체에 첨가한 후 96-웰 플레이트에 넣어서 4℃에 5-10분 동안 겔화시킨 후 배지를 넣고 배양하고, 배양 2, 5 및 10일째에 위상차현미경으로 세포 형태를 관찰하였다.For cell culture with each hydrogel support prepared by the above method, A2780 cells were treated with 0.5, 1 and 1.5 wt% agarose solely hydrogel and 0.125 wt% agarose-1 wt% alginate complex After adding to the hydrogel support, it was placed in a 96-well plate and gelled at 4 ° C for 5 to 10 minutes. After the culture was carried out, the cells were observed under a phase contrast microscope on days 1, 3 and 5 after culturing. EL4 cells were added to agarose alone hydrogel supports of 0.5, 1, 1.5 and 2 wt%, and then placed in a 96-well plate and gelled at 4 ° C for 5 to 10 minutes. The EL4 cells were cultured in the medium, And on day 10, cell morphology was observed with a phase contrast microscope.

그 결과, 도 4와 같이 A2780 세포를 아가로스 단독 하이드로겔 지지체에서 배양한 경우, 세포배양 기간이 경과할수록 사멸된 세포수가 증가하였으며, 0.5, 1 및 1.5 중량% 아가로스 단독 하이드로겔 모두 72시간 이후부터 사멸된 세포 수가 증가하였다. 알지네이트-아가로스 복합 하이드로겔 지지체의 경우 사멸된 세포는 거의 존재하지 않았으나, 하이드로겔의 기계적 강도가 약하여 세포들이 겔과 안정적으로 결합되지 못하고 겔 밖으로 빠져나오는 문제점이 확인되었다. As a result, when the A2780 cells were cultured in agarose alone hydrogel support as shown in FIG. 4, the number of killed cells increased with the lapse of the cell culture period, and all the agarose hydrogels of 0.5, 1 and 1.5 wt% The number of killed cells increased. In the case of the alginate-agarose complex hydrogel support, there was almost no dead cells, but the mechanical strength of the hydrogel was so weak that the cells could not be stably bound to the gel, and the gel was out of the gel.

또한 다양한 농도 및 배양 시간에 따라 아가로스 단독 소재의 하이드로겔 지지체에서 EL4 세포를 3차원적으로 배양한 결과, 도 5를 참고하면, 아가로스 단독 하이드로겔 지지체의 경우 아가로스의 농도 및 세포배양 기간이 증가할수록 EL4 세포의 성장이 감소하고 사멸 세포수가 증가하였는데, 0.5 중량% 아가로스에서는 2일째에 세포의 성장이 느려졌고 5일째부터는 성장이 거의 일어나지 않았을 뿐만 아니라 사멸 세포수도 증가하였다. 또한 1 중량% 아가로스에서는 0.5 중량% 아가로스 보다 세포성장이 더 느려졌으며 사멸되어 가는 세포의 수도 더 많이 확인되었으며, 1.5 중량% 아가로스 역시 세포성장이 감소하고 사멸되어 가는 세포의 수도 더 많이 확인되었다. 특히, 2 중량% 아가로스에서는 배양 후 2일째부터 세포의 성장이 거의 이루어지지 않았으며, 시간이 지날수록 모든 세포들이 사멸되어 가는 것을 확인하였다.The EL4 cells were three-dimensionally cultured on hydrogel supports of agarose alone according to various concentrations and incubation times. As a result, referring to FIG. 5, in the case of agarose alone hydrogel supports, the concentration of agarose and the cell culture period , The growth of EL4 cells decreased and the number of apoptotic cells increased. At 0.5% agarose, cell growth slowed at day 2, and at day 5, there was little growth and the number of dead cells increased. In 1 wt% agarose, cell growth was slower than 0.5 wt% agarose, and the number of dead cells was more confirmed. The 1.5 wt% agarose also showed a decrease in cell growth and the number of dead cells . Particularly, in the 2 wt% agarose, almost no growth of cells was observed from the second day after the incubation, and all the cells were observed to be killed over time.

반면, 본 발명에 따라 제작된 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체는 도 6 및 도 7과 같이 혼합액에서 최종 농도가 0.05 중량%가 되도록 동물성콜라겐을 첨가한 경우 약 4500개의 EL4 세포가 겔 밖으로 빠져나왔으며, 해양콜라겐의 경우 최종농도가 0.05 중량%에서 230개, 최종농도가 0.1 중량%에서 20500개, 최종농도가 0.2 중량%에서 18000개, 최종농도가 0.5 중량%에서 17500개, 최종농도가 1 중량%에서 11500개, 최종농도가 2 중량%에서 5500개 그리고 최종농도가 5 중량%에서 4000개의 탈리된 세포를 확인할 수 있었다. On the other hand, when the animal collagen was added to the agarose-collagen-alginate complex hydrogel support prepared according to the present invention so that the final concentration was 0.05 wt% in the mixed solution as shown in Figs. 6 and 7, about 4,500 EL4 cells The final concentration was 230 to 230, the final concentration was 0.1 to 20, 20500, the final concentration was 0.2 to 18, 000, the final concentration was 0.5 to 17500 at the final concentration, From 1 wt% to 11,500, the final concentration from 2 wt% to 5,500, and the final concentration from 5 wt% to 4,000 desorbed cells.

상기 결과로부터 아가로스 단독 소재의 하이드로겔 지지체에 비해 아가로스-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 A2780 및 EL4 세포의 생존 및 성장이 우수하였으며, 알지네이트-아가로스 복합 하이드로겔 지지체 보다 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 안정적인 세포결합력을 나타내었다.From the above results, the survival and growth of A2780 and EL4 cells were excellent in the agarose-alginate complex hydrogel support as compared with the hydrogel support of agarose alone, and the agarose-agarose complex hydrogel support was superior to the agarose- And exhibited stable cell binding ability in the hydrogel support.

따라서, 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 세포배양은 아가로스 단독 하이드로겔 보다 세포 생존 및 성장에 우수하고, 기계적 강도가 약한 아가로스-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 세포 탈리 현상을 해결함으로써, 3차원 세포 배양에 매우 적합한 것으로 확인되었다.Therefore, the cell culture using the agarose-collagen-alginate complex hydrogel support is superior to the agarose alone hydrogel in cell survival and growth, and solves the cell desorption phenomenon of the agarose-alginate complex hydrogel support having weak mechanical strength , And it was found to be very suitable for three-dimensional cell culture.

<< 실시예Example 4>  4> 동물성콜라겐Animal collagen 또는 해양콜라겐 사용에 따른 특성 분석 Or marine collagen use

앞선 실험에서 확인한 바와 같이, 아가로스-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양 방법의 경우, 세포들이 겔 밖으로 탈리되는 문제점이 확인되었다. 그러나, 콜라겐이 첨가된 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양 방법을 통하여, 세포 탈리 문제점이 해결되는 것이 확인됨에 따라, 콜라겐의 효율성을 확인하기 위해 동물성콜라겐과 해양콜라겐 사용에 따른 효과를 분석하였다.As described above, in the case of the three-dimensional cell culture method using the agarose-alginate complex hydrogel support, it was confirmed that the cells were desorbed out of the gel. However, it has been confirmed that the problem of cell desorption is solved through a three-dimensional cell culture method using an agarose-collagen-alginate complex hydrogel support to which collagen has been added. Therefore, in order to confirm the efficiency of collagen, animal collagen and marine collagen .

상기 실시예 1과 같은 방법으로 0.125 중량% 아가로스-0.05 중량% 흰쥐꼬리콜라겐-1.0 중량% 알지네이트 그리고 0.125 중량% 아가로스-(0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5 및 10) 중량% 해양콜라겐-1.0 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, 이와 같은 각각의 하이드로겔 지지체 제조시 5x104 세포/겔의 EL4 세포가 포함되게 하였다. 그 다음, 혼합액을 1 mL 주사기에 80 μL 씩 넣고 4℃에 5-10분간 겔화시킨 후 48-웰 플레이트에 넣어서 배양하고 도 8과 같이 배양 후 1일, 2일, 3일 및 4일째 위상차현미경으로 관찰하였다.(0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5 and 10) weight of 0.125 wt% agarose-0.05 wt% rat tail collagen-1.0 wt% alginate and 0.125 wt% agarose % Marine collagen-1.0 wt% alginate composite hydrogel support was prepared, and EL4 cells of 5x10 4 cells / gel were included in the preparation of each of the hydrogel supports. Then, 80 μL of the mixed solution was added to a 1 mL syringe, and the mixture was gelled at 4 ° C. for 5 to 10 minutes. The mixture was then placed in a 48-well plate and cultured as shown in FIG. 8. The cells were observed on day 1, day 2, day 3, Respectively.

또한 0.125 중량% 아가로스-0.05 중량% 흰쥐꼬리콜라겐-1.0 중량% 알지네이트 그리고 0.125 중량% 아가로스-(0.05, 0.1, 1, 3, 5, 7.5, 10 및 15) 중량% 해양콜라겐-1.0 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, 이와 같은 각각의 하이드로겔 지지체 제조 시 A2780 세포가 포함되게 하였다. 그 다음, 혼합액을 96-웰 플레이트에 넣어서 4℃에서 5-10분간 겔화시킨 후 배지를 넣고 배양한 후 도 9와 같이 배양 1 및 3일째 세포를 위상차현미경으로 관찰하였다. (0.05, 0.1, 1, 3, 5, 7.5, 10 and 15) weight% of marine collagen-1.0 weight% agarose-0.05 weight% of rat tail collagen -1.0 weight% of alginate and 0.125 weight% Alginate complex hydrogel supports were prepared, and A2780 cells were included in the preparation of each of these hydrogel supports. Then, the mixed solution was put into a 96-well plate and gelled at 4 ° C for 5 to 10 minutes, and then cultured in the medium. Cells were observed under a phase contrast microscope on days 1 and 3 after culturing as shown in FIG.

그 결과, EL4 세포를 관찰한 도 8 및 A2780 세포를 관찰한 도 9와 같이 0.05 중량% 동물성콜라겐을 사용한 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체와 5-10 중량% 해양콜라겐을 사용한 두 종류의 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 세포 성장이 동일한 효과를 나타내었다. 다만, 해양콜라겐의 경우 동물성콜라겐과 동일한 효과를 나타내기 위해서는 동물성콜라겐 보다 약 100배 높은 농도의 해양콜라겐을 사용해야 하지만, 해양콜라겐의 경우 동물성콜라겐 보다 약 10,000 ~ 100,000배 정도 저렴하기 때문에 해양콜라겐을 이용한 아가로스-콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체는 동물성콜라겐 이용한 복합 하이드로겔 지지체와 유사한 효과를 나타내면서 경제적으로 매우 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 9 in which EL4 cells were observed and FIG. 8 in which A2780 cells were observed, it was found that two types of agarose-collagen-alginate complex hydrogel supports using 0.05 wt.% Animal collagen and 5-10 wt.% Marine collagen The cell growth of the agarose-collagen-alginate complex hydrogel support showed the same effect. However, in the case of marine collagen, marine collagen should be used at a concentration about 100 times higher than that of animal collagen in order to exhibit the same effect as animal collagen. However, since marine collagen is about 10,000 ~ 100,000 times cheaper than animal collagen, It was confirmed that the agarose-collagen-alginate complex hydrogel support exhibited similar effects to the complex hydrogel support using animal collagen and could be used economically very usefully.

