KR101586036B1 - Method of drug loading in cell-derived membrane vesicles by engineering parent cells with membrane fusogenic liposomes and drug delivery method using thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세포막결합성 리포좀(membrane fusogenic liposome; MFL)을 이용하여 제조된 약물이 포접된 세포막성 소포, 이 세포막성 소포의 제조방법 및 이 세포막성 소포를 이용한 약물전달 방법에 관한 것으로, 구체적으로, 본 발명의 세포막성 소포는 친수성 약물과 소수성 약물을 동시에 포접할 수 있으며, 세포에서 분리된 세포막성 소포이므로 주변 세포에 좀더 효율적이고 선택적인 약물 전달을 가능하도록 할 뿐만 아니라, 생체에서 기원한 나노재료로 안전하고, 세포막성 소포에 직접 약물을 봉입시키는 단계가 불필요함으로써, 상기 세포막성 소포는 세포막성 소포가 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 다양한 암 및 퇴행성 질환의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a cell membrane vesicle encapsulated with a drug prepared using membrane fusogenic liposome (MFL), a method for producing the cell membrane vesicle and a drug delivery method using the cell membrane vesicle, , The cell membrane vesicle of the present invention can simultaneously encapsulate a hydrophilic drug and a hydrophobic drug, and it is a cell membrane vesicle isolated from a cell, so as to enable more efficient and selective drug delivery to peripheral cells, Because of the safety of the material and the step of enclosing the drug directly in the cell membrane vesicle, there is no need for the cell membrane vesicle to be useful for the prevention and treatment of various cancer and degenerative diseases known to play an important role in cell membrane vesicles.

Description

세포막결합성 리포좀에 의한 세포변형을 통하여 세포막성 소포에 약물을 포접하는 방법 및 이를 이용한 약물의 전달 방법{Method of drug loading in cell-derived membrane vesicles by engineering parent cells with membrane fusogenic liposomes and drug delivery method using thereof}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of delivering a drug to a cell membrane vesicle through cell deformation by cell membrane-bound liposomes and a method of delivering a drug using the cell membrane-bound vesicles thereof}

본 발명은 세포막결합성 리포좀(membrane fusogenic liposome; MFL)을 이용하여 세포로 전달된 약물이 그 세포로부터 분비되는 세포막성 소포에 자연스럽게 탑재되는 원리를 이용한 것으로 약물이 포접된 세포막성 소포 제조방법 및 이 세포막성 소포를 이용한 약물전달 방법에 관한 것이다.
The present invention is based on the principle that a drug delivered to a cell using a membrane fusogenic liposome (MFL) is naturally mounted on a cell membrane vesicle secreted from the cell, and a method for preparing a cell membrane vesicle encapsulating a drug and To a method of drug delivery using cell membrane vesicles.

세포막성 소포는 여러 종류의 세포들로부터 분비되는 세포막 구조의 작은 소낭이다. 세포막성 소포의 직경은 대략 30-500 nm인 것으로 보고되어 있다. 세포막성 소포 중 하나인 엑소좀은 전자 현미경을 통한 연구에서 원형질막으로부터 직접 떨어져 나가는 것이 아니라 다낭체(multivesicular bodies, MVBs)라고 불리는 세포내 특정 구획에서 기원하며 세포 밖으로 방출 또는 분비되는 것으로 관찰되었다. 즉, 다낭체와 원형질막의 융합이 일어나면, 그러한 소낭들은 세포 밖 환경으로 방출되는데, 이것을 엑소좀이라고 부른다. 또한 이러한 엑소좀 뿐만 아니라 세포막이 직접 도출되어 생성되는 마이크로소포(microvesicle)도 세포막성 소포중 하나이다. 세포막 이러한 세포막성 소포가 어떤 분자적 기작에 의해 만들어지는지 확실히 밝혀진 바가 없으나, 적혈구 세포뿐만 아니라, B-림프구, T-림프구, 수지상 세포, 혈소판, 대식 세포 등을 포함한 다양한 종류의 면역 세포들과 종양 세포 등도 살아 있는 상태에서 세포막성 소포를 생산하여 분비한다고 알려져 있다. 세포막성 소포는 정상 상태 및 병적 상태, 이 두 가지 모든 상태 하에서 다수의 다른 세포 유형으로부터 분리되어 방출된다고 알려져 있다. 또한, 세포막성 소포에는 면역학적으로 중요한 단백질인 주조직접합체(Major histocompatibility, MHC)와 열충격단백질(heat shock protein, HSP) 등을 포함하고 있다고 알려져 있다.
Cellular vesicle is a small vesicle of cell membrane structure that is secreted from various kinds of cells. The diameter of the cell membrane vesicles is reported to be approximately 30-500 nm. One of the cell membrane vesicles, exosomes, was observed not to be removed directly from the plasma membrane in electron microscopic studies but to be released or secreted out of the cell, originating from specific compartments, called multivesicular bodies (MVBs). That is, when fusions between the polycapellum and the plasma membrane occur, such vesicles are released into the extracellular environment, which is called exosomes. In addition to these exosomes, microvesicles, which are formed by direct extraction of cell membranes, are also one of the vesicular membranes. Cell membrane It has not been clear what kind of molecular mechanism this cell membrane vesicle is made. However, it is not clear whether the cell membrane is involved in various kinds of immune cells including B-lymphocytes, T-lymphocytes, dendritic cells, platelets, macrophages, Cells are also known to produce and secrete vesicular vesicles in a live state. Cellular vesicles are known to be released from many different cell types under both normal and pathological conditions, both of which are known. Cellular vesicles are also known to contain major histocompatibility (MHC) proteins and heat shock proteins (HSP), which are immunologically important proteins.

