KR101452877B1 - Method for Preparing Cell Implant comprising Early-Endothelial Progenitor Cells and Islet Cells - Google Patents

Method for Preparing Cell Implant comprising Early-Endothelial Progenitor Cells and Islet Cells Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for preparing a cell implant which comprises: (a) a step for cultivating early-endothelial progenitor cells of a mammal; (b) a step for cultivating islet cells of a mammal; and (c) a step for preparing a cell implant by mixing the cultivated early-endothelial progenitor cells and islet cells. According to the present invention, the cell implant of the present invention provides excellent ability to reach normal blood sugar and ability to create blood vessels.

Description

조기-내피전구세포 및 췌도세포를 포함하는 세포이식물의 제조방법{Method for Preparing Cell Implant comprising Early-Endothelial Progenitor Cells and Islet Cells}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of preparing a cell-plant containing an early-endothelial progenitor cell and an islet cell,

본 발명은 조기-내피전구세포 및 췌도세포를 포함하는 세포이식물의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a cell api comprising an early-endothelial progenitor cell and an islet cell.

캐나다 에드먼톤에서 췌도 이식(islet transplantation) 프로토콜이 정립 되면서, 임상적 췌도세포 이식은 제1형 당뇨병 환자를 치료하기 위한 가능한 치료방법으로 대두되고 있다(1). 하지만 이식된 췌도세포의 낮은 생착률은 장기간 혈당 조절 실패의 주요 요인이다(2). 췌도세포는 이식 후 수일 내에 새로운 혈관재생, 혈류조절 등을 통해 생착이 성공적으로 이루어져야 하지만, 이식된 체도세포는 내인성 췌도세포에 비해 혈관 밀도, 산소분압, 영양분 등이 낮은 상태에 노출되기 때문에, 많은 세포가 사멸과정을 거치는 등 정상적인 췌도세포의 생착에 어려움이 생기고 인슐린의 분비 조절에 문제가 발생한다. 새로운 혈관망의 완성은 이식 후, 대략 10-14일이 지나서 형성이 이루어진다(3,4).With the establishment of the islet transplantation protocol in Edmonton, Canada, clinical islet cell transplantation has emerged as a possible treatment for patients with type 1 diabetes (1). However, low engraftment of transplanted islet cells is a major factor in long-term failure to control blood glucose (2). Although islet cells should be successfully transplanted through new blood vessel regeneration and blood flow control within a few days after transplantation, transplanted somatic cells are exposed to lower vascular density, oxygen partial pressure and nutrients compared to endogenous islet cells, Cells undergo the process of death, resulting in difficulties in the normal engraftment of insulin cells and control of the secretion of insulin. The completion of the new vascular network takes place approximately 10-14 days after implantation (3,4).

골수 유래 줄기 세포(Bone Marrow-derived Stem Cells)는 임상 세포치료를 위한 중요한 치료제로 인식되어왔다. 골수 유래 줄기세포는 다양한 세포, 즉 혈액줄기세포(Hematopoietic Stem Cells; HSCs), 간엽줄기세포(Mesenchymal Stem Cells; MSCs) 및 혈관내피전구세포(endothelial progenitor cells; EPCs)을 포함하고 있다. 골수 유래 EPC는 손상된 허혈성 기관(ischemic organs)의 재생에 중요한 기능을 하며, 허혈성 질환을 가지고 있는 환자에서 새로운 혈관 형성(neovascularization) 유도에 기여한다(5-7).Bone Marrow-derived Stem Cells have been recognized as important therapeutic agents for clinical cell therapy. Bone marrow-derived stem cells include various cells, such as hematopoietic stem cells (HSCs), mesenchymal stem cells (MSCs), and endothelial progenitor cells (EPCs). Bone marrow-derived EPCs play an important role in the regeneration of injured ischemic organs and contribute to the induction of neovascularization in patients with ischemic disease (5-7).

EPC는 실험실 조건에서 배양 기간 동안에 적어도 2가지의 유형이 존재함을 보고하고 있다. 즉 조기-혈관내피전구세포(early-EPC, 또는 endothelial cell colony-forming units; CFU-FCs)와 후기-혈관내피전구세포(late-EPC, 또는 endothelial colony forming cells; ECFCs)이다(8-10). 두 유형의 EPC는 모양, 배양기간, 세포 증식능력, 그리고 발현단백질에 차이를 보이지만, 내피세포의 기능적 특성을 가지고 있으며, 동물 모델에서 혈관 형성을 통한 향상된 성과가 보고되고 있다(8). 후기-혈관내피전구세포는 혈관 손상을 복구하는 능력을 보이지만, 이전 임상 결과에 의하면, 심근경색 이후, 골수유래세포 전달(delivery)의 효율적인 타이밍이 4-10일인 것을 고려했을 때, 오랜 시간을 걸쳐 후기-혈관내피전구세포의 증식(expansion)을 필요로 하기 때문에 임상에서 자가나 동종 세포 치료를 위한 실질적인 접근성이 부족하다(11). 또한 임상에 적용하기엔 아직도 후기-혈관내피전구세포의 기원을 정의하지 못하고 있으며, 아직은 임상 실험이 이루지지 않고 있다. 이는 간엽줄기세포(MSCs)처럼 오랜기간 실험실 배양 조건에서 예상치 못한 암 유발의 위험이 있는 단점이 있다(12,13).
EPC reports that there are at least two types during the incubation period under laboratory conditions. EPCs or endothelial colony-forming units (CFU-FCs) and late-EPCs (endothelial colony forming cells) (ECFs) . Both types of EPCs differ in shape, culture period, cell proliferative capacity, and expressed protein, but have endothelial cell functional properties and have been reported to improve on angiogenesis in animal models (8). Although late-vascular endothelial progenitor cells have the ability to repair vascular damage, previous clinical results have shown that, considering the effective timing of bone marrow-derived cell delivery after myocardial infarction is 4-10 days, Because of the need for the expansion of late-vascular endothelial progenitor cells, the clinical approach lacks practical access to autologous or allogeneic cell therapy (11). In addition, the origin of late-vascular endothelial progenitor cells still can not be defined for clinical applications, and clinical trials have yet to be conducted. This has the disadvantage of unexpected risk of cancer development in long-term laboratory culture conditions such as mesenchymal stem cells (MSCs) (12,13).

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

본 발명자들은 종래의 췌도세포(Islet Cells) 이식의 이식된 췌도세포의 낮은 생착률과 같은 문제점을 개선하기 위해 노력하였다. 그 결과, 상기 조기-내피전구세포(early-Endothelial Progenitor Cells)와 췌도세포를 각각 배양하여 이식 직전 혼합 제조한 세포이식물의 경우에, 우수한 정상혈당 도달능 및 혈관 생성능을 나타내는 것을 규명함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present inventors have sought to overcome problems such as low engraftment rate of transplanted islet cells of conventional Islet Cells transplants. As a result, it was found that the cells obtained by culturing the early-endothelial progenitor cells and the pancreatic islets before and after the transplantation exhibited excellent normal glucose uptake ability and vascularity, .

따라서, 본 발명의 목적은 세포이식물의 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a plant cell.

본 발명의 다른 목적은 세포이식물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a cell plant.

본 발명의 또 다른 목적은 당뇨병 개선, 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 데 있다.
It is another object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for improving, preventing or treating diabetes mellitus.

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

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 췌도세포 이식을 위한 세포이식물의 제조방법을 제공한다:According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for producing a plant cell for an islet cell transplantation comprising the steps of:

(a) 포유동물의 조기-내피전구세포(early-Endothelial Progenitor Cells)를 배양하는 단계; (a) culturing mammalian early-endothelial progenitor cells;

(b) 포유동물의 췌도세포(Islet Cells)를 배양하는 단계; 및(b) culturing mammalian islet cells (Islet Cells); And

(c) 상기 배양된 조기-내피전구세포 및 췌도세포를 혼합하여 세포이식물을 제조하는 단계.
(c) mixing the cultured pre-endothelial progenitor cells and the islet cells to prepare a cell plant.

본 발명자들은 종래의 췌도세포(Islet Cells) 이식의 이식된 췌도세포의 낮은 생착률과 같은 문제점을 개선하기 위해 노력하였다. 그 결과, 상기 조기-내피전구세포(early-Endothelial Progenitor Cells)와 췌도세포를 각각 배양하여 제조한 세포이식물의 경우에, 우수한 생착률 및 혈관 형성능을 나타내는 것을 규명하였다.
The present inventors have sought to overcome problems such as low engraftment rate of transplanted islet cells of conventional Islet Cells transplants. As a result, it was confirmed that the cell plants produced by culturing the early-endothelial progenitor cells and the pancreatic islets showed excellent engraftment and vascularity.

본 발명의 췌도세포 이식을 위한 세포이식물을 제조하기 위해, 포유동물의 조기-내피전구세포를 배양한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 조기-내피전구세포는 단리된(isolated) 조기-내피전구세포이다. 일 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 조기-내피전구세포는 골수-유래 조기-내피전구세포이다.In order to prepare the cell plants of the present invention for pancreatic cell transplantation, mammalian pre-endothelial progenitor cells are cultured. According to one embodiment of the present invention, the early-endothelial progenitor cells used in the present invention are isolated early-endothelial progenitor cells. According to one embodiment, the early-endothelial progenitor cells used in the present invention are bone marrow-derived early-endothelial progenitor cells.