<< 실시예Example 5>  5> 아가로스Agarose -해양콜라겐-- Marine collagen - 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체의 투명도 특성 확인 Identify the transparency properties of the support

아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 투명도를 확인하기 위해, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조된 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체와 전기방사법에 의해 제작된 나노섬유 지지체, 100 mM CaCl2에 의한 화학적 가교 방법에 의해 형성된 하이드로겔 지지체 및 통상적인 2차원적 96-웰 세포배양용 플레이트에 각각 4x104 세포/겔의 EL4 세포를 첨가하여 배양한 후 위상차현미경 관찰을 통하여 각각의 지지체의 투명도를 비교하였다. In order to confirm the transparency of the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support prepared in the same manner as in Example 1, 4 × 10 4 cells / gel of EL4 cells were added to the nanofiber support prepared by spinning, the hydrogel support formed by the chemical crosslinking method by 100 mM CaCl 2 , and the plate for the conventional two-dimensional 96-well cell culture After the incubation, the transparency of each support was compared through observation of phase contrast microscope.

그 결과 도 10과 같이, 통상적으로 사용되는 이온에 의한 화학적 가교 방법에 의해 형성된 하이드로겔 지지체(b) 및 조직공학에서 많이 이용되고 있는 전기방사법에 의해 제작된 나노섬유 지지체(c)와 다르게, 일반적인 2차원적 세포배양(a)에서 볼 수 있는 것처럼, 본 발명의 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체(d)는 매우 높은 투명도를 제공하기 때문에 위상차현미경으로 EL4 세포의 형태를 관찰하는데 용이한 것이 확인되었다. 따라서 본 발명의 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체는 3차원 세포배양에서 칼슘과 같은 이온으로 가교된 알지네이트 기반 하이드로겔 혹은 나노섬유 기반 지지체에서 불가능하였던 세포의 다양한 형태 관찰을 위상차현미경으로 가능하게 할 수 있다. As a result, as shown in Fig. 10, unlike the hydrogel support (b) formed by a commonly used ionic chemical crosslinking method and the nanofiber support (c) produced by electrospinning, which is widely used in tissue engineering, As can be seen from the two-dimensional cell culture (a), since the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support (d) of the present invention provides very high transparency, it is easy to observe the morphology of EL4 cells using a phase- . Therefore, the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support of the present invention can be used to observe various types of cells that can not be observed in an alginate-based hydrogel or a nanofiber-based support crosslinked with ions such as calcium in a three-dimensional cell culture using a phase contrast microscope .

<< 실시예Example 6>  6> 아가로스Agarose -해양콜라겐-- Marine collagen - 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체의 물리적 특성 분석 Analysis of Physical Properties of Support

1. One. 하이드로겔Hydrogel 지지체 제작 Support production

지지체의 구조를 분석하기 위해 사용된 실험군으로서는 첫째, 1 중량% 알지네이트 단독 하이드로겔, 둘째, 0.125 중량% 아가로스 단독 하이드로겔, 셋째, 7.5중량% 해양콜라겐 단독 하이드로겔, 넷째, 10 중량% 해양콜라겐 단독 하이드로겔, 다섯째, 0.125 중량% 아가로스-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔, 여섯째, 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 일곱째, 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔을 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다.As a test group used for analyzing the structure of the support, first, 1% by weight of alginate alone hydrogel, 0.125% by weight of agarose alone hydrogel, 3) 7.5% by weight of marine collagen alone hydrogel, Agarose-1 wt.% Alginate complex hydrogel, sixth, 0.125 wt.% Agarose-7.5 wt.% Marine collagen-1 wt.% Alginate complex hydrogel seventh, 0.125 wt.% Agarose-10 Wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1.

2. 주사전자현미경을 이용한 2. Using a scanning electron microscope 하이드로겔Hydrogel 지지체 구조 분석 Analysis of support structure

상기 실시예 6-1에서 제조된 7가지 실험 군의 하이드로겔 지지체를 1 mL 주사기에 100 μL 씩 분주하여 4℃ 에서 5-10분 동안 겔화시킨 후 -20℃ 에서 24시간 동안 냉동시켜 진공동결건조기(FDS series, ilShinBioBase)로 24시간 동안 건조시켰으며 ion sputter (E-1010, Hitachi, Japan)로 표면 처리한 후 주사전자현미경(JSM-6490LV, JEOL, Japan)으로 가속전압 20 kV 하에서 관찰하였다.The hydrogel supports of the 7 experimental groups prepared in Example 6-1 were dispensed in a 1 mL syringe at a rate of 100 μL, and gelled at 4 ° C. for 5 to 10 minutes. The cells were frozen at -20 ° C. for 24 hours, (FDS series, ilShinBioBase) for 24 hours. The surface was treated with an ion sputter (E-1010, Hitachi, Japan) and observed under a scanning electron microscope (JSM-6490LV, JEOL, Japan) under an accelerating voltage of 20 kV.

그 결과 도 11과 같이, 1 중량% 알지네이트, 0.125 중량% 아가로스, 7.5 및 10 중량% 해양콜라겐 단독 하이드로겔 및 0.125 중량% 아가로스- 1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 단면을 관찰하였을 때, 전체적으로 불규칙적인 공극 구조로 이루어져 있었으나, 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 또는 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 단면을 관찰하였을 때는 전체적으로 공극의 구조가 규칙적인 형태를 이루고 있다는 사실을 확인할 수 있었다. As a result, when cross sections of 1 wt% alginate, 0.125 wt% agarose, 7.5 and 10 wt% marine collagen solely hydrogel, and 0.125 wt% agarose-1 wt% alginate complex hydrogel support were observed, Although it was composed of an irregular pore structure as a whole, it was observed that the cross section of the 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate or 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support , It can be seen that the structure of the pore is regularly formed as a whole.

3. 3. FTFT -- IRIR ( ( FourierFourier transformtransform infraredinfrared spectroscopyspectroscopy ) 분석) analysis

상기 실시예 6-1에서 제조된 7가지 실험 군의 하이드로겔 지지체를 1 mL 주사기에 100 μL 씩 분주하여 4℃ 에서 5-10분 동안 겔화시킨 후 -20℃에서 24시간 동안 냉동시켜 진공동결건조기(FDS series, ilShinBioBase)로 24시간 동안 건조시켜 적외선분광분석시스템(FT-IR Microscopy System)으로 측정하였다.The hydrogel supports of the 7 experimental groups prepared in Example 6-1 were dispensed in a 1 mL syringe at a rate of 100 μL, and gelled at 4 ° C. for 5 to 10 minutes. The cells were frozen at -20 ° C. for 24 hours, (FDS series, ilShinBioBase) for 24 hours and measured by an infrared spectroscopy system (FT-IR Microscopy System).

그 결과, 도 12와 같이 0.125 중량% 아가로즈-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 FT-IR 스펙트럼은 모체분자(parent molecule)의 특성을 나타내었으며, 유의적인 추가 밴드는 존재하지 않았다. 또한 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 FT-IR 스펙트럼은 모체분자(parent molecule), 특히 7.5 중량% 해양콜라겐의 특성을 나타내었으며, 유의한 추가적인 밴드는 존재하지 않았다. As a result, as shown in FIG. 12, the FT-IR spectrum of the 0.125% by weight agarose-1% by weight alginate complex hydrogel support showed the property of the parent molecule, and no significant additional band was present. The FT-IR spectrum of the 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support showed the properties of a parent molecule, particularly 7.5 wt% marine collagen, Was not present.

상기 결과로부터 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 FT-IR 스펙트럼 주성분은 주로 7.5 중량% 해양콜라겐임이 확인되었다. From the above results, it was confirmed that the main component of FT-IR spectrum of 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support was mainly 7.5 wt% marine collagen.

이와 유사하게 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체복합 하이드로겔 지지체의 FT-IR 스펙트럼은 모체분자(parent molecule)로 10 중량% 해양콜라겐의 특성을 나타내었으며, 유의한 추가적인 밴드는 존재하지 않았다. 이 또한 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 FT-IR 스펙트럼은 주로 그 주성분인 10 중량% 해양콜라겐을 나타내는 것이다.Similarly, the FT-IR spectrum of the 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support complex hydrogel support showed 10 wt% marine collagen character as a parent molecule , There were no significant additional bands. This FT-IR spectrum of the 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support shows mainly 10 wt% marine collagen as its main component.

상기 결과들로부터 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에는 새로운 화학적 가교(chemical cross-links)가 형성되지 않으며, 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에 화학적 가교(chemical cross-links)는 형성되지 않더라도 구성 분자의 물리적 특성에 따른 수소결합 또는 다른 상호작용과 같은 물리적인 결합으로 인하여 겔화가 일어나는 것을 확인하였다.From the above results, no new chemical cross-links were formed in the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, and chemical cross-links were observed in the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support. It is confirmed that the gelation occurs due to physical bonding such as hydrogen bonding or other interaction depending on the physical properties of the constituent molecules.

이는 분자에 존재하는 프로톤공여체(proton donor)와 프로톤수용체(proton acceptor) 사이에 수소결합이 형성되기 때문으로, 도 13과 같이 해양콜라겐과 아가로스 그리고 해양콜라겐과 알지네이트 사이의 상호작용은 수소결합(hydrogen bond)에 의해 형성될 수 있으며, 이때 콜라겐에 존재하는 OH, -NH2, 및 C=O기가 아가로스에 존재하는 OH기 그리고 알지네이트에 존재하는 OH 및 C=O와 수소결합을 형성할 수 있기 때문이다.This is because a hydrogen bond is formed between a proton donor and a proton acceptor present in a molecule. As shown in FIG. 13, an interaction between an ocean collagen and an agarose and an ocean collagen and an alginate is hydrogen bonding hydrogen bonds, OH, -NH 2 , and C═O groups present in the collagen can form hydrogen bonds with the OH groups present in the agarose and OH and C═O present in the alginate It is because.