세포막성 소포는 암 발달에 있어서 중요한 역할을 담당하고 세포막성 소포의 생물학적 분자들의 운반은 면역 회피, 혈관생성 및 암 전이에 기여하기 때문에 암 분야에서 세포막성 소포와 관련된 연구는 활발히 진행되고 있다. 세포막성 소포를 매개로 한 siRNA 치료법은 알츠하이머 질환에 적용되어, 60%의 전사 억제 및 62%의 번역 억제 효과율을 나타낸 바가 보고되었다(Alvarez-Erviti et al., Nat Biotechnol, 2011). 세포에서 분리된 세포막성 소포를 커큐민(curcumin)과 혼합함으로써, 세포막성 소포 내에 캡슐화된 커큐민의 경우 세포막성 소포 내에 존재하지 않을 경우보다 긴 순환기를 나타내었다. 리포 다당류(lipopolysaccharid LPS)에 의한 패혈성 쇼크 마우스 모델에서 치료 효과를 보였다(Sun D et al., Molecular therapy, 2010). Cellular vesicles play an important role in cancer development, and transport of biological molecules of vesicular vesicles contributes to immune avoidance, angiogenesis and cancer metastasis, and studies related to cell membrane vesicles in the cancer field are actively under way. Cellular vesicle-mediated siRNA therapy has been applied to Alzheimer's disease and has been reported to exhibit 60% transcriptional inhibition and 62% translation inhibition (Alvarez-Erviti et al., Nat Biotechnol, 2011). By mixing the cell membrane vesicles isolated from the cells with curcumin, the curcumin encapsulated within the cell membrane vesicles exhibited a longer cycling period than when they were not present in the cell membrane vesicles. (Sun D et al., Molecular therapy, 2010). Lipopolysaccharide LPS has been shown to be effective in the septic shock mouse model.

이에 생체 내 이중지질막 구조로 이루어진 세포막성 소포에 약물을 포접시키고자 노력해왔는데, 지금까지는 세포로부터 세포막성 소포를 분리하고, 이 분리된 세포막성 소포에 생체 외(ex vivo)에서 약물을 포접시키는 방법이 보고되었으나, 세포막성 소포 표면에 약물이 포접됨으로써 아직까지 응집현상(aggregation)이 일어나 초원심분리시 침전이 생겨 세포막성 소포를 분리하기가 어렵고, 단백질 또는 세포막성 소포의 구조 손상이 일어나며, 친수성 및 소수성 약물의 동시 포접 불가능하다는 여러 가지 한계점이 존재하였다. 이에 본 발명자들은 분리된 세포막성 소포에 약물을 포접시키는 것이 아니고, 세포내부에서 자연스럽게 약물이 포접된 세포막성 소포를 분리시켜 수집함으로써 세포막성 소포 응집현상을 방지하고 세포막성 소포 고유의 성질을 그대로 유지한 채 약물을 탐재시키는 방법을 고안하게 되었다.
Thus, efforts have been made to encapsulate the drug in cell membrane vesicles composed of a biomolecular dual lipid membrane structure. Up to now, cell membrane vesicles have been isolated from the cells, and in vivo ex vivo drug adsorption However, since the drug is encapsulated on the surface of the cell membrane vesicles, agglutination is still caused and the cell membrane vesicle is difficult to separate due to sedimentation during ultracentrifugation, the structure of the protein or cell membrane is damaged, And the impossibility of simultaneous inclusion of hydrophobic drugs. Therefore, the present inventors not only encapsulate the drug in the separated cell membrane vesicles but also collect the cell membrane vesicles naturally contained in the cells inside the cell to collect the cell membrane vesicles and prevent the cell membrane vesicle aggregation phenomenon, I have come up with a way to probe the drug.