조기-내피전구세포의 배양은 당업계에 공지된 다양한 배지, 예컨대 EGM-2 SingleQuots와 FBS(fetal bovine serum)이 보충된 EBM-2(endothelial basal medium-2)에서 배양할 수 있다.Culturing of early-endothelial progenitor cells can be carried out in a variety of media known in the art, such as EBM-2 (endothelial basal medium-2) supplemented with EGM-2 SingleQuots and FBS (fetal bovine serum).

본 발명의 상기 포유동물은 인간, 소, 말, 돼지, 염소, 개, 고양이, 닭, 마우스, 랫트, 래빗 또는 기니피그이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 포유동물은 인간 또는 돼지이다.The mammal of the invention is a human, a bovine, a horse, a pig, a goat, a dog, a cat, a chicken, a mouse, a rat, a rabbit or a guinea pig. According to one embodiment of the invention, the mammal is a human or a pig.

본 발명의 세포이식물을 제조하기 위한, 상기 조기-내피전구세포는 내피 세포로 분화하기 전단계의 전구세포로서, 특정 조건에 의해 내피세포로 분화할 가능성이 있는 세포를 의미한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 조기-내피전구세포는 포유동물의 대퇴부 및 경골로부터 골수를 분리하여 적혈구를 제거하고 수득한 단핵세포를 내피세포 분화 배지에서 5-12일 동안 배양한 세포를 의미한다.The pre-endothelial progenitor cells for producing the cell apiary plant of the present invention are precursor cells of the pre-stage before differentiation into endothelial cells, which means cells capable of differentiating into endothelial cells under specific conditions. According to one embodiment of the present invention, the pre-endothelial progenitor cells are obtained by separating bone marrow from the thighs and tibia of a mammal to remove erythrocytes and culturing the obtained mononuclear cells in an endothelial cell differentiation medium for 5 to 12 days it means.

본 발명의 상기 조기-내피전구세포는 방추형(spindle-shaped)의 형태를 갖는다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 조기-내피전구세포는 내피세포 분화 배양 배지에서 7-10일 동안 배양하는 경우에 방추형의 형태를 나타낸다.The pre-endothelial progenitor cells of the present invention have a spindle-shaped morphology. According to one embodiment of the present invention, the pre-endothelial progenitor cells exhibit a fusiform shape when cultured in an endothelial cell differentiation culture medium for 7-10 days.

본 발명의 조기-내피전구세포는 내피전구세포, 단핵세포 및 조혈모세포의 특성을 갖는다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 조기-내피전구세포는 내피전구세포의 마커인 CD106, CD31, Flk-1, eNOS, vWF 및 VE-cadherin, 단핵세포의 마커인 CD11b 및 CD45, 및 조혈모세포의 마커인 CD34 및 Sca-1을 발현한다.The pre-endothelial progenitor cells of the present invention have characteristics of endothelial progenitor cells, mononuclear cells, and hematopoietic stem cells. According to one embodiment of the present invention, the pre-endothelial progenitor cells of the present invention are selected from CD106, CD31, Flk-1, eNOS, vWF and VE-cadherin, markers of endothelial progenitor cells, CD11b and CD45, Express CD34 and Sca-1, markers of hematopoietic stem cells.

본 명세서에서, 용어 ‘발현’은 당업계에서 통상적으로 이용되는 유전자발현 분석 방법, 예컨대 실시간 RT-PCR 방법(참조: Sambrook, J. et al., Molecular Cloning . A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001)), 웨스턴 블럿(“Imaging Systems for Westerns: Chemiluminescence vs. Infrared Detection, 2009, Methods in Molecular Biology, Protein Blotting and Detection, vol. 536”. Humana Press. Retrieved 2010), FACS(Flow cytometry 또는 Fluorescence-activated cell sorting, Loken MR (1990). Immunofluorescence Techniques in Flow Cytometry and Sorting (2nd ed.). Wiley. pp. 34153) 면역화학염색법(Immunocytochemistry Methods and Protocols. Edited by Lorette C. Javois, 2nd edition, 1999. Human Press) 등의 분자생물학적 실험에 따라 유전자발현 또는 단백질발현을 분석한 경우에, 본 발명의 세포이식물을 이식하지 않은 대조군보다 유전자발현 및/또는 단백질발현이 많은 것으로 분석되는 경우를 의미한다.As used herein, the term " expression " refers to gene expression analysis methods commonly used in the art, such as real-time RT-PCR (see Sambrook, J. et al., Molecular Cloning . A Laboratory Manual , 3rd ed. Cold Spring Harbor Press (2001)), Western blot ("Humira Press. Retrieved 2010"), FACS ("Invention Systems for Westerns: Chemiluminescence vs. Infrared Detection, 2009, Methods in Molecular Biology, Protein Blotting and Detection, Flow cytometry or Fluorescence-activated cell sorting, Loken MR (1990). Immunofluorescence Techniques in Flow Cytometry and Sorting (2nd ed.) Wiley, pp. 34153) Immunocytochemistry Methods and Protocols. Edited by Lorette C. Javois, When analysis of gene expression or protein expression is analyzed according to molecular biological experiments such as the 2nd edition, 1999. Human Press, etc., it is analyzed that gene expression and / or protein expression is higher than that of the control plant without transplanting the cell plant of the present invention .

본 발명의 조기-내피전구세포는 DiⅠ-ac-LDL(Acetylated Low Density Lipoprotein labeled with 1,1'-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethylindo-carbocyanine perchlorate) 흡수능 및 BS-1(Bandeiraea simplicifolia 유래) 렉틴(lectin) 결합능을 갖는다. 상기 DiⅠ-ac-LDL 흡수능은 내피세포를 확인할 수 있는 마커로, 세포가 DiⅠ-ac-LDL와 접촉한 경우에, 지질단백질은 리소좀효소에 의해 분해되고 형광 염색제인 DiⅠ가 세포 내 막에 축적되어 가시적으로 확인할 수 있다. 상기 BS-1 렉틴 결합능은 내피세포를 확인할 수 있는 마커로, 내피세포에BS-1 렉틴을 반응시키는 경우에, 내피세포는 BS-1와 결합능을 나타낸다.Early in the present invention - endothelial progenitor cells DiⅠ-ac-LDL (Acetylated Low Density Lipoprotein labeled with 1,1'-dioctadecyl-3,3,3 ', 3'-tetramethylindo-carbocyanine perchlorate) absorption capacity and BS-1 (Bandeiraea simplicifolia ) lectin binding ability. The DiI-ac-LDL uptake is a marker for identifying endothelial cells. When the cells are contacted with DiI-ac-LDL, the lipid protein is degraded by lysosomal enzymes and the fluorescent dye, DiI, accumulates in the intracellular membrane Can be visually confirmed. The BS-1 lectin binding ability is a marker for confirming endothelial cells. When BS-1 lectin is reacted with endothelial cells, endothelial cells show binding ability to BS-1.

본 발명의 주요한 특징 중 하나는 췌도세포 이식을 위한 세포이식물을 제조하기 위해 조기-내피전구세포 및 췌도세포를 각각 단독배양한 후, 혼합한다는 것이다.One of the main features of the present invention is that the pre-endothelial progenitor cells and the pancreatic islets are individually cultured and then mixed to prepare a cell plant for pancreatic islet transplantation.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 조기-내피전구세포는 5-12일 배양한다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 조기-내피전구세포는 7-10일 배양한다.According to one embodiment of the invention, the pre-endothelial progenitor cells of the invention are cultured for 5-12 days. According to another embodiment of the present invention, the pre-endothelial progenitor cells of the present invention are cultured for 7-10 days.

본 발명의 췌도세포 이식을 위한 세포이식물의 제조 전날, 췌도세포의 배양을 개시한다.On the day before the preparation of the cell plant for the pancreatic cell transplantation of the present invention, the cultivation of the pancreatic cell is initiated.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 췌도세포는 16-24시간 배양한다.According to one embodiment of the present invention, the pancreatic islet cells are cultured for 16-24 hours.

본 발명의 주요한 특징 중 다른 하나는 세포이식물은 이식 직전에 조기-내피전구세포 및 췌도세포를 혼합한다는 것이다.Another of the main features of the present invention is that the cell plant mixes the premature endothelial progenitor cells and the pancreatic islet cell immediately before transplantation.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 세포이식물은 1000:1 내지 10000:1의 세포수 혼합비를 갖는다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 세포이식물은 2500:1 내지 7500:1의 세포수 혼합비를 갖는다.According to one embodiment of the present invention, the plant has a cell number mixing ratio of 1000: 1 to 10000: 1. According to another embodiment of the present invention, the cell plant has a cell number mixing ratio of 2500: 1 to 7500: 1.

본 발명의 세포이식물은 우수한 정상 혈당 도달능을 갖는다.The cell plant of the present invention has excellent ability to reach normal blood glucose.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 세포이식물은 췌도세포 단독 세포이식물과 비교하여 1.5 내지 3.0 배의 정상 혈당 도달능을 갖는다.According to an embodiment of the present invention, the plant cell has a normal glucose uptake capacity of 1.5 to 3.0 times as much as an islet cell of an islet cell.

본 명세서에서 용어 “정상 혈당 도달능”은 마우스를 기준으로 하여 세포이식물을 이식하고, 1 g/kg의 포도당을 주입한 경우 11.1 mmol/L 미만의 혈당농도에 도달하도록 하는 세포이식물의 효능을 의미한다. 보다 구체적으로, 세포이식물에 대하여 누적 당뇨 역적 곡선(Cumulative diabetes reversal curves)을 작성한 경우, 11.1 mmol/L 미만의 혈당농도에 도달하는 수용체의 백분율로 정상 혈당 도달능을 표시한다(참조: 도 2g).As used herein, the term " normal glucose uptake ability " refers to the efficacy of a cell plant to transplant a cell plant based on a mouse and to reach a blood glucose level of less than 11.1 mmol / L when 1 g / kg of glucose is injected do. More specifically, when a cumulative diabetes reversal curves is made for a cell plant, the ability to reach normal blood glucose levels as a percentage of the recipient reaching a blood glucose level of less than 11.1 mmol / L (see Figure 2g) .