4. 팽윤 거동 측정 (함수율; 4. Measurement of swelling behavior (water content; swellingswelling kineticskinetics ))

상기 실시예 6-1에서 제조된 7가지 실험 군의 하이드로겔 지지체를 1 mL 주사기에 100 μL 씩 분주하여 4℃ 에서 5-10분 동안 겔화시킨 후 40℃ 에서 24시간 동안 건조시켰다. 건조된 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 무게를 측정하고 37℃에서 인산염완충생리식염수(phosphate buffered saline, 이하 “PBS”)와 증류수에 각각 담근 후 시간 간격을 두고 무게를 측정하여 함수율을 구하였다. 무게 측정은 실온에서 진행되었으며 건져 올렸을 때 흘러내리는 용액은 제거하고 측정하였다. 함수율은 다음 식으로 계산하였다. The hydrogel supports of the seven experimental groups prepared in Example 6-1 were dispensed in a 1 mL syringe in a volume of 100 μL, gelled at 4 ° C for 5-10 minutes, and dried at 40 ° C for 24 hours. The dried agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support was weighed, immersed in phosphate buffered saline (PBS) and distilled water at 37 ° C., Respectively. The weighing was carried out at room temperature, and the solution flowing down was removed and measured. The water content was calculated by the following formula.

함수율(%)= [(팽윤된 겔의 무게-건조된 겔의 무게)/팽윤된 겔의 무게] × 100Water content (%) = [(weight of swollen gel - weight of dried gel) / weight of swollen gel] × 100

그 결과, 도 14와 같이 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 및 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체 모두에서 PBS에서의 팽윤도가 증류수에서보다는 약간 지연되는 결과가 나타났다. 이는 PBS 보다 증류수에서 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체의 삼투압이 크게 작용하기 때문일 것으로 사료된다. As a result, as shown in Fig. 14, 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel, and 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate composite hydrogel support Was slightly delayed compared to the distilled water. This is probably due to osmotic pressure of agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support in distilled water rather than PBS.

또한 이들 지지체들은 상당히 빠른 팽윤성을 나타내었으며 2시간 이내에 평형상태(equilibrium state)에 도달하였다. In addition, these supports exhibited fairly rapid swelling and reached an equilibrium state within 2 hours.

<< 실시예Example 7>  7> 아가로스Agarose -해양콜라겐-- Marine collagen - 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체에서 세포의 3차원 배양 특성 분석 Analysis of three-dimensional culture characteristics of cells in scaffolds

1.  One. 하이드로겔Hydrogel 세포배양 지지체를 이용한 3차원 세포배양 Three-dimensional cell culture using cell culture supporter

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, 세포를 첨가한 후 96-웰 플레이트에 넣어서 4℃에 5-10분 동안 겔화시킨 후 배지를 넣고 배양하였다. 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support was prepared in the same manner as in Example 1, cells were added, and the cells were placed in a 96-well plate and incubated at 4 ° C for 5-10 min Lt; RTI ID = 0.0 &gt; g. &Lt; / RTI &gt;

2. 2. 액틴염색Actin staining 및 헤마톡실린-에오신 염색을 이용한  And hematoxylin-eosin staining 스페로이드(spheroid)의Spheroidal 형성능 분석 Formability analysis

아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용하여 7일간 3차원 배양된 사람 난소암세포 A2780의 전체 겔에서 F-actin 염색을 실시하기 위해 먼저 세포가 배양된 복합 하이드로겔 지지체를 PBS로 2회 세척 후 100% methanol 고정액으로 -20℃에서 20분간 고정하였다. 그런 다음 PBS로 2회 세척 후 0.1% 트리톤-x(triton-x) 100 용액에 상온에서 5분 동안 침투시킨 후 PBS로 2회 세척하였다. 비특이적인 염색을 제거하기 위해 1% 소혈청알부민(bovine serum albumin, 이하 “BSA”) 용액으로 상온에서 1시간 동안 처리 후 PBS로 2회 세척하였다. 그 후 액틴-검출용 Phalloidin-FITC (Promega, Madison, WI, USA)를 0.2% BSA용액에 1:50으로 희석하여 4℃에서 18시간 동안 반응시킨 다음 트리스완충생리식염수(tris-buffered saline, 이하 “TBS”)로 3회 세척하고 덮개유리(cover glass) 위에 복합 하이드로겔 지지체를 올려놓고 세포의 핵 염색을 위한 DAPI (Vector Lab, Inc. Burlingame, CA, USA) 용액으로 대조 염색하여 봉입한 후, 형광현미경으로 분석하였다. To perform F-actin staining in whole gel of human ovarian cancer cell A2780 cultured three-dimensionally for 7 days using agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, the cell-cultured complex hydrogel support was washed twice with PBS After washing, the cells were fixed with 100% methanol fix solution at -20 ° C for 20 minutes. Then, the cells were washed twice with PBS, followed by permeation to 0.1% triton-x 100 solution at room temperature for 5 minutes, followed by washing twice with PBS. To remove nonspecific staining, the cells were treated with 1% bovine serum albumin (BSA) solution at room temperature for 1 hour and then washed twice with PBS. Then, actin-detecting Phalloidin-FITC (Promega, Madison, Wis., USA) was diluted 1: 50 in 0.2% BSA solution and reacted at 4 ° C for 18 hours. Then, tris-buffered saline (TBS), and the complex hydrogel support was placed on a cover glass. The cells were stained with DAPI (Vector Lab, Inc., Burlingame, CA, USA) , And analyzed by fluorescence microscopy.

또한 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용하여 7일간 3차원 배양된 사람 난소암세포(A2780)에 대한 헤마톡실린-에오신(hematoxylin-eosin; H-E) 염색을 실시하였다. 먼저, 세포가 배양된 복합 하이드로겔 지지체를 PBS로 1회 세척하고 100% 메탄올 고정액으로 20℃에서 20분간 고정하였다. 복합 하이드로겔 지지체를 헤마톡실린에서 5-10분 동안 핵염색한 후 물로 세척한 후 에오신에서 5-7분 동안 세포질을 염색하였다. 그 후 100% 에탄올로 세척 후 복합 하이드로겔 지지체의 일부를 떼어내서 슬라이드에 올려놓고 덮개 유리(cover glass)를 덮어 봉입하여 광학현미경으로 관찰하였다. Hematoxylin-eosin (H-E) staining was also performed on human ovarian cancer cells (A2780) cultured three-dimensionally for 7 days using an agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support. First, the complexed hydrogel support on which the cells were cultured was washed once with PBS and fixed with 100% methanol fixative at 20 DEG C for 20 minutes. The complex hydrogel supports were nuclear stained with hematoxylin for 5-10 minutes, washed with water, and then stained cytoplasm for 5-7 minutes in eosin. After washing with 100% ethanol, a part of the composite hydrogel support was peeled off, placed on a slide, covered with cover glass, and observed with an optical microscope.

그 결과, 도 15와 같이 광학현미경(a), 헤마톡실린-에오신 염색(b), DAPI(c) 및 F-actin 염색(d) 결과를 종합하여 볼 때 세포 스페로이드가 유사한 크기로 매우 규칙적으로 형성됨이 확인되었다. 따라서, 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양 방법은 매우 효과적인 세포 스페로이드를 유도하는 것을 확인하였다. As a result, when the results of the optical microscope (a), hematoxylin-eosin staining (b), DAPI (c) and F-actin staining (d) . &Lt; / RTI &gt; Therefore, it has been confirmed that the three-dimensional cell culture method using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support induces highly effective cell spoloids.

또한 도 16과 같이 EL4 세포를 1, 3, 5일간 배양한 후 위상차현미경으로 관찰한 결과, 세포 스페로이드의 형성이 매우 규칙적이며, 배양기간이 증가할수록 세포 스페로이드가 효과적으로 유도됨을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 16, after EL4 cells were cultured for 1, 3, and 5 days, they were observed with a phase contrast microscope. As a result, it was confirmed that the formation of the cell spoloid was very regular and the cell spoiloid was effectively induced as the incubation period was increased.

상기 결과로부터 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양 방법은 암세포의 미세 환경과 상호작용에 대한 기전을 연구하는데 매우 유용하게 이용될 수 있음을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that the three-dimensional cell culture method using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support can be very useful for studying the mechanism of interaction with the microenvironment of cancer cells.

3. 3. 스페로이드Speroid 버딩Burding (( spheroidspheroid buddingbudding ) ) 형성능Formability 분석 analysis

앞선 실험 결과의 세포 스페로이드 형성에 중요한 역할을 하는 스페로이드 버딩(spheroid budding) 현상을 분석하기 위해, 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 A2780 및 R182 세포를 7일간 배양한 후 전체 하이드로겔에 헤마톡실린-에오신 염색을 수행하고 광학현미경으로 관찰하였다. 이와 동시에 염색하지 않은 세포를 위상차현미경으로도 관찰하였다.In order to analyze the spheroid budding phenomenon which plays an important role in the formation of the cell spoloids in the previous experiment, A2780 and R182 cells were cultured in agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support for 7 days, The gel was subjected to hematoxylin-eosin staining and observed under an optical microscope. At the same time, unstained cells were observed with a phase contrast microscope.

그 결과인 도 17과 같이 위상차현미경 관찰(a) 및 헤마톡실린-에오신 염색(b) 결과를 종합하여 분석한 결과, 스페로이드 버딩(spheroid budding) 현상이 매우 효과적으로 확인되었다. 따라서, 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양 방법은 스페로이드 버딩(spheroid budding) 현상 연구에도 유용하게 이용될 수 있음이 확인되었다.As a result of analyzing the result of phase contrast microscope (a) and hematoxylin-eosin staining (b) as shown in Fig. 17, spheroid budding phenomenon was very effectively confirmed. Therefore, it has been confirmed that the three-dimensional cell culture method using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support can be effectively used for studying the spheroid budding phenomenon.

4. 4. 스페로이드내Within spalloid 약물확산(drug diffusion)능Drug diffusion ability 분석 analysis

아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 환경에서 암세포에 도달하는 약물의 확산능력을 평가하기 위해, 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 사람 난소암세포(A2780)의 3차원 배양모델을 통해 약물의 확산 정도를 측정하였다. In order to evaluate the diffusion ability of a drug reaching cancer cells in a three-dimensional environment using an Agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, a solution of human ovarian cancer cell (A2780) using an agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support The degree of drug diffusion was measured using a three - dimensional culture model.

먼저, 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 스페로이드가 형성될 때까지 세포를 배양한 후 항암제인 독소루비신(doxorubicin; Cell Signaling Technology, Danvers, MA, USA)을 1 μM 농도로 24시간 동안 처리하였다. PBS로 하이드로겔 지지체를 세척한 후 DAPI 용액으로 핵 염색을 하여 스페로이드 내에서 독소루비신(doxorubicin)의 분포를 공초점레이저현미경(FV1000-IX81, Olympus, Japan)으로 확인하였다. First, the cells were cultured until the sprooid was formed in the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, and then the anticancer drug doxorubicin (Cell Signaling Technology, Danvers, MA, USA) Respectively. After hydrogel supports were washed with PBS, they were nuclear stained with DAPI solution and the distribution of doxorubicin in the spheroids was confirmed by confocal laser microscopy (FV1000-IX81, Olympus, Japan).