이에, 본 발명자들은 세포에서 분비되는 세포막성 소포(엑소좀을 포함한 세포로부터 분비되는 세포막으로 구성된 모든 소포)에 약물을 함유시키기 위한 새로운 방법을 개발하고자 세포막결합성 리포좀(membrane fusogenic liposomes; MFLs)을 이용하여 친수성 약물을 세포질로 소수성 약물을 세포막으로 전달하게 된다면 이렇게 전달된 두가지 약물들이 세포내에서 자연스럽게 세포막성소포의 내부 및 막에각각 포접될 것으로 예측하고 실험을 진행하였다. 그 결과, 친수성 또는 소수성 약물을 함유하는 세포막결합성 리포좀을 세포에 처리함으로써 처리된 세포에서 친수성 또는 소수성 약물을 함유하는 세포막성 소포가 분비됨을 확인하였다. 이와 같이 하여 제조된 세포막성 소포는 생체에서 기원되어 안전성이 확보되고, 소수성 제제 및 친수성 약물을 동시에 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 세포막성 소포를 분리한 후 약물을 포접시키는 방법과 달리, 세포막성 소포의 외부 단백질에 손상을 입힐 우려가 적고, 생체안전한 리포좀을 이용하므로 생체 내 실험이나 임상에도 적용이 보다 용이하게 되었다. 본 발명의 약물을 포접한 세포막성 소포는 원발병소 및 전이병소를 효과적으로 치료할 수 있음으로써 세포막성 소포가 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 다양한 질환에 효과적으로 사용될 수 있다.
Accordingly, the present inventors have developed membrane fusogenic liposomes (MFLs) in order to develop a new method for containing a drug in cell membrane vesicles (all vesicles composed of cell membranes secreted from cells including exosome) It is expected that the two drugs delivered in this way will naturally encapsulate the inside of the cell membrane and the membrane, respectively, if the hydrophilic drug is transferred to the cytoplasm and the hydrophobic drug is transferred to the cell membrane. As a result, it was confirmed that cell membrane vesicles containing hydrophilic or hydrophobic drugs were secreted from the treated cells by treating the cells with cell membrane-binding liposomes containing hydrophilic or hydrophobic drugs. The cell membrane vesicles produced in this manner are originated from the living body to ensure safety, can simultaneously deliver the hydrophobic preparation and the hydrophilic drug, and unlike the conventional method in which the cell membrane vesicles are separated and the drug is encapsulated, And the use of biosafe liposomes makes it easier to apply in vivo experiments and clinical applications. The cell membrane vesicles encapsulating the drug of the present invention can effectively treat primary lesions and metastatic lesions and thus can be effectively used for various diseases known to play an important role in cell wall vesicles.

본 발명의 목적은 생체 내외에서 원하는 약물을 포접시킨 리포좀을 세포에 처리하여 세포로부터 약물이 포접된 세포막성 소포를 제공받는 것이다.An object of the present invention is to provide a cell membrane vesicle in which a drug is encapsulated from a cell by treating the cell with a liposome encapsulating a desired drug in and / or out of the living body.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 세포막성 소포를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a method for preparing said cell membrane vesicles.

본 발명의 또 다른 목적은 세포로부터 약물을 포접한 세포막성 소포를 방출시킬 수 있는 리포좀을 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a liposome capable of releasing a vesicular vesicle enveloped with a drug from a cell.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 리포좀 또는 세포막성 소포를 이용하는 약물전달 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a drug delivery method using the liposome or cell membrane vesicle.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 리포좀 또는 세포막성 소포를 포함하는 약물전달용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for drug delivery comprising the liposome or cell membrane vesicle.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 리포좀 또는 세포막성 소포를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the liposome or cell membrane vesicle.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 리포좀 또는 세포막성 소포를 포함하는 항생제를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide antibiotics comprising the liposomes or cell membrane vesicles.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 리포좀 또는 세포막성 소포를 포함하는 광민감제를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a photosensitizing agent comprising the liposome or a cell membrane vesicle.

상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 In order to solve the above object,

1) 이중지질막으로 구성되며, 이중지질막에는 소수성 약물, 이중지질막 내부에는 친수성 약물을 포접하며 세포막에 융합하여 상기 소수성 약물 또는 친수성 약물을 포접하는 세포막성 소포를 분비시키는 리포좀(liposome)을 제조하는 단계;1) preparing a liposome which is composed of a double lipid membrane and which encapsulates a hydrophobic drug in the lipid membrane and a hydrophilic drug in the lipid membrane and fuses with the cell membrane to secrete the hydrophobic drug or a cell membrane vesicle encapsulating the hydrophilic drug ;

2) 단계 1)의 리포좀을 세포에 처리하여 세포로부터 세포막성 소포를 방출시키는 단계; 및2) treating the cells with the liposomes of step 1) to release the cell membrane vesicles from the cells; And

3) 단계 2)에서 방출된 세포막성 소포를 수집하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 약물이 함유된 세포막성 소포의 제조방법을 제공한다.And 3) collecting the cell membrane vesicles released in step 2). ≪ Desc / Clms Page number 2 >

또한, 본 발명은 이중지질막으로 구성되며, 이중지질막에는 소수성 약물, 이중지질막 내부에는 친수성 약물을 포접하며 세포막에 융합하여 상기 소수성 약물 또는 친수성 약물을 포접하는 세포막성 소포를 분비시키는 것을 특징으로 하는 리포좀을 제공한다.The present invention also provides a liposome composition comprising a lipid membrane characterized by comprising a hydrophilic drug and a hydrophilic drug fused to a lipid membrane and a hydrophilic drug inside the lipid membrane to secrete the hydrophobic drug or a hydrophobic drug, .