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 세포이식물을 이식하는 경우에, 약 82%의 정상혈당 도달능을 나타내었고, 췌도세포 단독 세포이식물의 경우에는 약 38%의 정상혈당 도달능을 나타내었다.According to another embodiment of the present invention, when the cell plant of the present invention is transplanted, it exhibits a normal glucose uptake ability of about 82%, and the islet cell alone has about 38% .

본 발명의 세포이식물은 우수한 혈관 생성능을 갖는다.The cell plant of the present invention has excellent vascularity.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 세포이식물은 췌도세포 단독 세포이식물과 비교하여 2 내지 3 배의 혈관 생성능을 갖는다.According to one embodiment of the present invention, the plant cell has an angiogenesis ability of 2 to 3 times as much as an islet cell of an islet cell.

본 명세서에서 용어 “혈관 생성능”은 세포이식물에 의한 혈관 신생 능력을 의미하며, 구체적으로 세포이식물에 의한 혈관 생성 정도를 확인하기 위해, CD31 항체(마우스를 기준으로 하여)를 이용하여 면역세포화학법을 실시하여 생성된 혈관을 개수하여 확인한다(참조: 도 4e 및 4f).As used herein, the term " angiogenesis " means an angiogenic potential of a cell phyla. Specifically, in order to confirm the degree of angiogenesis by a cell phyla, a CD31 antibody (based on a mouse) (See Figs. 4E and 4F).

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 세포이식물을 이식하는 경우에, 췌도세포 단독 세포이식물과 비교하여 2 내지 3배 증가된 혈관 생성 수를 나타낸다.According to another embodiment of the present invention, when the cell plant of the present invention is transplanted, the islet cell alone exhibits an angiogenic number increased by 2 to 3 times as compared with the plant.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 췌도세포 이식을 위한 세포이식물을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, the present invention provides a cell plant for pancreatic cell transplantation produced by the above method.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명의 상기 방법에 의해 제조된 세포이식물을 포함하는 당뇨병 개선, 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a pharmaceutical composition for improving, preventing or treating diabetes comprising a cell plant produced by the above method of the present invention.

본 발명의 조성물이 약제학적 조성물로 제조되는 경우, 본 발명의 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.When the composition of the present invention is manufactured from a pharmaceutical composition, the pharmaceutical composition of the present invention includes a pharmaceutically acceptable carrier. The pharmaceutically acceptable carriers to be contained in the pharmaceutical composition of the present invention are those conventionally used in the present invention and include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, acacia rubber, calcium phosphate, alginate, gelatin, But are not limited to, calcium silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrups, methylcellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. It is not. The pharmaceutical composition of the present invention may further contain a lubricant, a wetting agent, a sweetening agent, a flavoring agent, an emulsifying agent, a suspending agent, a preservative, etc. in addition to the above components. Suitable pharmaceutically acceptable carriers and formulations include, but are not limited to, Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995).

본 발명의 약제학적 조성물은 비경구 투여할 수 있으며, 비경구 투여인 경우에는 국소 이식 등으로 투여할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered parenterally, and in the case of parenteral administration, it can be administered by local transplantation or the like.

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 약제학적 조성물의 투여량은 성인 기준으로 1-10000 세포수/kg(체중)이다.The appropriate dosage of the pharmaceutical composition of the present invention may vary depending on factors such as the formulation method, administration method, age, body weight, sex, pathological condition, food, administration time, administration route, excretion rate, . Preferably, the dosage of the pharmaceutical composition of the present invention is 1-10000 cells / kg (body weight) on an adult basis.

본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액, 시럽제 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 산제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다The pharmaceutical composition of the present invention may be formulated into a unit dose form by formulating it using a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient according to a method which can be easily carried out by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Or by intrusion into a multi-dose container. The formulations may be in the form of solutions, suspensions, syrups or emulsions in oils or aqueous media, or in the form of excipients, powders, powders, granules, tablets or capsules, and may additionally contain dispersing or stabilizing agents

본 발명의 세포이식물 및 당뇨병 개선, 예방 또는 치료용 조성물은 상기 세포이식물 제조방법에 의해 제조되기 때문에, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.
Since the composition for improving, preventing, or treating diabetes mellitus and diabetes of the present invention is produced by the method for producing a cell mugwort, the description common to both of them is omitted in order to avoid the excessive complexity of the present specification.

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

(a) 본 발명은 췌도세포 이식을 위한 세포이식물의 제조방법, 세포이식물 및 당뇨병 개선, 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.(a) The present invention provides a method for preparing a cell plant for insect cell transplantation, a cell plant, and a composition for preventing or treating diabetes.

(b) 본 발명의 세포이식물은 우수한 정상혈당 도달능 및 혈관 생성능을 제공한다.(b) The cell plant of the present invention provides excellent normal blood glucose accessivity and vascularity.

(c) 본 발명의 세포이식물은 종래의 췌도세포 이식의 낮은 생착율을 극복할 수 있다.
(c) The cell plant of the present invention can overcome the low incidence of conventional islet cell transplantation.