그 결과, 도 18과 같이 독소루비신(doxorubicin)이 스페로이드내의 모든 지역에 있는 암세포에 잘 도달한다는 사실을 확인할 수 있었다. As a result, it was confirmed that doxorubicin reaches cancer cells in all regions within the sphere as shown in Fig.

상기 결과로부터 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 암세포 배양모델을 통해 항암제를 비롯한 다양한 약물의 감수성 검사를 위한 스크리닝 방법에 매우 유용하게 이용될 수 있음을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that the three-dimensional cancer cell culture model using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support can be very usefully used for the screening method for the sensitivity test of various drugs including anticancer drugs.

<< 실시예Example 8>  8> 아가로스Agarose -해양콜라겐-- Marine collagen - 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체를 이용한 3차원 세포배양을 통한 세포  Cells through three-dimensional cell culture using supporter 성장능Growth capacity 분석 analysis

1. One. 하이드로겔Hydrogel 세포배양 지지체를 이용한 3차원 세포배양 Three-dimensional cell culture using cell culture supporter

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐, 1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, A2780 세포를 첨가한 후 96-웰 플레이트에 넣어서 4℃ 에 5-10분 동안 겔화시킨 후 배지를 넣고 배양하였다. 또한 3차원 세포배양에 대한 대조군으로서 통상적인 2차원 세포배양도 실시하였다.Agarose-7.5 wt% marine collagen and 1 wt% alginate complex hydrogel support were prepared in the same manner as in Example 1, and A2780 cells were added thereto. The cells were then added to a 96-well plate, Min, and then cultured in the medium. In addition, conventional two-dimensional cell culture was also performed as a control for three-dimensional cell culture.

2. 2. 세포성장능Cell growth ability 측정( Measure( cellcell growthgrowth assayassay ))

아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에 5x105 세포/겔의 사람 난소암세포인 A2780 세포를 배양하고 0, 1, 3, 5, 7일 후 세포의 스페로이드의 생성을 위상차현미경으로 관찰하였다. 스페로이드 크기는 5일 및 7일째 측정하였다. 또한 WST-1 시약을 2시간 동안 처리하여 미세플레이트리더를 사용하여 450 nm 에서 흡광도를 측정하여 백분율 성장률을 산정하였다. A2780 cells as human ovarian cancer cells at 5 × 10 5 cells / gel were cultured on agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, and the generation of spheroids of cells was observed with a phase contrast microscope after 0, 1, 3, 5 and 7 days . Spheroid sizes were measured on days 5 and 7. In addition, the WST-1 reagent was treated for 2 hours and the absorbance at 450 nm was measured using a microplate reader to calculate the percentage growth rate.

그 결과, 도 19A 및 19B와 같이 배양 초기에는 2차원 환경에서 세포가 더 빠르게 증식하였으나, 배양 5일 이후에는 3차원 환경에서 더 빠르게 증식한다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한 도 19C와 같이 3차원 환경에서 5일군 보다 7일군에서 세포 스페로이드의 크기가 더 증가한 것을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in FIGS. 19A and 19B, the cells proliferated more rapidly in the two-dimensional environment at the initial stage of culture, but they proliferated more rapidly in the three-dimensional environment after five days of culture. In addition, as shown in FIG. 19C, it was confirmed that the size of the cell spoiloid was further increased in the three-dimensional environment at the 7th day group than at the 5th day group.

상기 결과로부터 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양 방법은 2차원 세포배양에 비해 생체에 더 유사한 3차원 세포배양 환경 조성에 적합한 것으로 확인되었을 뿐만 아니라, 본 발명에서 개발된 세포지지체를 통해 세포배양 연구에 적합한 모델을 구축에 이용할 수 있음이 확인되었다.From the above results, it was confirmed that the three-dimensional cell culture method using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support is more suitable for the formation of a three-dimensional cell culture environment than a two-dimensional cell culture, It was confirmed that the cell supports can be used to construct suitable models for cell culture studies.

3. 3. CFSECFSE 염색 분석 Dye analysis

아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 세포 증식능을 확인하기 위해 CFSE 염색을 수행하였다. EL4 및 CREC 세포에 CellTrackerTM Green CMFDA (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)를 37 ℃에서 8분간 처리하여 염색한 후 PBS로 두 번 세척하였다. CFSE로 표지한 세포를 복합 하이드로겔 지지체에서 0, 1, 2, 3일간 배양 후 형광현미경을 이용하여 세포 증식능을 관찰하였다.CFSE staining was performed to confirm cell proliferating ability in an agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support. EL4 and CREC cells were treated with CellTracker TM Green CMFDA (Invitrogen, Carlsbad, Calif., USA) at 37 ° C for 8 minutes and then washed twice with PBS. Cells labeled with CFSE were cultured on a complex hydrogel support for 0, 1, 2, and 3 days, and cell proliferative activity was observed using a fluorescence microscope.

그 결과, 도 20과 같이 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 배양된 세포들은 배양 시간이 경과함에 따라 CFSE 양성 반응을 보이는 세포의 수가 감소하는 것이 확인되었다. 따라서 본 발명의 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 배양할 경우 EL4 세포의 증식이 유도됨을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 20, it was confirmed that the cells cultured in the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support decreased in number of CFSE-positive cells over time. Therefore, it was confirmed that when cultured in the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support of the present invention, the proliferation of EL4 cells was induced.

또한 EL4와 CREC 세포를 공동배양할 경우, EL4 세포 단독 배양보다 EL4 세포의 증식이 더 느린 것을 확인할 수 있었다. In addition, when EL4 and CREC cells were co-cultured, EL4 cell proliferation was slower than EL4 cell culture alone.

상기 결과로부터 본 발명의 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체가 CREC 및 EL4 세포가 증식하는데 적합한 3차원적 환경을 제공해줄 뿐만 아니라 세포의 증식을 연구하는데 매우 유용한 수단으로 사용할 수 있음을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support of the present invention not only provides a three-dimensional environment suitable for proliferation of CREC and EL4 cells, but also can be used as a very useful means for studying cell proliferation Respectively.

<< 실시예Example 9>  9> 아가로스Agarose -해양콜라겐-- Marine collagen - 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체에서 세포의 3차원 배양을 통한 세포  Cells through three-dimensional culture of cells in supporters 생존능Survival 분석 analysis

1. One. 하이드로겔Hydrogel 세포배양 지지체를 이용한 3차원 세포배양 Three-dimensional cell culture using cell culture supporter

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, 세포를 첨가한 후 96-웰 플레이트에 넣어서 4℃ 에 5-10분 동안 겔화시킨 후 배지를 넣고 배양하였다. 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support was prepared in the same manner as in Example 1, cells were added, and the cells were added to a 96-well plate and incubated at 4 ° C for 5-10 min Lt; RTI ID = 0.0 &gt; g. &Lt; / RTI &gt;

2. 2. LiveLive // DeadDead 염색 분석 Dye analysis

본 발명의 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 세포배양에서 본 발명의 하이드로겔 지지체가 세포 독성을 나타내는지 여부를 확인하기 위해, 상기 실시예 8-1의 방법으로 제조된 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 사람 난소암세포(A2780)를 7일 및 10일간 배양하였으며, EL4와 CREC 세포는 2주 동안 단독 배양 또는 공동배양 하였다. 그 후 복합 하이드로겔 지지체를 PBS로 1회 세척 후 2 μL calcein AM 과 0.5 μL EthD-1 (LIVE/DEAD Viability Kit, Molecular Probes)를 1 mL PBS에 희석하여 30분간 어두운 곳에서 염색하여 공초점레이저현미경(FV1000-IX81, Olympus, Japan)으로 분석하였다.In order to confirm whether or not the hydrogel support of the present invention shows cytotoxicity in cell culture using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support of the present invention, agarose prepared by the method of Example 8-1 Human ovarian cancer cells (A2780) were cultured in marine collagen-alginate complex hydrogel supports for 7 days and 10 days, and EL4 and CREC cells were cultured alone or co-cultured for 2 weeks. After washing the complex hydrogel support with PBS once, 2 μL calcein AM and 0.5 μL EthD-1 (LIVE / DEAD Viability Kit, Molecular Probes) were diluted in 1 mL PBS, stained in the dark for 30 minutes, And analyzed with a microscope (FV1000-IX81, Olympus, Japan).

그 결과, 도 21과 같이 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 배양된 사람 난소암세포의 생존률이 매우 높게 나타났다. 또한 도 22를 참고하면, 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 배양된 EL4 및 CREC 세포의 생존률이 매우 높게 나타났다.As a result, the survival rate of human ovarian cancer cells cultured in Agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support was very high as shown in FIG. Also, referring to Figure 22, the survival rates of EL4 and CREC cells cultured in agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel supports were very high.

상기 결과로부터 본 발명의 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체는 세포독성을 나타내지 않는 것을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support of the present invention does not show cytotoxicity.

<< 실시예Example 10>  10> 아가로스Agarose -해양콜라겐-- Marine collagen - 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체에서 3차원 암세포 배양에 따른  Three-dimensional cancer cell culture in supporter 악성화능Malignancy 분석  analysis

1. One. 하이드로겔Hydrogel 세포배양 지지체를 이용한 3차원 세포배양 Three-dimensional cell culture using cell culture supporter

EL4 세포의 경우, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, 세포를 첨가한 후 혼합액을 1 mL 주사기에 80 μL 씩 넣고 4℃에 5-10분간 겔화시킨 후 48-웰 플레이트에 넣어서 배양하였다. A2780 세포의 경우에도 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, 세포를 첨가한 후 96-웰 플레이트에 넣어서 4℃ 에 5-10분 동안 겔화시킨 후 배지를 넣고 배양하였다. 또한 3차원 세포배양에 대한 대조군으로서 통상적인 2차원 세포배양도 실시하였다. In the case of EL4 cells, 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support was prepared in the same manner as in Example 1, and cells were added and the mixture was added to a 1 mL syringe with 80 μL And the mixture was gelled at 4 ° C for 5-10 minutes, and then cultured in a 48-well plate. In the case of A2780 cells, 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support was prepared in the same manner as in Example 1, cells were added, and the cells were added to 96- For 5-10 minutes, and then cultured in the medium. In addition, conventional two-dimensional cell culture was also performed as a control for three-dimensional cell culture.

2. 반정량적 2. Semi-quantitative 역전사Reverse transcription 중합효소 연쇄반응 분석( Polymerase chain reaction analysis ( semiquantitativesemiquantitative reversereverse transcriptiontranscription -- polymerase중합체 chain  chain reactionreaction analysis분석 , , RTRT -- PCRPCR ))

아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 EL4 세포를 2차원 및 3차원 환경에서 배양한 후 암세포의 악성도와 밀접한 관련이 있는 notch의 발현 정도를 RT-PCR 분석법으로 확인하였다.EL4 cells were cultured in two- and three-dimensional environments in an agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, and the degree of expression of notch closely related to the malignancy of cancer cells was confirmed by RT-PCR analysis.