또한, 본 발명은 이중지질막은 PEG 및 DOTAP가 결합된 지질로 구성되며, 친수성 또는 소수성 약물이 포접된 세포막결합성 리포좀(membrane fusogenic liposome; MFL)을 제공한다.In addition, the present invention provides a membrane lipid membrane (MFL) comprising lipid bound to PEG and DOTAP and encapsulating a hydrophilic or hydrophobic drug.

또한, 본 발명은 상기 리포좀 또는 상기 세포막성 소포를 포함하는 약물전달용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a drug delivery composition comprising the liposome or the cell membrane vesicle.

또한, 본 발명은 상기 리포좀 또는 상기 세포막성 소포를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.The present invention also provides a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the liposome or the cell membrane vesicle.

또한, 본 발명은 상기 리포좀 또는 상기 세포막성 소포를 포함하는 항생제를 제공한다.The present invention also provides an antibiotic comprising the liposome or the cell membrane vesicle.

아울러, 본 발명은 상기 리포좀 또는 상기 세포막성 소포를 포함하는 광민감제를 제공한다.
In addition, the present invention provides a photosensitizer comprising the liposome or the cell membrane vesicle.

본 발명의 세포막성 소포는 친수성 약물과 소수성 약물을 동시에 포접할 수 있으며, 세포에서 분리된 세포막성 소포(엑소좀)이므로 주변 세포에 좀더 효율적이고 선택적인 약물 전달을 가능하도록 할 뿐만 아니라, 생체에서 기원한 나노재료로 안전하고 세포막성 소포에 직접 약물을 봉입시키는 단계가 불필요함으로써, 상기 세포막성 소포는 세포막성 소포가 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 다양한 암 및 퇴행성 질환 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
Since the cell membrane vesicle of the present invention can simultaneously encapsulate a hydrophilic drug and a hydrophobic drug and is a cell membrane vesicle (exosome) isolated from a cell, not only it enables more efficient and selective drug delivery to peripheral cells, The cell membrane vesicles are useful for the treatment of various cancers and degenerative diseases which are known to play an important role in cell membrane vesicles, because it is safe with the originating nanomaterial and the step of enclosing the drug directly in the cell membrane vesicle is not necessary.