도 1a 내지 도 1e는 마우스 골수-유래 조기-EPC(early-Endothelial Progenitor Cells)의 특징을 보여준다. 도 1a는 내피세포 배양 배지에서 7일 동안 배양한 조기-EPC의 현미경 이미지를 보여준다. 스케일바는 100 ㎛를 나타낸다. 도 1b는 조기-EPC의 표면에 발현된 CD31, Flk-1, CD106, CD34, CD117, Sca-1, CD11b 및 CD45를 유세포 분석기로 분석한 결과를 나타낸다. 도 1c는 배양 7일째에, 조기-EPC의 DiⅠ-ac-LDL 흡수능 및 BS-1 렉틴 결합능을 확인한 결과를 보여준다. 스케일 바는 50 ㎛을 나타낸다. 도 1d는 조기-EPC의 CD31. Flk-1, vWF 및 eNOS 발현을 RT-PCR로 확인한 결과를 보여준다. 도 1e는 내피세포 마커인 CD31, VE-cadherin 및 Flk-1을 면역화학염색법으로 확인한 결과를 보여준다.
도 2a 내지 도 2g는 이식 후 비공복상태의 혈당을 나타낸다. 도 2a 내지 2c는 이식된 췌도세포 수에 따른 정상혈당에 도달하는 비율을 나타낸 것이다. 도 2a는 100개의 췌도세포를 이식한 군 (0/7), 도 2b는 200개의 췌도세포를 이식한 군(6/12), 도 2c는 300개의 췌도세포를 이식한 군(3/3). 도 2d 내지 도 2f는 췌도세포 단독(n=13), 췌도세포+non-EPC(n=14) 및 췌도세포+BM-EPC이식(n=17) 하였을 때, 혈당의 변화를 나타낸다. 도 2g는 시간에 따른 정상혈당에 도달하는 누적된 당뇨완치율 그래프(cumulative diabetes reversal curves, 11.1 mmol/l 미만의 혈당 농도로써 정상혈당에 도달하는 마우스의 퍼센트)를 나타낸 것이다( *p < 0.05, vs. 췌도세포 단독군 또는 췌도세포+non-EPC).
도 3a 내지 도 3c는 이식 후, 28일째에 당부하검사 및 절식상태에서의 혈청으로부터 인슐린 측정을 나타낸다. 도 3a는 췌도세포+EPCs 공동이식군(흰색 사각형) 및 췌도세포 단독이식군(검정색 원형)에 대한 당부하검사를 보여준다. 도 3b는 당부하검사에 대한 AUCglu(area under the glucose curve)을 나타낸다. 도 3c는 절식상태에서 포도당(glucose)을 주입 후, 0분과 30분에서의 혈청 인슐린 양 측정을 나타낸 것이다(*: p < 0.05, **: p < 0.01).
도 4a 내지 도 4f는 췌도세포와 조기-EPC을 동시 이식 했을 때, 췌도가 생착한 지역에서 신생혈관이 향상되었음을 보여준다. 도 4a 및 도 4b는 유전자 조작 마우스 (GFP-Tg)로부터 분리한 췌도세포는 인슐린 항체로 염색한 부분과 일치함을 나타내는 결과로, 도 4a의 오른쪽 패널은 일치함을 보여 주는 확대사진이며 스케일 바는 25 ㎛를 나타내고, 도 4b는 췌도세포 단독이식군과 췌도세포+조기-EPC의 공동이식군 간에 췌도세포가 정착된 지역의 넓이 비교를 나타낸다. 도 4c 및 도 4d는 정착된 췌도세포의 모양과 구성을 보여주고 있으며, 글루카곤의 수를 정량적으로 보여준다. 흰색 점선 사각형은 각 군의 글루카곤의 구성을 보여주기 위해 확대한 사진이며, 도 4c 오른쪽 패널은 마우스의 하나의 췌도세포에서 글루카곤의 분포를 보여주고 있다(막대 바 크기는 50 ㎛). 도 4e 및 도 4f는 정착된 지역에서의 혈관 형성 정도를 나타내며, 혈관의 염색은 CD31 항체 (빨간색)를 사용하여 혈관의 수를 정량적으로 보여준다(도 4f). 이식된 췌도세포 (GFP-Tg로부터 분리)는 녹색으로 보여 주고 있으며, 흰색 점선은 생착지역의 범위를 나타낸다. *부분은 신장피질을 나타낸다. 데이터는 평균±표준오차로 나타내었다(*: p < 0.05, **: p < 0.01).
도 5a 내지 도 5c는 이식된 부위에서의 혈관 형성이 공여자 혹은 수여자 유래에 의한 것인지를 보여준다. 도 5a는 수여자 혈관의 기여도를 평가하기 위한 실험의 개요이며, 이 실험을 위해서 GFP-Tg 마우스를 수여자로 사용하고, 췌도세포 및 조기-EPC는 정상 마우스로 사용 (공여자)하여 이식을 실시하였다. 도 5b에서 CD31 항체 염색은 이식 부위의 전체 혈관을 나타내며, GFP 항체 염색은 수여자로부터 유래한 혈관을 나타낸다. 흰색 점선은 이식된 부위를 보여주고 있으며, *부분은 신장피질을 나타낸다. 막대 바 크기는 100 ㎛이다. 도 5c는 형성된 혈관을 정량적으로 보여주며, 검은색 바는 전체 형성된 혈관을 나타내며, 흰색 바는 CD31+/ GFP+으로 수여자로부터 유래한 혈관을 나타낸다(**: p <0.01, †: p < 0.05 vs. 췌도세포 단독).
도 6a 내지 도 6d는 췌도세포와 공동이식된 조기-EPC의 역할을 나타낸다. 도 5a는 이식된 조기-EPC의 기여도를 평가하기 위한 실험 개요이다. 조기-EPC의 역할을 추적하기 위해 GFP-Tg에서 유래된 조기-EPC를 사용하였으며, 췌도세포와 수여자 마우스는 정상 마우스를 사용하였다. 도 6b는 CD31에 염색된 혈관에 이식된 GFP-Tg 유래 EPC가 끼여 들어가 있음을 보여주는 대표적인 사진이다. 스케일 바는 50 ㎛이다. 흰색 점선은 이식된 부위를 나타낸다. 도 6c는 혈관에 끼어든 조기-EPC를 정량적으로 보여주고 있으며, 췌도세포 단독이식군에서는 관찰 되지 않음을 보여준다. 도 6d는 췌도세포와 함께 이식된 GFP-Tg 유래 EPC는 이식된 부위에 존재함을 나타내며(왼쪽 패널), 남아 있는 EPC는 VEGF 발현됨을 보여준다(중간 패널). 스케일 바는 100 ㎛이다.
FIGS. 1A-1E illustrate the features of early-endothelial progenitor cells (EPCs) from mouse bone marrow-derived. 1A shows a microscope image of an early-EPC cultured in an endothelial cell culture medium for 7 days. The scale bar represents 100 mu m. FIG. 1B shows the results of flow cytometry analysis of CD31, Flk-1, CD106, CD34, CD117, Sca-1, CD11b and CD45 expressed on the surface of the early-EPC. FIG. 1C shows the results of confirming Di-ac-LDL absorption ability and BS-1 lectin binding ability of the early-EPC on the 7th day of culture. The scale bar represents 50 mu m. FIG. 1D shows the CD31 of early-EPC. Flk-1, vWF and eNOS expression were confirmed by RT-PCR. Figure 1e shows the results of immunochemical staining of endothelial cell markers CD31, VE-cadherin and Flk-1.
Figs. 2A to 2G show blood glucose levels in an unabbreviated state after transplantation. FIGS. 2A to 2C show the percentage of islet cells reached to normal blood glucose according to the number of transplanted islet cells. FIG. 2 (a) shows the islet cell transplantation group (0/7), FIG. 2 (b) shows the transplantation group of 200 transplanted islet cells (6/12) . FIGS. 2d to 2f show changes in blood glucose when islet cells alone (n = 13), islet cells + non-EPC (n = 14) and islet cells + BM-EPC were transplanted (n = 17). Figure 2g shows cumulative diabetes reversal curves (percent of mice reaching normal blood glucose levels with a blood glucose concentration of less than 11.1 mmol / l) reaching normal blood glucose over time (* p < 0.05, vs. Islet cell alone or pancreatic islet cell + non-EPC).
Figures 3A-3C show insulin measurements from sera in the glucose tolerance test and fasted state on day 28 after transplantation. Figure 3a shows glucose tolerance test for islet cell + EPCs cavity graft (white squares) and islet cell single graft (black circle). Figure 3b shows AUC glu (area under the glucose curve) for glucose tolerance test. FIG. 3c shows serum insulin levels measured at 0 min and 30 min after glucose was injected in a fasted state (*: p <0.05, **: p <0.01).
FIGS. 4A to 4F show that when the islet cell and the early-EPC were transplanted simultaneously, the angiogenesis was improved in the area where the islets were transplanted. 4A and 4B show that the islet cells isolated from the genetically modified mouse (GFP-Tg) are consistent with those stained with insulin antibody, and the right panel of FIG. FIG. 4B shows a comparison of the area of the area where the islet cell was fixed between the islet-only transplant group and the transplant group of the islet cell + early-EPC. Figures 4c and 4d show the shape and composition of the established islet cells and quantitatively show the number of glucagon. The white dotted rectangle is an enlarged photograph to show the composition of each group of glucagon, and the right panel of FIG. 4C shows the distribution of glucagon in one islet cell of the mouse (rod bar size is 50 μm). Figures 4e and 4f show the degree of angiogenesis in the fixed area and the staining of blood vessels quantitatively shows the number of blood vessels using CD31 antibody (red) (Figure 4f). The transplanted islet cells (separated from GFP-Tg) are shown in green, and the white dotted line indicates the range of the engrafted area. * The part represents the kidney cortex. Data were expressed as mean ± standard error (*: p <0.05, **: p <0.01).
Figures 5A-5C show whether angiogenesis at the transplanted site is due to donor or recipient origin. FIG. 5A is an outline of an experiment for evaluating the contribution of recipient blood vessels. For this experiment, GFP-Tg mice were used as recipients, and islets and early-EPCs were used as normal mice (donors) Respectively. In Figure 5B, CD31 antibody staining represents whole blood vessels at the transplantation site, and GFP antibody staining represents blood vessels from the recipient. The white dotted line shows the transplanted area, and the * part shows the kidney cortex. The bar bar size is 100 탆. Figure 5c shows the blood vessels formed quantitatively, the black bars represent the entire formed blood vessels and the white bars represent the blood vessels derived from the recipient with CD31 + / GFP + (**: p <0.01, †: p <0.05 vs . Islet cell alone).
Figures 6A-6D show the role of early-EPC transplanted with islet cells. 5A is an outline of an experiment for evaluating the contribution of the implanted early-EPC. Early-EPC derived from GFP-Tg was used to track the role of early-EPC, and normal mice were used for islet cells and recipient mice. FIG. 6B is a representative photograph showing that EPC derived from GFP-Tg grafted into CD31-stained blood vessels is embedded. The scale bar is 50 탆. The white dotted lines indicate the implanted site. FIG. 6c shows quantitatively early-EPC interfering with blood vessels, showing that it was not observed in islet-only transplantation group. Figure 6d shows that EPCs from GFP-Tg grafted with islet cells are present at the grafted site (left panel) and that the remaining EPCs express VEGF (middle panel). The scale bar is 100 탆.

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

실시예Example

실험재료 및 실험방법Materials and Experiments

실험동물Experimental animal

C57BL/6J로부터 유래한 녹색형광 유전자변형 마우스(Green fluorescent protein-transgenic mice; GFP-Tg)는 Jackson Laboratory에서 구입을 하였다. 조기-EPC와 췌도세포 공동 이식에 대한 개요는 도 5a 및 6a에서 보여주고 있으며, 10-12 주령의 GFP-Tg와 정상 마우스는 실험조건에 따라서 공여자와 수여자로 사용하였고, GFP-Tg 마우스는 수여자로부터 유래한 혈관의 기여도 정도를 평가하기 위해서 사용하였다. 마우스에 당뇨를 유발하기 위해 180 ㎎/㎏의 스트렙토조토신(streptozotocin)을 복막 내 주사 하였고, 지속적인 고혈당(≥20 mmol/l)을 유지하는 마우스를 이식에 사용하였다. 혈당 측정은 꼬리 정맥을 통해 혈액을 채취해 혈당측정기를 이용하여 수행을 하였다. 동물관리 및 실험절차는 삼성의료원 동물실험윤리위원회 규정에 의거해 진행을 하였다.Green fluorescent protein-transgenic mice (GFP-Tg) derived from C57BL / 6J were purchased from Jackson Laboratory. Early -EPC and islet cells, shown in an overview, Figs. 5a and 6a for co-transplantation, the 10 to 12-week-old GFP-Tg mice and, depending on the experimental conditions, was used as donor and grantor, GFP-Tg mice Were used to assess the degree of contribution of blood vessels from the recipient. Mice were injected intraperitoneally with streptozotocin at 180 mg / kg to induce diabetes and mice maintained a sustained hyperglycemia (? 20 mmol / l) were used for transplantation. Blood glucose was measured by using a blood glucose meter. Animal management and experimental procedures were conducted in accordance with the provisions of the Animal Experiment Ethics Committee of Samsung Medical Center.