Notch의 발현을 역전사 중합효소 연쇄반응(reverse transcription-polymerase chain reaction, 이하 “RT-PCR”) 분석법으로 관찰하기 위해, 복합 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 하이드로겔 지지체에 EL4 세포를 2주간 배양하였다.EL4 cells were cultured in a complex agarose-marine collagen-alginate hydrogel support for 2 weeks in order to observe the expression of Notch by reverse transcription-polymerase chain reaction (hereinafter "RT-PCR"

그 후 1.5 mL QG buffer (Qiagen, Valencia, CA, USA)와 2 mL RLT buffer (Qiagen)를 복합 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 하이드로겔 지지체와 혼합하여 실온에서 복합 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 하이드로겔 지지체를 용해시킨 후, 트리졸 시약(trizol reagent; Ambion, Invitrogen)을 사용하여 제조사 설명서에 따라 배양 세포로부터 총 RNA를 분리하였다. After that, 1.5 mL of QG buffer (Qiagen, Valencia, CA, USA) and 2 mL of RLT buffer (Qiagen) were mixed with a complex agarose-marine collagen-alginate hydrogel support and incubated at room temperature with a complex agarose-marine collagen-alginate hydrogel After dissolving the support, Total RNA was isolated from cultured cells according to the manufacturer's instructions using trizol reagent (Ambion, Invitrogen).

RT-PCR을 수행하기 위해, 0.5 ㎍ 올리고(dT)12-18 [oligo(dT)12-18] Oligo (dT) 프라이머(primer), 50 mM Tris-HCl (pH 8.3), 75 mM KCl, 3 mM MgCl2, 40 mM DTT, 0.5 mM deoxynucleotide triphosphate (dNTP) 혼합물(mixture), 10 units RNase 억제제(inhibitor) 및 200 unit MMLV (Moloney murine leukemia virus) 역전사 중합효소(reverse transcriptase; Promega, Madison, WI, USA)를 포함하는 완충용액 25 μL를 사용하여 2 ㎍의 총 RNA로부터 단사슬(single-strand) cDNA를 합성하였다.(DT) 12-18 oligo (dT) 12-18] Oligo (dT) primer, 50 mM Tris-HCl (pH 8.3), 75 mM KCl, 3 mM MgCl 2 , 40 mM DTT, 0.5 mM deoxynucleotide triphosphate (dNTP) mixture, 10 units RNase inhibitor and 200 units Moloney murine leukemia virus reverse transcriptase (Promega, Madison, WI, USA) was used to synthesize single-stranded cDNA from 2 g of total RNA.

마우스 Notch-1, Notch-2 및 GAPDH 유전자 증폭을 위한 PCR 반응은 표 1의 서열번호 1 및 2의 마우스 Notch-1 전방향(forward) 및 역방향(reverse) 프라이머, 서열번호 3 및 4의 마우스 Notch-2 전방향 및 역방향 프라이머, 또는 서열번호 5 및 6의 마우스 GAPDH 전방향 및 역방향 프라이머 0.4 pmol과 1 μL cDNA 샘플, 20 mM Tris-HCl (pH 8.4), 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl2, 0.1% Triton X-100, 0.2 mM dNTP 혼합액 및 5 unit Taq DNA 중합효소(polymerase; Promega)를 포함하는 완충용액 25 μL를 사용하여 94℃에서 3분간 초기변성(initial denaturation)을 실시한 후, 94℃에서 30초, 60℃에서 30초 및 72℃에서 30초의 반응을 35 사이클(cycle)로 수행하였으며, GAPDH의 경우 반응은 30 사이클로 수행하였다.PCR reactions for mouse Notch-1, Notch-2 and GAPDH gene amplification were performed using mouse Notch-1 forward and reverse primers of SEQ ID NOs: 1 and 2 in Table 1, mouse Notch-1 and SEQ ID NO: -2 omni-directional and reverse primers, or 0.4 pmol of mouse GAPDH forward and reverse primers of SEQ ID NOs: 5 and 6 and 1 μL cDNA sample, 20 mM Tris-HCl (pH 8.4), 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl 2 , 0.1 Initial denaturation was carried out at 94 ° C for 3 minutes using 25 μl of a buffer solution containing 5% Triton X-100, 0.2 mM dNTP and 5 unit Taq DNA polymerase (Promega) 30 sec., 60 sec., 30 sec. And 72 sec., 30 sec. Reaction was performed in 35 cycles. In the case of GAPDH, the reaction was carried out in 30 cycles.

사람 스네일(snail), 비멘틴(vimentin), CD44 및 GAPDH 유전자 증폭을 위한 PCR 반응은 서열번호 7 및 8의 사람 스네일(snail) 전방향(forward) 및 역방향(reverse) 프라이머, 서열번호 9 및 10의 사람 비멘틴(vimentin) 전방향 및 역방향 프라이머, 서열번호 11 및 12의 사람 CD44 전방향 및 역방향 프라이머, 서열번호 13 및 14의 사람 엔도테린-1(endothelin-1) 전방향 및 역방향 프라이머 또는 서열번호 15 및 16의 사람 GAPDH 전방향(forward) 및 역방향(reverse) 프라이머 0.4 pmol과 1 μL cDNA 샘플, 20 mM Tris-HCl (pH 8.4), 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl2, 0.1% Triton X-100, 0.2 mM dNTP 혼합액 및 5 unit Taq DNA 중합효소(polymerase; Promega)를 포함하는 완충용액 25 μL를 사용하여 CD44, Snail 및 GAPDH는 94℃에서 5분간 초기변성(initial denaturation)을 실시한 후, 94℃에서 30초, 57℃에서 30초 및 72℃에서 30초의 반응을 27사이클(cycle)로 수행하였다.The PCR reactions for human snail, vimentin, CD44 and GAPDH gene amplification consisted of the human snail forward and reverse primers of SEQ ID NOS: 7 and 8, the reverse primer of SEQ ID NO: And 10 human vimentin forward and reverse primers, human CD44 forward and reverse primers of SEQ ID NOs: 11 and 12, human endothelin-1 forward and reverse primers of SEQ ID NOs: 13 and 14, Or 0.4 pmol of the human GAPDH forward and reverse primers of SEQ ID NOS: 15 and 16 and 1 μL cDNA sample, 20 mM Tris-HCl (pH 8.4), 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl 2 , 0.1% Triton The initial denaturation of CD44, Snail and GAPDH was performed at 94 ° C for 5 minutes using 25 μL of buffer solution containing X-100, 0.2 mM dNTP and 5 unit Taq DNA polymerase (Promega) , 30 cycles of reaction at 94 DEG C for 30 seconds, reaction at 57 DEG C for 30 seconds and reaction at 72 DEG C for 30 seconds in 27 cycles It was.

비멘틴(vimentin)의 경우 94℃에서 5분간 초기변성(initial denaturation)을 실시한 후, 94℃에서 30초, 60℃에서 30초 및 72℃에서 30초의 반응을 27사이클(cycle)로 수행하였다. 마지막으로 엔도테린-1(endothelin-1)은 94℃에서 5분간 초기변성(initial denaturation)을 실시한 후, 94℃에서 30초, 65℃에서 30초 및 72℃에서 30초의 반응을 27사이클(cycle)로 수행하였다.In the case of vimentin, initial denaturation was carried out at 94 ° C for 5 minutes, followed by 27 cycles at 94 ° C for 30 seconds, 60 ° C for 30 seconds and 72 ° C for 30 seconds. Finally, endothelin-1 was subjected to initial denaturation at 94 ° C for 5 minutes, followed by initial denaturation at 94 ° C for 30 seconds, at 65 ° C for 30 seconds, and at 72 ° C for 30 seconds for 27 cycles ).

PCR 반응 후에는 2% 아가로스 겔 전기영동(agarose gel electrophoresis)을 통해 생산된 반응생성물 시료를 EtBr (Ethidium bromide)로 염색한 후 자외선 조명기(UV light illumination)하에서 분석하였다.After the PCR reaction, the reaction product samples produced by 2% agarose gel electrophoresis were stained with EtBr (Ethidium bromide) and analyzed under UV light illumination.

그 결과, 도 23과 같이 2차원 배양보다 3차원 환경에서 배양된 림프종세포는 Notch-1 및 Notch-2 모두의 발현이 증가되었다. 이는 2차원 환경과는 달리 3차원 환경에서 배양된 암세포들은 악성도가 증가한다는 것을 확인한 결과이다.As a result, the expression of both Notch-1 and Notch-2 was increased in the lymphoma cells cultured in the three-dimensional environment rather than the two-dimensional culture as shown in Fig. This is the result of confirming that the cancer cells cultured in the three - dimensional environment are increased in malignancy unlike the two - dimensional environment.

상기 결과로부터 본 발명에 따른 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 암세포배양모델은 생체(인-비보) 환경을 효과적으로 모사할 수 있음이 확인되었다. From the above results, it was confirmed that the three-dimensional cancer cell culture model using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support according to the present invention can effectively simulate a living body (in-vivo) environment.

또한 2차원 및 3차원 환경에서 배양된 사람 난소암세포주인 A2780 세포에서 암세포의 악성도 특히, 상피중간엽세포이행(epithelial-mesenchymal transition; EMT)과 밀접한 관련이 있는 마커인 스네일(snail) 및 비멘틴(vimentin), 암줄기세포(cancer stem cell)의 중요한 마커인 CD44 그리고 종양의 성장과 전이에 핵심적인 역할을 하는 엔도테린-1(endothelin-1)의 발현을 확인하였다. In addition, in the human ovarian cancer cell host A2780 cells cultured in a two-dimensional and three-dimensional environment, the malignancy of the cancer cells, particularly, the snail and the bee, which are closely related to the epithelial-mesenchymal transition (EMT) CD19, an important marker for vimentin, cancer stem cells, and endothelin-1, which plays a key role in tumor growth and metastasis.

그 결과, 도 24와 같이 2차원 환경보다 3차원 환경에서 배양된 암세포가 상기암의 악성화와 관련된 마커의 발현을 증가시키는 결과를 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the cancer cells cultured in the three-dimensional environment more than the two-dimensional environment as shown in Fig. 24 increase the expression of the marker related to the cancer malignancy.

상기 결과로부터 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체 기반의 3차원적 암세포배양은 암의 성장, 진행, 전이 및 악성화 등 암세포의 배양환경이 생체와 매우 유사한 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, 기존의 2차원 세포배양 방법에서 제공할 수 없었던 인-비보 모사 환경을 제공해 준다는 점에서, 본 발명의 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양 방법은 암세포의 발암, 성장, 전이 및 악성화 기작 연구뿐만 아니라 암세포에 대한 치료제의 개발에 있어서 유용하게 이용될 수 있다.From the above results, it was confirmed that the culture conditions of cancer cells such as growth, progression, metastasis and malignancy of cancer are very similar to those of living body, in the three-dimensional cancer cell culture based on agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support. Therefore, the three-dimensional cell culture method using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support of the present invention is useful as an in-vivo biomarker environment that can not be provided by the conventional two-dimensional cell culture method, , Can be usefully used for the development of therapeutic agents for cancer cells, as well as research on growth, metastasis and malignancy.