도 1은 B16F10, CT26, Hela 세포주에 DiI(적색)가 함유된 세포막결합성 리포좀(MFL), 비결합성 리포좀(NFL) 및 PLGA 나노입자(NP)를 각각 30 분 동안 처리한 다음 공초점 현미경으로 관찰(청색: hoechst로 염색된 세포핵)한 도이다.
도 2는 HeLa 세포에 세포막결합성 리포좀(MFL) 및 비결합성 리포좀(NFL)을 처리한 다음, 시행한 결합능 검사(fusion assay) 결과를 나타낸 도이다:
FD: R18 염료(dye)의 형광 증가량(세포막과 결합을 이루면서 형광이 증가함).
도 3은 세포막결합성 리포좀(MFL)은 세포막으로 전달하기 위해 이중지질막에 소수성 물질(Dil 또는 ZnPc)을 함유하고, 세포질 내로 전달하기 위해 상기 리포좀의 내부에 친수성 물질(칼세인; Calcein)을 포함하는 것을 설명한 도이다.
도 4는 Hela, B16F10, CT26 암세포주에서 Dil 및 칼세인을 함유하는 MFL 또는 NFL을 함께 넣고 30분 동안 배양한 다음, 세척한 세포에서 Dil 및 칼세인을 관찰한 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 처리한 리포좀의 종류와 상관없이 Hela, B16F10, CT26 암세포주에서 세포막성 소포의 양은 유사함을 나타낸 도이다.
도 6은 리포좀의 이중지질막에 포접된 Dil이 세포막성 소포로 전달된 효율을 확인한 도이다.
도 7은 리포좀 내부에 포접된 칼세인이 세포막성 소포로 전달된 효율을 확인한 도이다.
도 8은 세포막결합성 리포좀(MFL)을 처리한 Hela, B16F10, CT26 각각의 암세포주에서 세포막성 소포를 투과전자현미경(TEM)으로 확인한 도이다.
도 9는 세포막결합성 리포좀(MFL)을 처리한 Hela, B16F10, CT26 각각의 암세포주에서 세포막성 소포의 크기를 동적 광산란(dynamic light scattering)으로 측정한 결과, 세포막성 소포의 크기가 평균 80 내지 100 nm임을 확인한 도이다.
도 10은 Hela, B16F10, CT26 각각의 암세포주에 세포막결합성 리포좀(MFL) 처리 유무에 따른 세포막성 소포 단백질의 분포 경향을 쿠마시브릴리언트블루(Coomassie Brilliant Blue) 염색을 통해 확인한 도이다.
도 11은 세포막결합성 리포좀(MFL)을 처리한 Hela, B16F10, CT26 암세포에서 분리한 세포막성 소포에 대하여 엑소좀 특이적 단백질 CD63의 발현량을 웨스턴 블럿(western blot)으로 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 12는 Hela, B16F10 및 CT26 세포에 세포막결합성 리포좀(MFL), 비결합성 리포좀(NFL) 및 PLGA 나노입자(NP, Dil만을 함유)을 처리한 다음, 분리한 세포막성 소포(400 μg)에서의 DiI 형광 강도를 측정한 결과를 나타낸 도이다.
도 13은 DiI와 칼세인 형광물질이 포접된 세포막결합성 리포좀(MFL) 또는 비결합성 리포좀(NFL)을 30 분 동안 위쪽 필터에 있는 세포에 처리하고 세포와 반응하지 않은 리포좀들은 모두 제거한 후, 48 시간 동안 리포좀이 처리된 위쪽 세포로부터 방출되는 세포막성 소포들이 400 nm 구멍을 통하여 아래쪽 세포로 전달되는 것을 보여주는 것으로, 세포막결합성 리포좀에 의해 형광물질이 세포로 전달되면 이 세포가 방출하는 세포막성 소포에 의해 형광물질이 또 다른 세포로 전달됨을 보여주는 도이다.
도 14는 상기 도 13과 같은 방법으로 실시한 결과, 위쪽 필터의 배지 및 아래쪽 트랜스웰의 세포에서 리포좀(MFL 및 NFL)에 의해 전달된 물질(Dil 및 Calcein)에 대한 형광 강도를 비교한 도이다.
도 15는 Hela 세포에 세포막성 소포가 제거된 배지를 처리한 결과, 칼세인 또는 Dil 형광이 나타나지 않음을 나타낸 도이다.
도 16은 Hela, B16F10 및 CT26 세포에 광과민제(ZnPc)가 함유된 세포막결합성 리포좀(MFL) 및 비결합성 리포좀(NFL)을 처리한 다음 공초점 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 도이다.
도 17은 분리한 세포막성 소포(400 μg)에서 광과민제(ZnPc)의 형광 강도를 측정한 결과를 나타낸 도이다.
도 18은 ZnPc가 포접된 세포막결합성 리포좀(MFL) 또는 비결합성 리포좀(NFL)을 30 분 동안 위쪽 필터에 있는 세포에 처리하고 세포와 반응하지 않은 리포좀들은 모두 제거한 후, 48 시간 동안 리포좀이 처리된 위쪽 세포로부터 방출되는 세포막성 소포들이 400 nm 구멍을 통하여 아래쪽 세포로 전달되는 것을 보여주는 것으로, 세포막결합성 리포좀에 의해 ZnPc가 세포로 전달되면 이 세포가 방출하는 세포막성 소포에 의해 ZnPc가 또 다른 세포로 전달된 다음, 세포막성 소포에 의해 ZnPc가 전달된 아래쪽 트랜스웰에 있는 세포 전체에 대하여 5 분 동안 660 nm 레이저(laser source) 처리를 하여 상기 세포의 생존능을 확인하는 방법을 나타낸 도이다.
도 19는 상기 도 18과 같은 방법으로 실시한 결과, 위쪽 필터 및 아래쪽 트랜스웰의 세포에서 레이저 처리 유무에 따른 세포 생존율을 비교한 도이다.
도 20는 세모막결합성 리포좀에 의한 세포변형을 통하여 약물을 세포에서 분비하는 세포막성 소포에 자연적으로 포접하는 방법의 개략도를 보여주는 도이다.
Figure 1 shows that B16F10, CT26, cell membrane-binding liposomes (MFL), noncontiguous liposomes (NFL) and PLGA nanoparticles (NP) containing DiI (red) in the Hela cell line were each treated for 30 minutes, Observation (blue: hoechst stained nucleus) is the limit.
FIG. 2 is a graph showing the results of fusion assay of HeLa cells treated with cell membrane-bound liposomes (MFL) and non-synthetic liposomes (NFL)
FD: Increase in fluorescence of R18 dye (fluorescence increases with binding to cell membrane).
Figure 3 shows that a membrane-bound liposome (MFL) contains a hydrophobic substance (Dil or ZnPc) in the lipid bilayer for transferring to the cell membrane, and a hydrophilic substance (Calcein) is contained in the liposome for delivery into the cytoplasm Fig.
FIG. 4 is a graph showing the results of observing dil and calcein in washed cells after culturing for 30 minutes with MFL or NFL containing dil and calcein in Hela, B16F10, CT26 cancer cell lines.
Figure 5 shows that the amount of cell membrane vesicles in Hela, B16F10, CT26 cancer cell lines is similar regardless of the type of liposomes treated.