골수유래 혈관내피전구세포(BM-EPC) 분리와 배양Isolation and culture of bone marrow-derived vascular endothelial progenitor cells (BM-EPC)

마우스 유래 골수는 대퇴부와 경골로부터 수득하였다. 근육과 결합조직은 뼈로부터 깨끗하게 제거를 한 후, 30-게이지 주사기를 이용하여 뼈 속 안에 있는 골수를 수득하였다. 수득한 골수에 ACK 용해 완충액을 첨가하여 적혈구를 제거하였다. 2 ㎖의 수득한 골수 단핵세포(mononuclear cells)에 EGM-2 SingleQuots(EGM-2 배지, Lonza Inc, 미국) 및 5% FBS(Fetal Bovine Serum)을 포함하는 EBM-2(Endothelial Basal Medium-2)에 현탁한 후, 2% 젤라틴이 코팅된 6웰 플레이트에 1×107 세포 수/웰로 접종을 하였다. 3-4일의 배양을 한 후 붙지 않은 세포들은 PBS로 세척하여 제거하고, 새로운 배양액으로 교체하였다. 7-10 일 동안 배양된 BM-EPC는 FACS와 면역형광염색을 통해 내피전구세포의 특성들을 확인하였다. 확인된 BM-EPC는 췌도세포와 함께 이식을 하였다. 혈관형성에 대한 영향을 평가하기 위해 GFP-Tg 유래 EPC(GFP-EPC)와 췌도세포를 동시 이식해 주었다.
Mouse-derived bone marrow was obtained from the thighs and tibia. Muscles and connective tissues were cleanly removed from the bones and bone marrow in bone was obtained using a 30-gauge syringe. ACK lysis buffer was added to the obtained bone marrow to remove red blood cells. 2 (Endothelial Basal Medium-2) containing EGM-2 SingleQuots (EGM-2 medium, Lonza Inc, USA) and 5% FBS (Fetal Bovine Serum) were added to the obtained mononuclear cells. , And then inoculated in a 6-well plate coated with 2% gelatin at 1 × 10 7 cells / well. After 3-4 days of incubation, unattached cells were washed with PBS and removed and replaced with fresh medium. BM-EPC cultured for 7-10 days confirmed the characteristics of endothelial progenitor cells by FACS and immunofluorescence staining. The identified BM-EPCs were transplanted with islet cells. GFP-Tg-derived EPC (GFP-EPC) and islet cells were simultaneously transplanted to assess the effect on angiogenesis.

췌도세포의 분리Isolation of Islet Cells

췌도세포는 GFP-Tg 및 정상 마우스로부터 분리를 하였다. 췌도세포는 0.8 ㎎/㎏ 콜라게나제 P(collagenase P, Roche, 독일)를 총담관(common bile duct)으로 주입하여 분리 하였으며, 피콜(Ficoll) 밀도 차를 이용해서 췌도세포만을 정제하였다. 췌도세포는 10% FBS 및 1% 페니실린/스트렙토마이신이 포함된 M199 배지에 배양하였다. 1일 후, 이식을 위해 췌도세포를 선별하였다.
Islet cells were isolated from GFP-Tg and normal mice. Islet cells were isolated by injecting 0.8 ㎎ / ㎏ of collagenase P (Roche, Germany) into the common bile duct, and the islet cells were purified using Ficoll density difference. The islet cells were cultured in M199 medium containing 10% FBS and 1% penicillin / streptomycin. One day later, islet cells were selected for transplantation.

유세포 분석법Flow cytometry

마우스 조기-EPCs의 표면 마커를 FACS(FACS Calibur)로 분석하였다. 5×105 세포를 0.5% BSA를 포함하는 PBS 100㎕에 희석된 1차 항체 또는 아이소타입 대조 항체와 4℃에서 20분 동안 반응하고, PBS로 3차례 세척하였다. 사용된 항체는 PE(phycoerythrin)-컨쥬게이션된 항-마우스 CD31, PE-항-마우스 CD117, PE-항-마우스 Flk-1(VEGFR2), PE-항-마우스 Sca-1(BE Pharmingen, 미국), PE-CD106(AbD Serotec, 영국), FITC(fluorescein isothiocynate)-컨쥬게이션된 항-마우스 CD34(eBioscience, 미국), FITC-CD11b, 및 FITC-CD45(BD Pharmingen)이다. 세척 및 고정 후에 최소 10,000개의 세포를 CellQuestPro 소프트웨어로 분석하였다.
Surface markers of mouse early-EPCs were analyzed by FACS (FACS Calibur). 5 × 10 5 cells were reacted with 100 μl of the primary antibody or isotype control antibody diluted in 100 μl of 0.5% BSA for 20 min at 4 ° C and washed three times with PBS. The antibodies used were PE (phycoerythrin) -conjugated anti-mouse CD31, PE-anti-mouse CD117, PE-anti-mouse Flk-1 (VEGFR2) , FITC (fluorescence isothiocynate) -conjugated anti-mouse CD34 (eBioscience, USA), FITC-CD11b, and FITC-CD45 (BD Pharmingen). After washing and fixation, at least 10,000 cells were analyzed with CellQuestPro software.

RT-PCR 분석RT-PCR analysis

골수로부터 분리한 단핵세포 및 조기-EPC로부터 TRIzol 시약(Invitrogen)으로 총 RNA를 추출하여 7일 동안 배양 후 1 ㎍ RNA로 SuperScriptⅡ Reverse Transcriptase(Invitrogen, 미국)의 매뉴얼에 따라 RT-PCR을 실시하였다. RT-PCR은 AccuPower PCR premix를 이용하여 실시하였고, 각 cDNA를 증폭하였다. 사용된 프라이머 서열 및 PCR 산물의 크기는 다음과 같다:Total RNA was extracted from the mononuclear cells and early-EPC separated from the bone marrow by TRIzol reagent (Invitrogen), cultured for 7 days, and then subjected to RT-PCR according to the manual of SuperScript II Reverse Transcriptase (Invitrogen, USA) with 1 μg of RNA. RT-PCR was performed using AccuPower PCR premix and each cDNA was amplified. The primer sequences used and the sizes of the PCR products were as follows:

CD31(정방향 5'-TGCAGGAGTCCTTCTCCACT-3’및 역방향 5'-ACGGTTTGATTCCACTTTGC-3', 산물 크기: 245 bp); Flk-1 (정방향 5'-GGCGGTGGTGACAGTATCTT-3' 및 역방향 5'-GTCACTGACAGAGGCGATGA-3', 산물 크기: 162 bp); vWF(정방향 5'-CAGCATCTCTGTGGTCCTGA-3' 및 역방향 5'-GATGTTGTTGTGGCAAGTGG-3', 산물 크기: 217 bp); eNOS(정방향 5'-GACCCTCACCGCTACAACAT-3' 및 역방향 5'-CTGGCCTTCTGCTCATTTTC-3', 산물 크기: 209 bp); 및 β-액틴(정방향 5'-TGTTACCAACTGGGACGACA-3' 및 역방향 5'-GGGGTGTTGAAGGTCTCAAA-3', 산물 크기: 165 bp).
CD31 (forward 5'-TGCAGGAGTCCTTCTCCACT-3 'and reverse 5'-ACGGTTTGATTCCACTTTGC-3', product size: 245 bp); Flk-1 (forward 5'-GGCGGTGGTGACAGTATCTT-3 'and reverse 5'-GTCACTGACAGAGGCGATGA-3', product size: 162 bp); vWF (forward 5'-CAGCATCTCTGTGGTCCTGA-3 'and reverse 5'-GATGTTGTTGTGGCAAGTGG-3', product size: 217 bp); eNOS (forward 5'-GACCCTCACCGCTACAACAT-3 'and reverse 5'-CTGGCCTTCTGCTCATTTTC-3', product size: 209 bp); And β-actin (forward 5'-TGTTACCAACTGGGACGACA-3 'and reverse 5'-GGGGTGTTGAAGGTCTCAAA-3', product size: 165 bp).

면역화학염색법Immunochemical staining

세포를 4% 파라포름알데하이드로 20분 동안 실온에서 고정하고 PBS로 3차례 세척하였다. 5% 정상 혈청 및 0.1% 트리톤 X-100을 포함하는 PBS로 45분 동안 블로킹(blocking)하였다. 블로킹 후, 4 ℃에서 밤새 1차 항체 반응하였다. 1차 항체는 랫트 항-CD31(1:100, BD Phamingen), 랫트 항-VE-cadherin(CD144, 1:100, BD Phamingen) 및 래빗 항-Flk-1(1:100, Cell Signaling Technology). PBS로 3차례 세척한 후, 세포를 상온에서 1시간 동안 Alexa-568-컨쥬게이션된 고트 항-랫트 및 Alexa-568-컨쥬게이션된 고트 항-래빗(1:200, Molecular Probes)를 사용하여 2차 항체 반응하였다. 세포 핵은 DAPI(1:2500, Molecular Probes)를 이용하여 가시화하였다.
Cells were fixed with 4% paraformaldehyde for 20 minutes at room temperature and washed three times with PBS. The cells were blocked with PBS containing 5% normal serum and 0.1% Triton X-100 for 45 minutes. After blocking, primary antibody reaction was performed overnight at 4 ° C. The primary antibodies were rat anti-CD31 (1: 100, BD Phamingen), rat anti-VE-cadherin (CD144, 1: 100, BD Phamingen) and rabbit anti-Flk-1 (1: 100, Cell Signaling Technology). After washing three times with PBS, cells were incubated with Alexa-568-conjugated goat anti-rat and Alexa-568-conjugated goat anti-rabbit (1: 200, Molecular Probes) Secondary antibody reaction. Cell nuclei were visualized using DAPI (1: 2500, Molecular Probes).