유전자 gene 서열번호SEQ ID NO: 프라이머 서열Primer sequence mouse Notch-1
mouse Notch-1
1One (정방향) 5’-CCCAGCAGGTGCAGCCACAG-3’(Forward) 5'-CCCAGCAGGTGCAGCCACAG-3 '
22 (역방향) 5’-GGTGATCTGGGACGGCATGG-3’(Reverse direction) 5'-GGTGATCTGGGACGGCATGG-3 ' mouse Notch-2
mouse Notch-2
33 (정방향) 5’-ATGTGGACGAGTGTCTGTTGC-3’(Forward) 5'-ATGTGGACGAGTGTCTGTTGC-3 '
44 (역방향) 5’-GGAAGCATAGGCACAGTCATC-3’(Reverse direction) 5'-GGAAGCATAGGCACAGTCATC-3 ' mouse GAPDH
mouse GAPDH
55 (정방향) 5′-GAAATCCCATCACCATCTTCCAGG-3′(Forward) 5'-GAAATCCCATCACCATCTTCCAGG-3 '
66 (역방향) 5′-GAGCCCCAGCCTTCTCCATG-3′(Reverse) 5'-GAGCCCCAGCCTTCTCCATG-3 ' Human Snail
Human Snail
77 (정방향) 5' -AGACCCACTCAGATGTCAA-3′ (Forward) 5 '-AGACCCACTCAGATGTCAA-3'
88 (역방향) 5′-CATAGTTAGTCACACCTCGT-3′(Reverse) 5'-CATAGTTAGTCACACCTCGT-3 ' Human vimentin
Human vimentin
99 (정방향) 5′-GAGGAGATGCGGGAGCTGCG -3′(Forward) 5'-GAGGAGATGCGGGAGCTGCG -3 '
1010 (역방향) 5′-CTGCCCTGCGTGACGTACGT-3′ (Reverse) 5'-CTGCCCTGCGTGACGTACGT-3 ' Human CD44Human CD44 1111 (정방향) 5` -CTCCAGTGAAAGGAGCAGCA-3`(Forward) 5` -CTCCAGTGAAAGGAGCAGCA-3` 1212 (역방향) 5` -AGCAGGGATTCTGTCTGTGC-3`(Reverse direction) 5` -AGCAGGGATTCTGTCTGTGC-3` Human endothelin-1
Human endothelin-1
1313 (정방향) 5`-TGCTCCTGCTCTTCCCTGATGGATAAAGAGTGTGTC-3`(Forward) 5`-TGCTCCTGCTCTTCCCTGATGGATAAAGAGTGTGTC-3`
1414 (역방향) 5`-GGTCACATAACGCTCTCTGGAGGGCTT-3`(Reverse direction) 5`-GGTCACATAACGCTCTCTGGAGGGCTT-3` Human GAPDH
Human GAPDH
1515 (정방향) 5′-TGGAGAAACCTGCCAAGTATG -3′(Forward) 5'-TGGAGAAACCTGCCAAGTATG -3 '
1616 (역방향) 5′-TTGTCATACCAGGAAATGAGC-3′(Reverse direction) 5'-TTGTCATACCAGGAAATGAGC-3 '

<< 실시예Example 11>  11> 아가로스Agarose -해양콜라겐-- Marine collagen - 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체에서 3차원 배양된 암세포에 대한 항암제 감수성 측정 : 인-비보 모사 항암제 감수성 측정 모델로서의 적합성 분석  Measurement of Anticancer Drug Susceptibility for Three-Dimensional Cultured Cancer Cells in Support: Analysis of Suitability as an In-Bibosomal Anticancer Susceptibility Measurement Model

1. One. 하이드로겔Hydrogel 세포배양 지지체를 이용한 3차원 세포배양 Three-dimensional cell culture using cell culture supporter

EL4 세포의 경우, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 0.125 중량% 아가로스-10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, 세포를 첨가한 후 혼합액을 1 mL 주사기에 80 μL 씩 넣고 4℃ 에 5-10분간 겔화시킨 후 48-웰 플레이트에 넣어서 배양하였다. A2780 세포의 경우에도 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 0.125 중량% 아가로스-7.5 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, 세포를 첨가한 후 96-웰 플레이트에 넣어서 4℃ 에 5-10분 동안 겔화시킨 후 배지를 넣고 배양하였다. 또한 3차원 세포배양에 대한 대조군으로서 통상적인 2차원 세포배양도 실시하였다.In the case of EL4 cells, 0.125 wt% agarose-10 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support was prepared in the same manner as in Example 1, and cells were added and the mixture was added to a 1 mL syringe with 80 μL And the mixture was gelled at 4 ° C for 5-10 minutes, and then cultured in a 48-well plate. In the case of A2780 cells, 0.125 wt% agarose-7.5 wt% marine collagen-1 wt% alginate complex hydrogel support was prepared in the same manner as in Example 1, cells were added, and the cells were added to 96- For 5-10 minutes, and then cultured in the medium. In addition, conventional two-dimensional cell culture was also performed as a control for three-dimensional cell culture.

2. 2. 세포성장능Cell growth ability 측정( Measure( cellcell growthgrowth assayassay ))

항암제에 대한 감수성시험을 실시하기 위해, 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 EL4 및 사람 난소암세포 A2780를 2차원 및 3차원 환경에서 배양한 후 항암제에 대한 효능 검사를 수행하였다. In order to conduct a sensitivity test on an anticancer agent, EL4 and human ovarian cancer cell A2780 were cultured in a two-dimensional and three-dimensional environment in an agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, and the efficacy of the anticancer agent was examined.

2차원 배양조건에서 배양된 EL4 세포와 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 3차원 배양된 EL4 세포에 대해서는 독소루비신(doxorubicin; 5927, cell signaling) 5 μM 및 레스베라트롤(resveratrol) 100 μM을 처리하였고, 사람 난소암세포 A2780에 대해서는 파클리탁셀(paclitaxel) 0.5 μM 농도로 24시간 동안 처리한 다음 WST-1 시약을 처리하여 미세플레이트리더를 이용하여 450 nm에서 흡광도를 측정하여 백분율 성장률을 산정하였다.EL4 cells cultured in two-dimensional culture conditions and EL4 cells cultured three-dimensionally on an agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support were treated with 5 μM doxorubicin (5927, cell signaling) and 100 μM resveratrol For the human ovarian cancer cell A2780, paclitaxel was treated at a concentration of 0.5 μM for 24 hours, treated with WST-1 reagent, and absorbance was measured at 450 nm using a microplate reader to calculate percent growth rate.

또한 2차원 배양조건에서 배양된 A2780과 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 7일간 3차원 배양된 A2780 세포에 파클리탁셀(paclitaxel) 10 및 20 μM과 커큐민(curcumin) 30 및 50 μM을 2일간 처리하고 대조군에는 실험군과 동일 농도의 DMSO를 처리하였다. 그 후 WST-1 시약을 처리하여 미세플레이트리더를 이용하여 450 nm에서 흡광도를 측정하여 백분율 성장률을 산정하였다.In addition, A2780 cells cultured three-dimensionally for 7 days in A2780 and agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel supports cultured under 2-dimensional culture conditions were treated with paclitaxel 10 and 20 μM, curcumin 30 and 50 μM 2 DMSO at the same concentration as the experimental group was administered to the control group. The WST-1 reagent was then treated and the absorbance at 450 nm was measured using a microplate reader to calculate the percentage growth rate.

그 결과, 도 25A와 같이 마우스 림프종세포인 EL4 세포에 독소루비신(doxorubicin)을 5 μM 농도로 처리한 경우, 2차원 환경에서는 대조군과 비교하여 58.6% (P<0.001) 생존율을 나타내었으며, 3차원 환경에서는 대조군에 비해 71.4% (P<0.01)의 세포생존률이 나타났다. 또한 도 25B와 같이 레스베라트롤(resveratrol)을 100 μM농도로 처리한 경우, 2차원 환경에서는 대조군과 비교하여 50.2% (P<0.001) 생존율을 나타냈으며, 3차원 환경에서는 대조군과 비교하여 93.5%로 증가된 세포생존률이 나타났다.As a result, as shown in FIG. 25A, when 5 μM of doxorubicin was administered to EL4 cells as a mouse lymphoma cell, the survival rate was 58.6% (P <0.001) in the two-dimensional environment as compared with the control, Cell survival rate was 71.4% (P <0.01) compared to the control group. As shown in FIG. 25B, when resveratrol was treated at a concentration of 100 μM, the survival rate was 50.2% (P <0.001) in the two-dimensional environment as compared with the control, and 93.5% Cell viability.

또한 도 25C와 같이 사람 난소암세포 A2780에 파클리탁셀(paclitaxel)을 0.5 μM 농도로 처리한 경우, 2차원 환경에서는 대조군과 비교하여 60.9% (P<0.001) 생존율이 나타났으며 3차원 환경에서는 대조군과 비교하여 94.2%의 세포생존률을 나타냈다. When paclitaxel was treated with 0.5 μM of human ovarian cancer cell A2780 as shown in FIG. 25C, the survival rate was 60.9% (P <0.001) in the two-dimensional environment as compared with the control group. In the three-dimensional environment, And the cell viability was 94.2%.

상기 결과로부터 본 발명의 따른 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 암세포 배양 모델은 항암제에 대한 약물내성 기전 연구와 항암제에 감수성을 검사하는데 매우 유용하게 사용될 수 있음이 확인되었다.Based on the above results, it was confirmed that the three-dimensional cancer cell culture model using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support according to the present invention can be very useful for studying the drug resistance mechanism against the anticancer agent and the sensitivity to the anticancer agent.

또한 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 A2780세포를 2차원 및 3차원 환경에서 배양한 후 난소암에 대한 항암제인 파클리탁셀 (paclitaxel) 및 커큐민(curcumin) 효능 검사를 수행한 결과, 도 26과 같이 2차원 환경에서는 파클리탁셀(paclitaxel) 10 μM을 처리한 경우 12.3% (P<0.01) 생존율을 나타내었으며, 20 μM의 경우 6.4% (P<0.001)의 세포생존율이 나타난 반면, 3차원 환경에서 파클리탁셀(paclitaxel) 10 μM을 처리한 경우 40.2% (P<0.001)의 생존율이 나타났으며, 20 μM의 경우 51.4% (P<0.05)의 세포생존율을 나타내었다.In addition, A2780 cells were cultured in a two-dimensional and three-dimensional environment in an agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, and paclitaxel and curcumin efficacy tests for ovarian cancer were conducted. As a result, The survival rate was 12.3% (P <0.01) in the case of paclitaxel treated with 10 μM and 6.4% (P <0.001) in the case of 20 μM in the two-dimensional environment. The survival rate of paclitaxel treated with 10 μM was 40.2% (P <0.001) and the survival rate was 51.4% (P <0.05) at 20 μM.