FIG. 6 is a view for confirming the efficiency of the transfer of the Dil encapsulated in the lipid bilayer lipid membrane into cell membrane vesicles.
FIG. 7 shows the efficiency of the delivery of calcein encapsulated in liposomes into cell membrane vesicles.
FIG. 8 shows TEM images of cell membrane vesicles in cancer cell lines of Hela, B16F10, and CT26 treated with cell membrane-binding liposomes (MFL).
FIG. 9 shows the results of dynamic light scattering measurement of the cell membrane vesicle size in cancer cell lines of Hela, B16F10, and CT26 treated with cell membrane-bound liposomes (MFL) 100 nm, respectively.
FIG. 10 shows the distribution patterns of cell membrane vesicle proteins according to presence or absence of cell membrane-binding liposome (MFL) treatment in tumor cells of Hela, B16F10 and CT26, respectively, by Coomassie Brilliant Blue staining.
11 shows the results of western blot analysis of the expression level of exo-specific protein CD63 on cell membrane vesicles isolated from Hela, B16F10, CT26 cancer cells treated with cell membrane-bound liposomes (MFL) .
Figure 12 shows that Hela, B16F10 and CT26 cells were treated with cell membrane-bound liposomes (MFL), non-lytic liposomes (NFL) and PLGA nanoparticles (NP, containing only Dil) ≪ tb > DiI < tb > fluorescence intensity < SEP >
FIG. 13 shows that the cells in the upper filter were treated with the cell membrane-bound liposomes (MFL) or non-synthetic liposomes (NFL) encapsulating DiI and calcein fluorescent material for 30 minutes, and all of the cells and unreacted liposomes were removed, The results show that the cell membrane vesicles released from the liposome-treated upper cell are transported to the lower cell through the 400 nm hole. When the cell membrane-bound liposome transfers the fluorescent substance to the cell, And the fluorescent substance is transferred to another cell.
FIG. 14 is a graph comparing fluorescence intensities to substances (Dil and Calcein) delivered by the liposomes (MFL and NFL) in the culture medium of the upper filter and the cells of the lower transwell as a result of the same method as shown in FIG.
Fig. 15 shows that Hela cells were treated with media from which cell membrane vesicles had been removed, indicating that neither calcine nor Dil fluorescence was observed.
FIG. 16 is a graph showing the results of treatment with cell membrane-binding liposomes (MFL) and non-synthetic liposomes (NFL) containing photosensitizer (ZnPc) in Hela, B16F10 and CT26 cells and observation with a confocal microscope.
17 is a graph showing the result of measuring the fluorescence intensity of a photosensitizer (ZnPc) in the separated cell membrane vesicles (400 μg).
FIG. 18 shows the results of treatment of cells in the upper filter for 30 minutes with membrane-bound liposomes (MFL) or non-synthetic liposomes (NFL) encapsulated with ZnPc and removing the cells and unreacted liposomes, followed by treatment with liposomes And the cell membrane vesicles released from the upper cell are transferred to the lower cell through the 400 nm hole. When the ZnPc is transferred to the cell by the cell membrane-binding liposome, And then the whole cells in the lower transwell where ZnPc was delivered by the cell membrane vesicles were treated with a laser source of 660 nm for 5 minutes to confirm the viability of the cells.
FIG. 19 is a graph comparing cell survival rates with and without laser treatment in the cells of the upper filter and the lower transwell as a result of the same method as shown in FIG. 18.
20 is a schematic diagram of a method of naturally encapsulating a cell membrane vesicle secreted from a cell through cell deformation by a three membrane-bound liposome.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 약물이 포접된 세포막성 소포(membrane vesicle), 구체적으로 엑소좀(exosome)을 제공한다.The present invention provides a membrane vesicle encapsulating a drug, specifically an exosome.