DiDi Ⅰ-I- acac -- LDLLDL 흡수능Absorption capacity  And BSBS -1 렉틴 -1 lectin 결합능Cohesion

조기-EPC를 젤라틴-코팅된 8웰 챔버 슬라이드(Lab-Tek, Nunc, 독일)에서 배양하였다. 부착 세포에 10 ㎍/㎖ Dil-ac-LDL(1,1'-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethylindocarbocyanine-labeled acetylated low density lipoprotein, Molecular Probes, 미국)을 37℃에서 1시간 동안 항온반응한 후, 1% 파라포름알데하이드로 고정하였다. 세포를 PBS로 3회 세척한 후, 10 ㎍/㎖ FITC(Fluorescein isothiocyanate)-컨쥬게이션된 마우스 내피세포-특이적 BS-1 렉틴(Bandeiraea simplicifolia lectin 1, Vector Laboratories, 미국)으로 37℃에서 1시간 동안 염색하였다. 형광은 공촛점 현미경(Carl Zeiss Inc., 미국) 및 형광현미경(올림푸스, 일본)으로 가시화하였다.
Early-EPCs were cultured in gelatin-coated 8 well chamber slides (Lab-Tek, Nunc, Germany). The adherent cells were incubated at 37 ° C for 1 hour with 10 μg / ml dil-ac-LDL (1,1'-dioctadecyl-3,3,3 ', 3'-tetramethylindocarbocyanine-labeled acetylated low density lipoprotein, Molecular Probes, USA) After incubation, the cells were fixed with 1% paraformaldehyde. Cells were washed 3 times with PBS and incubated with 10 ug / ml FITC (Fluorescein isothiocyanate) -conjugated mouse endothelial cell-specific BS-1 lectin (Bandeiraea simplicifolia lectin 1, Vector Laboratories, Lt; / RTI &gt; Fluorescence was visualized with a confocal microscope (Carl Zeiss Inc., USA) and a fluorescence microscope (Olympus, Japan).

조기-Early- EPCEPC  And 췌도세포Islet cell 공동 이식 Joint transplantation

조기-EPC 및 췌도세포를 튜브(에펜돌프, 미국)에 모아 원심분리를 실시하였다. 조기-EPC 및 췌도세포, 각각의 현탁물을 파이펫팅(pipetting)하여 혼합하고 해밀턴(Hamilton) 주사기를 이용하여 PE(polyethylene)-50 튜브로 옮긴 다음 마우스 신장 피막 아래에 이식하였다. 당뇨 유발된 마우스는 도 4, 도 5 및 도 6의 실험 개요대로 실험을 실행 하였다(도 4-① 200 형광 췌도세포, ② 200 형광 췌도세포+ 1×106 정상 조기-EPC (정상마우스를 수여자로 사용) 도5-① 200 정상 췌도세포, ② 200 정상 췌도세포+ 1×106 정상 조기-EPC (GFP-Tg 수여자로 사용); 도6-① 200 정상 췌도세포, ② 200 정상 췌도세포+ 1×106 GFP-조기-EPC (정상마우스를 수여자로 사용)). 이식 후, 체중과 혈당은 2주에 2번씩 측정하였다.
Early-EPC and islet cells were collected in tubes (Eppendorf, USA) and centrifuged. Each suspension of early-EPC and pancreatic islets was pipetted and mixed, transferred to a PE (polyethylene) -50 tube using a Hamilton syringe and transplanted under the mouse kidney capsule. Diabetes-induced mice were conducting experiments in experimental outline in Fig. 4, 5 and 6 (Fig. 4-① 200 fluorescence islet cells, pancreatic cells, fluorescence ② 200 + 1 × 10 6 normal early -EPC (the number of mice 2) normal islet cells + 1 × 10 6 normal early-EPC (used as GFP-Tg recipient); FIG. 6-① 200 normal islet cells, 2 200 normal islets (using a normal mouse to be girls) cells + 1 × 10 6 GFP- early -EPC). After transplantation, body weight and blood glucose were measured twice every two weeks.

당뇨마우스에 이식 후 After implantation in diabetic mice 췌도세포Islet cell 기능 검사 Functional inspection

당부하검사(Intraperitoneal glucose tolerance tests; IPGTT)는 이식 후, 14일 및 28일째 실시하였다. 10 시간 동안 절식을 시킨 후, 1 g/㎏ 포도당 (glucose)을 복강 내로 주입을 해주고, 시간 별(0, 15, 30, 45, 60, 90 및 120분)로 혈당을 측정하였다. 0분 및 30분에 안와정맥총(Retro-Orbital plexus)을 통해 혈액을 수득하였으며, 분리한 혈청 인슐린은 랫트/마우스 인슐린 ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay) 키트를 이용하여 측정하였다. 정상혈당에 도달한 마우스 백분율과 도달 시간(day)을 각 군마다 계산 하였으며, 수행한 혈당 검사 중 2일 연속으로 혈당량이 11.1 mmol/l 미만으로 떨어졌을 때 효과가 있는 것으로 판단하였다. 마우스의 당뇨가 이식으로 인해 회복되었는지에 대한 이식 의존성을 보여주기 위해서 췌도세포를 이식한 신장 절제술을 수행하였다.
Intraperitoneal glucose tolerance tests (IPGTT) were performed on days 14 and 28 after transplantation. After fasting for 10 hours, 1 g / kg glucose was injected into the peritoneal cavity and blood glucose was measured by time (0, 15, 30, 45, 60, 90 and 120 minutes). Blood was obtained at 0 min and 30 min via Retro-Orbital plexus, and the separated serum insulin was measured using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kit. The percentage of mice that reached normal glucose levels and the time to reach (day) were calculated for each group and it was judged to be effective when the blood glucose level dropped below 11.1 mmol / l for 2 consecutive days during the blood glucose test. To demonstrate the transplantation dependence of whether diabetes in mice recovered from transplantation, renal resection with islet cell transplantation was performed.

면역 염색 및 형태학적 분석Immunostaining and morphological analysis

이식 후, 14일 및 28일째 신장을 적출하여 4% 파라포름알데하이드로 고정을 시키고, PBS로 세척 후, 30% 수크로즈에 담그어 냉동 블록을 제조하였다. 조직은 10 ㎛로 절단하여 조직염색을 실시하였다. 조직염색은 췌도세포 염색을 위해 항-인슐린 항체, 새로운 혈관 염색을 위해 항-CD31 항체, 혈관형성에 관여하는 성장인자인 항-VEGF 항체, GFP 유래 세포를 염색을 위해 항-GFP 항체, 및 알파세포 염색을 위해 항-글루카곤 항체를 사용하였다. 조직은 10% 정상 고트(goat) 혈청으로 블로킹(blocking) 후, 랫트 항-마우스 CD31 항체, 랫트 다클론성 항-GFP, 래빗 항-VEGF 항체, 기니피그 항-인슐린 항체 및 래빗 항-글루카곤 항체를 1차 항체로 사용하였다. 또한, 568-컨쥬게이션된 고트 항-랫트, 488 또는 568-컨쥬게이션된 고트 항-래빗 항체 및 Cy3-컨쥬게이션된 항-기니피그 항체를 2차 항체로 사용하였다. 핵 염색을 위해서 DAPI(4',6-diamidino-2-phenylindole)를 사용하였다. 형태학적 측정과 분석은 Image-Pro Plus software version 5.1을 이용해 수행하였다.
After the transplantation, kidneys were removed at 14 and 28 days, fixed with 4% paraformaldehyde, washed with PBS, and immersed in 30% sucrose to prepare a frozen block. The tissue was cut into 10 ㎛ and the tissue was stained. Tissue staining was performed using an anti-insulin antibody for islet cell staining, an anti-CD31 antibody for new vascular staining, an anti-VEGF antibody as a growth factor involved in angiogenesis, an anti-GFP antibody for staining GFP- Anti-glucagon antibody was used for cell staining. The tissue was blocked with 10% normal goat serum and then incubated with rat anti-mouse CD31 antibody, rat polyclonal anti-GFP, rabbit anti-VEGF antibody, guinea pig anti-insulin antibody and rabbit anti- And used as a primary antibody. In addition, 568-conjugated goat anti-rat, 488 or 568-conjugated goat anti-rabbit antibody and Cy3-conjugated anti-guinea pig antibody were used as secondary antibodies. DAPI (4 ', 6-diamidino-2-phenylindole) was used for nuclear staining. Morphometric measurements and analysis were performed using Image-Pro Plus software version 5.1.

통계분석Statistical analysis

데이터는 평균값±측정표준오차로 나타내었다. 각 군(group) 간의 차이는 양측검정 독립 스튜던트 t-시험법(two-tailed unpaired Student’s t-test) 및 로그-랭크 시험법(log-rank test)으로 분석을 하였고, p-값은 <0.05일 때 통계학적으로 유의한 것으로 간주하였다.
Data are expressed as mean ± standard error of measurement. The differences between the groups were analyzed by two-tailed unpaired Student's t- test and log-rank test. The p -value was <0.05 Were considered statistically significant.