또한 커큐민(curcumin)을 30 및 50 μM의 농도로 처리하였을 때, 2차원 환경에서는 30 μM의 경우 42.5% (P<0.001)세포생존율이 나타났으며, 50 μM의 경우 36.7% (P<0.001)의 세포생존율을 나타내었고, 3차원 환경에서는 30 μM의 경우 95.0% 그리고 50 μM의 경우 82.4%의 세포생존율을 나타내었다. When curcumin was treated at a concentration of 30 and 50 μM, cell viability was 42.5% (P <0.001) for 30 μM and 36.7% (P <0.001) for 50 μM in the two- And the cell viability was 30.0 μM in the 3 - D environment and 82.4% in the 50 μM cell.

상기 결과로부터 2차원 환경보다 3차원 환경에서 항암제에 대한 약물내성을 효과적으로 나타나는 것을 확인하였다. 이를 통하여, 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 암세포 배양 모델이 항암제에 대한 약물내성 기전 연구 및 항암제에 감수성을 검사하는 방법으로 탁월한 것이 확인되었다.From the above results, it was confirmed that the drug resistance to the anticancer drug effectively appeared in the three-dimensional environment rather than the two-dimensional environment. Through this, it was confirmed that the three - dimensional cancer cell culture model using agarose - marine collagen - alginate complex hydrogel support was excellent as a drug resistance mechanism study for anticancer drugs and a method for testing susceptibility to anticancer drugs.

3. 세포의 형태학적 특징 및 3. Morphological characteristics of cells and 싸이토케라틴Cytokaratin (( cytokeratincytokeratin ) 염색) dyeing

아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 사람 난소암세포를 3차원 환경에서 배양한 후 상피세포에 특이적으로 발현되는 마커인 싸이토케라틴(cytokeratin)에 대한 항체로 면역염색을 수행하였다.Human ovarian cancer cells were cultured in a three-dimensional environment in an agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support, and immunostaining was performed with an antibody against cytokeratin, which is a marker specifically expressed in epithelial cells.

먼저, A2780 세포를 본 발명의 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체에서 3차원 배양 후, 통상적인 2차원 배양에서 사람 난소암세포에 대해 높은 살해효과를 가지는 것으로 잘 알려진 항암제인 파클리탁셀(paclitaxel) 10 μM 및 커큐민 (curcumin) 30 μM을 각각 2일간 처리하고 대조군에는 실험군과 동일 농도의 DMSO를 2일간 처리하였다. 그 후 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 PBS로 1회 세척 후 100% 메탄올(methanol) 고정액으로 20℃에서 20분간 고정하였다. 비특이적인 염색을 제거하기 위해 1% BSA 용액으로 상온에서 1시간 동안 처리 후 1:50으로 희석한 판-싸이토케라틴(pan-cytokeratin) 항체(Sigma-Aldrich)로 18시간 동안 4℃에서 염색하였다. 그 후 PBS로 1회 세척 후 DAPI 용액으로 실온에서 30분간 핵염색을 수행하여 형광현미경으로 관찰하였다. 이와 동시에 염색하지 않은 세포를 위상차현미경으로도 관찰하였다.First, paclitaxel, an anticancer drug known to have a high killing effect on human ovarian cancer cells in a conventional two-dimensional culture after three-dimensional culture of A2780 cells on the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support of the present invention, 10 μM and curcumin 30 μM for 2 days, respectively. Control group was treated with DMSO at the same concentration as the experimental group for 2 days. The agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support was then washed once with PBS and fixed in a 100% methanol solution at 20 ° C for 20 minutes. To remove nonspecific staining, the cells were treated with 1% BSA solution for 1 hour at room temperature and stained with plate-cytokaryatin antibody (Sigma-Aldrich) diluted 1:50 for 18 hours at 4 ° C . After washing once with PBS, the cells were stained with DAPI solution for 30 minutes at room temperature and observed with a fluorescence microscope. At the same time, unstained cells were observed with a phase contrast microscope.

그 결과, 도 27과 같이 2차원 환경과는 다르게 3차원 환경에서 배양된 세포들은 항암제에 대한 약물내성을 효과적으로 나타내는 결과를 확인할 수 있었다.As a result, unlike the two-dimensional environment shown in FIG. 27, the cells cultured in the three-dimensional environment effectively showed the drug resistance to the anticancer drug.

상기 결과로부터 본 발명에 따른 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 암세포 배양 모델은 항암제에 대한 약물내성 기전 연구와 항암제에 감수성을 검사하는데 매우 유용하게 사용될 수 있음이 확인되었다.From the above results, it was confirmed that the three-dimensional cancer cell culture model using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support according to the present invention can be very useful for studying the drug resistance mechanism against the anticancer agent and the sensitivity to the anticancer agent.

<< 실시예Example 12>  12> 아가로스Agarose -해양콜라겐-- Marine collagen - 알지네이트Alginate 복합  complex 하이드로겔Hydrogel 지지체에서 3차원 배양된 암세포에 대한  For cancer cells cultured three-dimensionally in supporter 암줄기세포Cancer stem cell 형성능Formability 및 암세포의  And cancer cells 분화능Ability to distinguish 측정 : 인-비보 모사  Measurement: In-Bibo 암줄기세포유도Amniotic stem cell induction /성장 및 암세포분화 모델로서의 적합성 분석/ Analysis of fitness as growth and cancer cell differentiation model

1. One. 하이드로겔Hydrogel 세포배양 지지체를 이용한 3차원 세포배양 Three-dimensional cell culture using cell culture supporter

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 최종농도로 0.125 중량% 아가로스- 10 중량% 해양콜라겐-1 중량% 알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 제조하였으며, EL4 세포를 첨가한 후 혼합액을 1mL 주사기에 80 μL 씩 넣고 4℃에서 5-10분간 겔화시킨 후 48-웰 플레이트에 넣고 배양하였다. 0.125% agarose-10% by weight marine collagen-1% by weight alginate complex hydrogel support was prepared at the final concentration in the same manner as in Example 1, and EL4 cells were added, and 80 μL of the mixed solution was added to a 1 mL syringe Gelled at 4 ° C for 5-10 minutes, and then placed in a 48-well plate and cultured.

2. 2. 유세포Flow cell 분석기( Analyzer ( flowflow cytometercytometer )를 이용한 세포표면분자 발현 분석Analysis of cell surface molecule expression using

3차원 환경(3D)인 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체와 2차원 환경(2D)인 96-웰 플레이트에 EL4 세포를 10일 동안 배양한 후 유세포분석기(FACS canto Ⅱ, flow cytometer (BD Biosciences)로 분석하였다. EL4 cells were cultured for 10 days in a three-dimensional (3D) agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support and a 96-well plate in a two-dimensional environment (2D), and then analyzed using a flow cytometer (FACS canto Ⅱ, flow cytometer BD Biosciences).

하이드로겔 지지체에서 배양된 세포를 분리하기 위하여 40 ㎛ 셀 스트레이너(cell strainer, SPL Life Sciences)를 이용하였고, 2D 세포는 통상적인 방식을 이용하여 세포를 분리하였다. 분리한 세포를 Hank's Balanced Salt Solution (HBSS, GibcoLife Technologies)로 2번 세척하고 FACS 버퍼(BSA 0.1%, sodium azide 0.1%, HBSS 500 mL) 3 mL에 재부유하여 4℃에서 1500 rpm으로 4분 동안 원심분리를 시행하였다. 상층액을 제거한 후 세포를 재부유한 다음, 항체와의 비특이적 결합을 피하기 위해 세포를 항(anti)-FcγRII/III(2.4G2, hybridoma supernatant)와 함께 전배양한 후, 2% FBS 함유 HBSS 내에서 목적하는 형광-표지된 일차 항-마우스 단일클론 항체(primary anti-mouse monoclonal antibody), 즉 FITC 혹은 PE가 결합된 항-CD4 항체(FITC-CD4 혹은 PE-CD4), APC-결합 항-CD8 항체(APC-CD8), PE-CY7-결합 항-c-kit 항체(PE-CY7-c-kit) 및 APC-결합 항-sca-1 항체(APC-sca-1)를 이용하여 5-10 μg/mL 농도로 얼음 냉각 하에 30분 동안 반응시켰다. A 40 [mu] m cell strainer (SPL Life Sciences) was used to separate the cells cultured in the hydrogel support, and 2D cells were isolated using conventional methods. The separated cells were washed twice with Hank's Balanced Salt Solution (HBSS, GibcoLife Technologies) and resuspended in 3 mL of FACS buffer (0.1% BSA, 0.1% sodium azide, HBSS 500 mL) Followed by centrifugation. After the supernatant was removed, the cells were resuspended and the cells were pre-incubated with anti-FcγRII / III (2.4G2, hybridoma supernatant) to avoid nonspecific binding with the antibody and then incubated with HBSS containing 2% FBS (FITC-CD4 or PE-CD4) conjugated with FITC or PE, an APC-conjugated anti-CD8 antibody, a primary anti-mouse monoclonal antibody, (PE-CY7-c-kit) and APC-conjugated anti-sca-1 antibody (APC-sca-1) mu] g / mL for 30 minutes under ice cooling.

배경 형광(background fluorescence)은 이소타입-유사 음성반응 항체(isotype-matched nonreactive antibodies)와 반응시킨 세포를 통해 결정하였다. Background fluorescence was determined through cells that were reacted with isotype-matched nonreactive antibodies.

그 다음 세포를 HBSS로 두 번 세척한 후, FACS 버퍼 500 μL에 세포를 재부유시킨 후 유세포분석기를 이용하여 세포표면분자의 발현을 Dot-plot법으로 분석하였다. 얻어진 결과는 FlowJo software (Tree Star, Ashland, OR, USA)를 통해 분석하였다.The cells were then washed twice with HBSS, resuspended in 500 μL of FACS buffer, and analyzed for expression of cell surface molecules using a flow cytometer using the Dot-plot method. The obtained results were analyzed using FlowJo software (Tree Star, Ashland, OR, USA).

그 결과, 도 28과 같이 2D 환경하에서 10일간 배양한 EL4 세포들 중 암줄기세포(cancer stem cell)에 해당하는 c-kit+sca-1+ 세포의 비율은 4.6% 이었으나, 3D 환경하에서 10일간 배양한 EL4 세포들 c-kit+sca-1+ 암줄기세포의 비율은 31.9%로 매우 증가하였다. 이는 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체 기반의 3차원적 암세포배양이 암줄기세포의 형성 및 성장과 같은 암세포의 배양환경이 생체와 매우 유사한 특성을 나타내는 것을 확인한 결과이다.As a result, the proportion of c-kit + sca-1 + cells corresponding to cancer stem cells among the EL4 cells cultured for 10 days under the 2D environment was 4.6% The proportion of c-kit + sca-1 + c-kit cells in one EL4 cell was greatly increased to 31.9%. This is the result of confirming that the culture environment of cancer cells such as the formation and growth of cancer stem cells is very similar to that of living body in the three-dimensional cancer cell culture based on agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support.