본 발명의 세포막성 소포는 세포막으로부터 분비된 것이므로 세포막의 이중지질층으로 구성되어 있다.Since the cell membrane vesicle of the present invention is secreted from the cell membrane, it is composed of a double lipid layer of the cell membrane.

본 발명의 리포좀(liposome)은 세포의 이중지질막으로 구성되며, 이중지질막 내부에는 소수성 약물, 이중지질막 내부에는 친수성 약물을 포접하며, 세포막에 융합하여 상기 소수성 약물 또는 친수성 약물을 포접하는 세포막성 소포를 분비시킬 수 있다.The liposome of the present invention is composed of a double lipid membrane of a cell. The liposome includes a hydrophobic drug inside the lipid membrane and a hydrophilic drug inside the lipid membrane. The liposome fuses with the cell membrane to form a cell membrane vesicle covering the hydrophobic drug or the hydrophilic drug. Can secrete.

리포좀의 이중지질막은 세포의 이중지질막과 유사한 성분으로 구성되고, 구체적으로 기본 지질(base lipid) 및 PEG(polyethylene glycol; 폴리에틸렌 글리콜)가 결합된 지질로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The lipid bilayer lipid membrane is composed of components similar to the lipid bilayer of cells, and is preferably composed of a lipid having a base lipid and a polyethylene glycol (PEG) bonded thereto, but is not limited thereto.

따라서 본 발명의 세포막성 소포는 친수성 약물 또는 소수성 약물을 포접할 수 있고, 생체 내에 존재하는 이중지질막 구조로서 합성 리포좀에서 일어나는 응집현상이 일어나지 않는 장점이 있다.Therefore, the cell membrane vesicle of the present invention is capable of encapsulating a hydrophilic drug or a hydrophobic drug and has a dual lipid membrane structure existing in vivo, so that there is no coagulation phenomenon occurring in a synthetic liposome.

상기 세포막성 소포는 생체 내 물질이므로 합성된 리포좀에 비하여 생체 내에서 응집이 일어나지 아니하고, 세포의 세포내식작용(endocytosis)에 의해 세포 내로 쉽게 들어가므로 세포 내로의 약물전달을 용이하게 할 수 있다.Since the cell membrane vesicle is a substance in vivo, aggregation does not occur in vivo as compared with the synthesized liposome, and it easily enters the cell by intracellular endocytosis of the cell, thereby facilitating drug delivery into the cell.

또한 세포막성 소포의 불규칙한 확산이나 순환에 의해 이동하는 것이 아니라 특정한 목적과 표적을 향해 이동시킬 수 있다(Peinado et al., Nature medicine, 2012; Zhu et al., Small, 2012; Mittelbrunn et al., Nature communications, 2011).(Peinado et al., Nature medicine, 2012; Zhu et al., Small, 2012; Mittelbrunn et al., 2002), but also to move towards specific targets and targets rather than moving by irregular diffusion or circulation of cell- Nature communications, 2011).

세포막성 소포의 크기는 80 내지 100 mm인 것이 바람직하나(도 9 참조), 이에 한정되지 않는다.The size of the cell membrane vesicle is preferably 80 to 100 mm (see FIG. 9), but is not limited thereto.

상기 세포막성 소포는 친수성 약물이나 소수성 약물을 각각, 또는 동시에 포접시킬 수 있다.The cell membrane vesicles may encapsulate a hydrophilic drug or a hydrophobic drug, respectively, or simultaneously.

상기 세포막성 소포는 공지의 방법에 의하여 세포막성 소포 특수 타겟 조직이나 세포로 이동시킬 수 있다.The cell membrane vesicles can be transferred to cell membrane vesicular target tissues or cells by known methods.

상기 친수성 약물 또는 소수성 약물은 세포막 염료, 광과민제(photosensitiser), 항암제, 항생제(antibiotics)인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The hydrophilic drug or the hydrophobic drug is preferably a cell membrane dye, a photosensitiser, an anti-cancer agent, or antibiotics, but is not limited thereto.

상기 항암제는 칼세인(Calcein), 젬시타빈(gemcitabine), 부술판(Busulfan), 클로람부실(Chlorambucil), 시클로포스파미드(Cyclophosphamide), 멜파란(Melphalan), 시스플라틴(Cisplatin), 이포스파미드(Ifosfamide), 시타라빈(Cytarabine), 5-플루오로우라실(5-FU), 메토트렉세이트(Methotrexate; MTX), 다우노루비신(Daunorubicin), 아드리아마이신(Adriamycin), 빈블라스틴(Vinblastine), 빈크리스틴(Vincristine), 빈데신(Vindesine), 프로카바진(Procarbazine), 타목시펜(Tamoxifen), 메게스테롤 아세테이트(Megesterol acetate), 플루타미드(Flutamide) 및 고세렐린 아세테이트(Gosereline acetate, Zoladex)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The anticancer agent may be selected from the group consisting of Calcein, gemcitabine, Busulfan, Chlorambucil, Cyclophosphamide, Melphalan, Cisplatin, (6-fluorouracil (5-FU), methotrexate (MTX), daunorubicin, adriamycin, vinblastine, vincristine, From the group consisting of Vincristine, Vindesine, Procarbazine, Tamoxifen, Megesterol acetate, Flutamide and Gosereline acetate (Zoladex) But it is not limited thereto.