실험결과Experiment result

마우스 조기-Mouse Early - EPCEPC 특성 조사 Investigate characteristics

마우스 조기-EPC를 7일 동안 내피세포 분화 배지(EGM-2 BulletKit)에서 배양 하였고, 현미경 관찰 결과 세포는 방추형(spindle-shaped)인 것을 확인하였다. 조기-EPC는 내피세포 마커 단백질 CD31, CD106 및 Flk-1의 발현뿐만 아니라 대식세포 및 단핵 백혈구의 마커로 알려진 CD11b 및 CD45, 및 혈액줄기세포의 마커인 CD34 및 Sca-1이 발현됨을 FACS로 확인하였다. 또한 이들 세포는 EPC의 특징인 DiⅠ-ac-LDL 흡수능과 BS-1 렉틴(lectin) 결합능을 보였고 내피세포 마커 단백질 CD31, Flk-1, vWF, eNOS 및 VE-cadherin을 발현하고 있음을 RT-PCR과 면역형광염색으로 확인을 하였다(도 1a 내지 도 1e).
Mouse early-EPCs were cultured in endothelial cell differentiation medium (EGM-2 BulletKit) for 7 days, and microscopic observation confirmed that the cells were spindle-shaped. Early-EPC confirmed the expression of endothelial cell marker proteins CD31, CD106 and Flk-1 as well as CD11b and CD45, which are markers of macrophages and mononuclear leukocytes, and CD34 and Sca-1, markers of blood stem cells, by FACS Respectively. In addition, these cells exhibited Di-ac-LDL uptake and BS-1 lectin binding ability, which are characteristic of EPC, and express the endothelial marker proteins CD31, Flk-1, vWF, eNOS and VE-cadherin by RT-PCR And immunofluorescence staining (Fig. 1 (a) to Fig. 1 (e)).

공동 이식에 의한 당뇨완치율(Diabetes mellitus cure rate diabetesdiabetes reversalreversal raterate )의 향상) Improvement

이식 후 50%에서 당뇨완치율을 보이는 췌도세포 수를 조기-EPC와 공동 이식하였을 때 향상된 결과를 보이는지를 조사하였다. 100 췌도세포를 단독이식한 군에서는 혈당 감소효과(0/7)를 나타나지 않았지만, 300 췌도세포를 단독이식한 군에서는 100%(3/3)의 혈당 감소효과를 나타내었다. 200 췌도세포를 단독이식한 경우에, 50%(6/12)의 혈당 감소효과를 나타내어, 공동이식 시, 200 췌도세포를 처리하였다 (도 2a 내지 2c). 200 췌도세포 단독이식군은 13마리 중에 5마리가 당뇨 회복을 보이는 반면 조기-EPC와의 공동 이식군은 17마리 중 14 마리가 정상 혈당을 유지 하였다(도 2d 및 2f). 췌도세포 및 EPCs의 공동이식군의 평균 혈당은 췌도세포 단독군 보다 유의성 있게 낮았다(10.4± 0.7 mmol/L vs. 20.6± 2.9 mmol/L, p < 0.001). 이식 군들로부터 적출한 췌장에서 인슐린 면역형광염색을 한 결과, 췌도세포는 거의 보이지 않았다. 이는 췌장의 남아있는 베타세포가 재생으로 인해 당뇨 회복에 기여하지 않았음을 보여주고 있으며, 이식된 췌도세포에 의해서 당뇨 회복이 되었음을 나타낸다. 췌도세포 단독이식군과 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식군 간에 정상 혈당 도달 시간(day)에 유의적인 차이를 보였다(17.6± 3.1 일 vs. 9.8± 1.4 일, p < 0.05). 또한 시간에 따른 정상 혈당 도달 누적 퍼센트도 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식군에서 더 높았다(도 2g, P < 0.05). 이식 후, 체중은 모든 군에서 감소를 보였으나, 시간에 따라서 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식군은 췌도세포 단독이식군에 비해 유의적으로 증가됨을 보였다. EPC 단독이식군과 이식 받지 않은 당뇨군은 혈당 유지를 못하였으며, 결국 과도한 체중 감소로 안락사 시켰다. 골수 유래 non-EPC(비-내피전구세포)도 췌도세포와 동시 이식 하였을 때, 향상된 혈당 조절을 할 수 있는지 여부를 조사한 결과, 췌도세포 및 non-EPC 공동이식군은 췌도세포 단독이식군과 유사한 결과를 보였다(도 2e).
We also investigated whether the number of pancreatic islet cells showing 50% diabetic cure rate after implantation was improved when co-transplanted with early-EPC. 100 islet cells did not show a blood glucose lowering effect (0/7) in the group transplanted alone, but 100% (3/3) of the blood glucose reduction effect was observed in the group transplanted with 300 transplanted islet cells. 200 islet cells alone showed a blood glucose lowering effect of 50% (6/12), and at the time of transplantation, 200 pancreatic islets were treated (Figs. 2a to 2c) . 200 out of 13 transplant recipients showed diabetic recovery, whereas 14 out of 17 transplanted group with early-EPC maintained normal glucose levels (Fig. 2d and 2f) . The mean blood glucose level of islet cells and EPCs was significantly lower (10.4 ± 0.7 mmol / L vs. 20.6 ± 2.9 mmol / L, p <0.001) than islet cell alone. As a result of insulin immunofluorescent staining in the pancreas extracted from the transplantation groups, almost no islet cells were found. This indicates that the remaining beta cells in the pancreas did not contribute to diabetic recovery due to regeneration, indicating that diabetic recovery was achieved by the transplanted islet cells. There was a significant difference in the time to reach normal blood glucose (17.6 ± 3.1 days versus 9.8 ± 1.4 days, p <0.05) between islet cell transplantation group and islet cell and early-EPC group. The cumulative percentage of normal glucose uptake over time was also higher in islet cell and early-EPC co-implanted group (Fig. 2g, P <0.05). After transplantation, body weight decreased in all groups, but the islet-cell and early-EPC transplantation groups were significantly increased over time compared to the islet-only transplantation group. EPC alone and non - grafted diabetic group failed to maintain blood glucose levels and were eventually euthanized by excessive weight loss. EPC (non-endothelial progenitor cells) from bone marrow were also examined for the ability to regulate blood glucose levels when they were co-transplanted with islet cells. As a result, islet cell and non-EPC co- (Fig. 2E).

췌도세포Islet cell 단독이식 보다Than single transplant 향상된 기능 Enhancements

당부하검사(Intraperitoneal glucose tolerance tests, IPGTT)는 생체 내에서 이식된 췌도세포의 기능을 조사하기 위해 실행을 하였다. 이식 후, 14일 및 28일째에 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식군이 췌도세포 단독이식군과 비교하여 포도당 부하 후 개선된 혈당변화를 보였으며, 모든 시간 구간에서 유의한 차이를 보였다(도 3a). 또한 당부하검사에서의 혈당 커브의 영역값(value of the area under the glucose curve, AUGglu)은 췌도세포 단독이식군에 비해 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식군에서 유의성 있게 적었다(p < 0.01, 도 3b). 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식군에서의 나아진 혈당 조절 현상이 이식된 췌도세포로부터 인슐린 생성이 증가했기 때문인지를 확인해 보았다. 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식군은 공복에서의 혈청 속 마우스 인슐린의 농도가 췌도세포 단독이식군과 비교 했을 때 유의적으로 높았다(0분, p<0.05; 30분 p<0.01). 이러한 결과는 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식을 통해 췌도세포 단독군보다 향상된 기능을 얻을 수 있음을 보여 주고 있다(도 3c).
Intraperitoneal glucose tolerance tests (IPGTT) were performed to investigate the function of transplanted islet cells in vivo. On the 14th and 28th day after transplantation, the islet cell and early-EPC co-transplantation group showed an improved blood glucose change after glucose loading compared with the islet cell transplantation group, and there was a significant difference at all time intervals 3a). In addition, the value of the area of the glucose curve (AUG glu ) in the glucose tolerance test was significantly lower in islet cell and early-EPC transplantation group than islet transplantation group ( p <0.01 , Fig. 3b). We examined whether the improved glycemic control of islet cells and early-EPC transplantation was due to increased insulin production from transplanted islet cells. In islet cell and early-EPC transplantation group, serum insulin concentration in fasting serum was significantly higher than islet transplantation group (0 min, p <0.05; 30 min, p <0.01). These results show that the islet cell and the early-EPC joint transplantation can provide enhanced function than the islet cell alone group (Fig. 3c).

췌도의Islet 정상적인 형태 보존 및 혈관형성 Normal shape preservation and angiogenesis

혈관형성 정도를 평가하기 위해, 28일째 이식된 신장을 적출하였다. 먼저, 정착된 내분비(endocrine, 인슐린 염색 영역)와 비내분비(non-endocrine, 인슐린 염색 되지 않은 영역)영역을 평가 하였다. 이식된 GFP-췌도세포는 인슐린 염색 부분과 일치하기 때문에 GFP 부분을 내분비영역으로 평가하였다. 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식군은 내분비 영역과 비내분비영역에 있어서 췌도세포 단독군보다 유의성 있게 넓었으며, 정착된 내분비영역의 모양도 차이를 보였다. 공동이식군은 몇 개의 덩어리로 나누어져 있으며, 췌도세포 단독이식군은 느슨한 하나의 덩어리로 되어 있음이 관찰되었다(p < 0.05)(도 4a 및 도 4b). 또한, 공동이식군에서 글루카곤 양성 알파세포는 대부분 내분비 영역 주위에 분포를 하고 있으며, 이는 췌장의 췌도세포에서 알파세포가 위치한 것과 유사하였다(도 4c). 반면에 췌도세포 단독이식군에서 알파세포는 불규칙하게 분포함을 보였다. 그리고 두 군 간의 알파세포의 수도 유의성 있게 차이를 보였다(p < 0.01) (도 4d). 혈관 형성 밀도를 비교하기 위해서, 조직은 CD31 항체를 사용하였다. 혈관 밀도는 췌도세포 단독이식군보다 공동이식군에서 뚜렷하게 더 높았으며, 혈관은 내분비 영역 내와 주변에서 관찰 되었다(p < 0.01)(도 4e 및 도 4f). 또한 당부하검사에 의한 AUGglu는 인슐린 양성 영역(insulin-positive area) 및 혈관 밀도(vessel density)와 상관관계가 있음을 보였다. 이러한 데이터에서 췌도세포 및 조기-EPC 공동이식은 정착된 내분비세포의 모양 보존과 이식 후 혈관 형성과 췌도세포 정착을 향상 시킬 수 있음을 제시한다.
To assess the degree of angiogenesis, the kidneys were harvested at day 28. First, the endocrine and non-endocrine regions were evaluated. Since the transplanted GFP-islet cells corresponded to the insulin staining portion, the GFP portion was evaluated as the endocrine region. Islet cells and early-EPCs were significantly larger in the endocrine and non-endocrine regions than in the islet cells alone, and the shapes of the endocrine regions were also different. The co-transplant group was divided into several lumps, and the islet-only transplant group was found to be a loose lump ( p < 0.05) (Figs. 4A and 4B). In addition, glucagon-positive alpha cells were mostly distributed around the endocrine region in the co-transplantation group, similar to the location of alpha cells in pancreatic islet cells (Fig. 4c). On the other hand, alpha - cells were irregularly distributed in the islet transplantation group. There was a significant difference in the number of alpha cells between the two groups ( p <0.01) (Fig. 4d). To compare angiogenic density, tissues used CD31 antibody. Vessel density was significantly higher in the co-transplant group than in the islet transplant alone group, and blood vessels were observed in the endocrine area and in the periphery (p <0.01) (Figs. 4E and 4F). In addition, AUG glu induced by glucose tolerance test showed correlation with insulin-positive area and vessel density. These data suggest that pancreatic islet cells and early-EPC joint transplantation can improve the preservation of the shape of established endocrine cells and post-transplantation angiogenesis and islet cell fixation.