따라서, 기존의 2차원 세포배양 방법에서 제공할 수 없었던 인-비보 모사 환경을 제공해 준다는 점에서 본 발명에 따른 아가로스-해양콜라겐-알지네이트 복합 하이드로겔 지지체를 이용한 3차원 세포배양 방법은 암줄기세포 및 항암제내성기전 연구와 고효율성 항암치료법 개발에 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the three-dimensional cell culture method using the agarose-marine collagen-alginate complex hydrogel support according to the present invention provides an in-vivo culture environment that could not be provided by the conventional two-dimensional cell culture method, It can be used for the study of the anticancer drug resistance mechanism and the development of high efficiency chemotherapy.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

<110> Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation <120> Three dimensional cell culture method using agarose, collagen and alginate hydrogel composite scaffold <130> ADP-2014-0164 <160> 16 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 cccagcaggt gcagccacag 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 ggtgatctgg gacggcatgg 20 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 atgtggacga gtgtctgttg c 21 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 ggaagcatag gcacagtcat c 21 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 gaaatcccat caccatcttc cagg 24 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 gagccccagc cttctccatg 20 <210> 7 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 agacccactc agatgtcaa 19 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 catagttagt cacacctcgt 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 gaggagatgc gggagctgcg 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 ctgccctgcg tgacgtacgt 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 ctccagtgaa aggagcagca 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 agcagggatt ctgtctgtgc 20 <210> 13 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 tgctcctgct cttccctgat ggataaagag tgtgtc 36 <210> 14 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 ggtcacataa cgctctctgg agggctt 27 <210> 15 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 tggagaaacc tgccaagtat g 21 <210> 16 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 ttgtcatacc aggaaatgag c 21 <110> Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation <120> Three dimensional cell culture method using agarose, collagen and          alginate hydrogel composite scaffold <130> ADP-2014-0164 <160> 16 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 cccagcaggt gcagccacag 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 ggtgatctgg gacggcatgg 20 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 atgtggacga gtgtctgttg c 21 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 ggaagcatag gcacagtcat c 21 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 gaaatcccat caccatcttc cagg 24 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 gagccccagc cttctccatg 20 <210> 7 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 agacccactc agatgtcaa 19 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 catagttagt cacacctcgt 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 gaggagatgc gggagctgcg 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 ctgccctgcg tgacgtacgt 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 ctccagtgaa aggagcagca 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 agcagggatt ctgtctgtgc 20 <210> 13 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 tgctcctgct cttccctgat ggataaagag tgtgtc 36 <210> 14 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 ggtcacataa cgctctctgg agggctt 27 <210> 15 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 tggagaaacc tgccaagtat g 21 <210> 16 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 ttgtcatacc aggaaatgag c 21

Claims (11)

알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계;
상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계; 및
상기 콜라겐이 첨가된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하고 정치시켜 겔화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법.
Mixing and culturing the alginate solution and the cells;
Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent cell detachment; And
Adding the agarose solution to the collagen-added mixture, and allowing the mixture to stand and gel.
청구항 1에 있어서,
알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 25 내지 37 ℃의 온도에서 5 내지 30 분 동안 배양하는 단계;
상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 25 내지 37 ℃의 온도에서 5 내지 30 분 동안 세포의 탈리를 방지하는 단계; 및
상기 콜라겐이 첨가된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하고 4 내지 25 ℃의 온도에서 5 내지 30 분 동안 정치시켜 겔화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법.
The method according to claim 1,
Incubating the alginate solution and the cells at a temperature of 25 to 37 DEG C for 5 to 30 minutes;
Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent desorption of the cells at a temperature of 25 to 37 DEG C for 5 to 30 minutes; And
Adding the agarose solution to the collagen-added mixture, and allowing the gelatin to stand for 5 to 30 minutes at a temperature of 4 to 25 ° C.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 콜라겐은 해양 생물 유래 콜라겐인 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법.The three-dimensional cell culture method according to claim 1 or 2, wherein the collagen is marine-derived collagen. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 배양된 혼합물 100 중량부에 대하여 알지네이트를 0.5 내지 2 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법.The 3-dimensional cell culture method according to claim 1 or 2, wherein 0.5 to 2 parts by weight of alginate is added to 100 parts by weight of the cultured mixture. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 콜라겐을 1 내지 30 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법.The 3-dimensional cell culture method according to claim 1 or 2, wherein 1 to 30 parts by weight of collagen is added to 100 parts by weight of the mixture. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 아가로스를 0.1 내지 0.5 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein agarose is added in an amount of 0.1 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 세포는 정상세포 및 암세포로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the cells are selected from the group consisting of normal cells and cancer cells. 청구항 7에 있어서, 상기 암세포는 난소암, 유방암, 위암, 대장암, 직장암, 폐암, 간암, 전립선암, 신장암, 췌장암, 갑상선암, 자궁암, 방광암, 다형성교모아세포종, 피부암, 흑색종, 두경부암, 후두암, 수모세포종, 인후두암, 구아암, 타액선암, 식도암, 골육종, 혀암, 담도암, 신경아교종, 뼈암, 원인불명원발암으로 이루어진 군에서 선택된 고형암세포인 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법.8. The method of claim 7, wherein the cancer cells are selected from the group consisting of ovarian cancer, breast cancer, gastric cancer, colon cancer, rectal cancer, lung cancer, liver cancer, prostate cancer, renal cancer, pancreatic cancer, thyroid cancer, uterine cancer, Wherein the solid tumor cell is a solid cancer cell selected from the group consisting of laryngeal cancer, hydrocephalus, pyelonephrosis, guinea, salivary gland cancer, esophageal cancer, osteosarcoma, tongue cancer, biliary cancer, glioma, bone cancer and unknown cause cancer. 청구항 7에 있어서, 상기 세포는 B세포림프종, T세포림프종, 백혈병 및 다발성골수종으로 이루어진 군에서 선택된 혈액암세포인 것을 특징으로 하는 3차원 세포배양 방법.[Claim 7] The 3-dimensional cell culture method according to claim 7, wherein the cell is a blood cancer cell selected from the group consisting of B cell lymphoma, T cell lymphoma, leukemia, and multiple myeloma. 알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계;
상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계;
상기 콜라겐이 포함된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하여 정치시키고 겔화시켜 세포를 3차원으로 배양하는 단계; 및
상기 3차원 배양 세포의 성장, 증식, 사멸, 분화 및 이동을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 활성 측정방법.
Mixing and culturing the alginate solution and the cells;
Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent cell detachment;
Adding an agarose solution to the collagen-containing mixture, allowing the mixture to stand and gel, and culturing the cells three-dimensionally; And
And analyzing the growth, proliferation, death, differentiation and migration of the three-dimensional cultured cells.
알지네이트 용액과 세포를 혼합하여 배양하는 단계;
상기 배양된 혼합물에 콜라겐 용액을 첨가하여 세포의 탈리를 방지하는 단계;
상기 콜라겐이 포함된 혼합물에 아가로스 용액을 첨가하여 정치시키고 겔화시켜 세포를 3차원으로 배양하는 단계; 및
상기 3차원 배양 세포에 항암제를 첨가하여 세포 생존율을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항암제 감수성의 측정방법.


Mixing and culturing the alginate solution and the cells;
Adding a collagen solution to the cultured mixture to prevent cell detachment;
Adding an agarose solution to the collagen-containing mixture, allowing the mixture to stand and gel, and culturing the cells three-dimensionally; And
And analyzing the cell survival rate by adding an anticancer agent to the three-dimensional cultured cells.


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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160096829A (en) 2015-02-06 2016-08-17 한국기계연구원 3D hydrogel scaffold manufacturing method using bio-printing technology
WO2018021754A1 (en) * 2016-07-25 2018-02-01 주식회사 메디팹 Method for manufacturing three-dimensional cell culture support having double crosslink, and casting tray for manufacturing three-dimensional cell culture support
KR101877892B1 (en) * 2016-07-25 2018-07-12 주식회사 메디팹 Preparing method of cell culturing scaffold with double crosslinking
KR20180085251A (en) 2017-01-18 2018-07-26 서강대학교산학협력단 Method for manufacturing multicellular spheroid using hydrogel microwell
KR101898093B1 (en) 2015-04-10 2018-09-12 재단법인 아산사회복지재단 Assay Chip for Simulating Biological Tubule and Manufacturing Method Thereof
KR102122150B1 (en) 2018-12-27 2020-06-11 숭실대학교산학협력단 Polyamino acid derivatives having conductivity, bio-network using the same, and bio-network design method
KR20220036395A (en) * 2020-09-14 2022-03-23 한국공학대학교산학협력단 Method for preparing collagen filled highly porous microsphere for delivery and formation of cell spheroid

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100051294A (en) * 2008-11-07 2010-05-17 한국과학기술연구원 Cell aggregate-hydrogel-polymer scaffold complex for cartilage regeneration, method for the preparation thereof and composition comprising the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100051294A (en) * 2008-11-07 2010-05-17 한국과학기술연구원 Cell aggregate-hydrogel-polymer scaffold complex for cartilage regeneration, method for the preparation thereof and composition comprising the same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160096829A (en) 2015-02-06 2016-08-17 한국기계연구원 3D hydrogel scaffold manufacturing method using bio-printing technology
KR101898093B1 (en) 2015-04-10 2018-09-12 재단법인 아산사회복지재단 Assay Chip for Simulating Biological Tubule and Manufacturing Method Thereof
WO2018021754A1 (en) * 2016-07-25 2018-02-01 주식회사 메디팹 Method for manufacturing three-dimensional cell culture support having double crosslink, and casting tray for manufacturing three-dimensional cell culture support
KR101877892B1 (en) * 2016-07-25 2018-07-12 주식회사 메디팹 Preparing method of cell culturing scaffold with double crosslinking
KR20180085251A (en) 2017-01-18 2018-07-26 서강대학교산학협력단 Method for manufacturing multicellular spheroid using hydrogel microwell
KR102122150B1 (en) 2018-12-27 2020-06-11 숭실대학교산학협력단 Polyamino acid derivatives having conductivity, bio-network using the same, and bio-network design method
KR20220036395A (en) * 2020-09-14 2022-03-23 한국공학대학교산학협력단 Method for preparing collagen filled highly porous microsphere for delivery and formation of cell spheroid
KR102470487B1 (en) 2020-09-14 2022-11-24 한국공학대학교산학협력단 Method for preparing collagen filled highly porous microsphere for delivery and formation of cell spheroid

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