신생 혈관 New vessel 형성능의Formative 향상 Improving

췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식은 정착된 췌도세포로부터의 혈관형성이 향상됨을 보여주었다. 하지만 수여자로부터 유래한 혈관이 어느 정도 기여하는지 알 수가 없었다. 그래서 수여자 유래한 혈관형성을 쉽게 확인을 하기 위해서, GFP-Tg 마우스를 수여자로 사용하였다. 이식 후, 14일 및 28일째 조직을 항-CD31 항체 및 항-GFP 항체로 염색하였다. CD31에 대한 염색(정착된 영역 전체의 혈관을 염색)에서, 혈관 밀도는 췌도세포 및 조기-EPC의 공동이식군이 췌도세포 단독이식군에 비해서 뚜렷하게 더 높았으며(p < 0.01), 수여자 유래 혈관의 밀도 (CD31+/GFP+) 역시 췌도세포+EPC 군에서 증가됨을 보였다(p < 0.05)(도 5b 및 도 5c). 하지만 수여자 유래 혈관 밀도는 모든 CD31 양성 혈관의 40% 미만을 차지하였다. 이러한 결과는 혈관 형성이 수여자 유래 혈관보다는 주로 공여자 유래 혈관형성이 더 많은 부분을 차지하고 있음을 나타낸다.
Joint transplantation of islet cells and early-EPCs showed improved angiogenesis from established islet cells. However, we did not know how much blood vessels from the recipient contributed. Therefore, GFP-Tg mice were used as recipients for easy identification of recipient-derived blood vessels. After transplantation, tissues were stained with anti-CD31 antibody and anti-GFP antibody on days 14 and 28. In the staining for CD31 (staining of vessels throughout the fixed area), vascular density was significantly higher in islet cell and early-EPC co-implanted group than in islet cell alone group ( p <0.01) The density of blood vessels (CD31 + / GFP +) also increased in the pancreatic cell + EPC group ( p <0.05) (Fig. 5b and Fig. 5c). However, donor-derived vascular density accounted for less than 40% of all CD31-positive vessels. These results indicate that angiogenesis is predominantly involved in donor - derived angiogenesis, rather than recipient - derived blood vessels.

신생혈관 형성의 촉진Promotion of neovascularization

공동 이식된 조기-EPC가 이식된 영역에 지속적으로 존재하는지, 존재한다면 그들의 기능은 무엇인지를 조사하였다. 이 실험을 위해서 GFP-Tg 유래 조기-EPC를 이용함으로써 이식된 부위에 존재 여부를 쉽게 확인 할 수 있었다. 이식된 GFP-조기-EPC는 내분비 영역 내 또는 주변에 분포함을 볼 수가 있었으며, 혈관에 끼어 있는 EPC도 관찰이 되었다(4.2± 0.79 GFP+/CD31+)(도 6b 및 도 6c). 때때로 GFP-조기-EPC는 신장피질 내에서도 관찰 되었다. 이식된 조기-EPC는 인슐린 염색이 되지 않았으며, 이는 인슐린 분비세포로 분화 되지 않음을 나타낸다. 이식 후 잔존하는 조기-EPC는 VEGF을 발현함을 보여주었다(도 6d). 이러한 결과는 공동 이식된 조기-EPC는 파라크린 효과와 직접적인 혈관형성 참여 (incorporation) 기전 모두에 의해 이식된 부위에 혈관형성을 향상 시킬 수 있음을 제시한다.
EPCs were continuously present in the transplanted area and, if present, their function. For this experiment, the presence of GFP-Tg-derived early-EPCs in the transplanted area was readily ascertained. The transplanted GFP-early-EPC was found to be present in or around the endocrine region and EPCs in the blood vessels were observed (4.2 +/- 0.79 GFP + / CD31 +) (Figures 6b and 6c). Sometimes GFP-early-EPC was also observed in the kidney cortex. The transplanted early-EPCs did not undergo insulin staining, indicating that they did not differentiate into insulin-secreting cells. EPC remaining after transplantation showed expression of VEGF (Fig. 6d). These results suggest that co-implanted early-EPC can enhance angiogenesis at the transplanted site by both the paracrine effect and the direct mechanism of angiogenic incorporation.

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13. Siatskas C, Payne NL, Short MA, Bernard CC. A consensus statement addressing mesenchymal stem cell transplantation for multiple sclerosis: it's time !. Stem Cell Rev 2006 6: 500-506.

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

Claims (15)

다음 단계를 포함하는 췌도세포 이식을 위한 세포이식물의 제조방법:
(a) 포유동물의 조기-내피전구세포(early-Endothelial Progenitor Cells)를 배양하는 단계;
(b) 포유동물의 췌도세포(Islet Cells)를 배양하는 단계; 및
(c) 상기 배양된 조기-내피전구세포 및 췌도세포를 혼합하여 세포이식물을 제조하는 단계.
A method for producing a plant cell for an islet cell transplantation comprising the steps of:
(a) culturing mammalian early-endothelial progenitor cells;
(b) culturing mammalian islet cells (Islet Cells); And
(c) mixing the cultured pre-endothelial progenitor cells and the islet cells to prepare a cell plant.
제 1 항에 있어서, 상기 포유동물은 인간, 소, 말, 돼지, 염소, 개, 고양이, 닭, 마우스, 랫트, 래빗 또는 기니피그인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the mammal is a human, a bovine, a horse, a pig, a goat, a dog, a cat, a chicken, a mouse, a rat, a rabbit or a guinea pig.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 조기-내피전구세포는 골수 유래인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the pre-endothelial progenitor cells of step (a) are derived from bone marrow.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 조기-내피전구세포는 방추형(spindle-shaped)인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the pre-endothelial progenitor cells of step (a) are spindle-shaped.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 조기-내피전구세포는 CD106, CD31, Flk-1, eNOS, vWF 및 VE-cadherin을 발현하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. The method of claim 1, wherein the pre-endothelial progenitor cells of step (a) express CD106, CD31, Flk-1, eNOS, vWF and VE-cadherin.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 조기-내피전구세포는 CD11b, CD45, CD34 및 Sca-1을 발현하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the pre-endothelial progenitor cells of step (a) express CD11b, CD45, CD34 and Sca-1.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 조기-내피전구세포는 DiⅠ-ac-LDL 흡수능 및 BS-1 렉틴(lectin) 결합능을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the pre-endothelial progenitor cells of step (a) have DiI-ac-LDL absorption capacity and BS-1 lectin binding capacity.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 조기-내피전구세포는 5-12일 배양하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the pre-endothelial progenitor cells of step (a) are cultured for 5-12 days.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)의 췌도세포는 16-24시간 배양하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the islet cells of step (b) are cultured for 16-24 hours.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (c)의 세포이식물은 조기-내피전구세포 및 췌도세포의 세포 혼합비가 1000:1 내지 10000:1의 세포수인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method according to claim 1, wherein the cell plant of step (c) is a cell population of early-endothelial progenitor cells and an islet cell mixture of 1000: 1 to 10000: 1.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (c)의 혼합은 이식 직전에 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the mixing of step (c) is performed immediately prior to implantation.
제 1 항에 있어서, 상기 세포이식물은 췌도세포 단독 세포이식물과 비교하여 1.5 내지 3.0 배의 정상 혈당 도달능을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method according to claim 1, wherein the plant cell has a normal glucose uptake capacity of 1.5 to 3.0 times as much as an islet cell alone.
제 1 항에 있어서, 상기 세포이식물은 췌도세포 단독 세포이식물과 비교하여 2 내지 3 배의 혈관 생성능을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method according to claim 1, wherein the plant cell has an angiogenesis ability of 2 to 3 times as much as an islet cell of an islet cell.
상기 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 췌도세포 이식을 위한 치료용 세포이식물.
A therapeutic cell plant for the transplantation of an islet cell produced by the method of any one of claims 1 to 13.
상기 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 세포이식물을 포함하는 당뇨병 개선, 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.13. A pharmaceutical composition for improving, preventing or treating diabetes comprising a cell plant produced by the method of any one of claims 1 to 13.
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