상기 암은 폐암, 고환암, 방광암, 전립선암, 유방암, 난소암, 자궁경부암, 췌장암, 피부암, 위암 및 간암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The cancer is preferably selected from the group consisting of lung cancer, testicular cancer, bladder cancer, prostate cancer, breast cancer, ovarian cancer, cervical cancer, pancreatic cancer, skin cancer, gastric cancer and liver cancer.

상기 항생제는 페니실린(penicillin)계 항생제, 세팔로스포린(cephalosporine)계 항생제, 마크로라이드(macrolide)계 항생제, 테트라시클린(tetracycline)계 항생제, 퀘놀론(quinolone)계 항생제, 항히스타민제, 항균제, 클린다마이신(clindamycin), 메트로니다졸(metronidazole), 클로람페니콜(chloramphenicol), 악티노마이신-D(Actinomycin-D), 블레오마이신(Bleomycin) 및 미토마이신-C(Mitomycin-C)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
The antibiotic may be selected from the group consisting of penicillin antibiotics, cephalosporine antibiotics, macrolide antibiotics, tetracycline antibiotics, quinolone antibiotics, antihistamines, which is any one selected from the group consisting of clindamycin, metronidazole, chloramphenicol, Actinomycin-D, Bleomycin and mitomycin-C But is not limited thereto.

또한, 본 발명은 하기 단계로 구성되는 약물이 함유된 세포막성 소포의 제조방법을 제공한다:The present invention also provides a method for preparing a drug-containing cell membrane vesicle comprising the steps of:

1) 이중지질막으로 구성되며, 이중지질막에는 소수성 약물, 이중지질막 내부에는 친수성 약물을 포접하며 세포막에 융합하여 상기 소수성 약물 또는 친수성 약물을 포접하는 세포막성 소포를 분비시키는 리포좀을 제조하는 단계;1) preparing a liposome which is composed of a double lipid membrane and which encapsulates a hydrophobic drug in the lipid membrane and a hydrophilic drug in the lipid bilayer and fuses with the cell membrane to secrete the hydrophobic drug or a cell membrane vesicle covering the hydrophilic drug;

2) 단계 1)의 리포좀을 세포에 처리하여 세포로부터 세포막성 소포를 방출시키는 단계; 및2) treating the cells with the liposomes of step 1) to release the cell membrane vesicles from the cells; And

3) 단계 2)에서 방출된 세포막성 소포를 수집하는 단계.3) collecting the cell membrane vesicles released in step 2).

리포좀은 세포내식작용에 의해 세포 내부로 들어가게 됨으로써, 포접된 약물을 전달하게 된다.The liposomes enter the cell by intracellular phagocytosis, thereby delivering the encapsulated drug.

본 발명의 리포좀은 세포 내부로 들어가지 못하고 세포막에 결합된다.The liposomes of the present invention can not enter into cells and bind to cell membranes.

상기 이중지질막은 기본 지질 및 PEG가 결합된 지질로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.Preferably, the dual lipid membrane is composed of a lipid to which a basic lipid and PEG are bonded, but is not limited thereto.

본 발명의 기본 지질은 세포막과 동일한 성분으로 구성되어 있으며, 포스파티딜콜린(phosphatidicolin) 및 포스포에탄올아민(phosphoethanolamine) 계열의 모든 인지질로 구성된 군으로부터 하나 이상의 인지질로 구성된 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The basic lipid of the present invention is composed of the same components as the cell membrane, and is preferably composed of at least one phospholipid from the group consisting of phosphatidicolin and phosphoethanolamine phospholipids, but is not limited thereto.

본 발명의 PEG는 시판되는 것을 사용할 수 있으며, 말단이 메톡시기(methoxy group)로 구성되고, 사슬(chain)의 길이가 2,000인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 일반적으로 리포좀을 페길화(PEGylation)하는 경우, RES의 식균세포에 의한 파괴를 방지하는 효과를 가져와 혈액 내 체류시간을 증가시키는 장점을 갖는다.The PEG of the present invention can be a commercially available one, and it is preferable that the terminal is composed of a methoxy group and the chain has a length of 2,000, but the present invention is not limited thereto. Generally, when the liposomes are PEGylated, they have the effect of preventing the RES from being destroyed by the phagocytic cells and increasing the residence time in the blood.

상기 기본 지질 및 PEG가 결합된 지질은 50 내지 80 중량부 및 1 내지 20 중량부인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The base lipid and the lipid to which the PEG is bound are preferably 50 to 80 parts by weight and 1 to 20 parts by weight, but are not limited thereto.

상기 리포좀의 크기는 115 내지 125 mm인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The size of the liposome is preferably 115 to 125 mm, but is not limited thereto.

리포좀은 보통 면역세포의 세포내식작용에 의해 분해되는데, 리포좀의 구성성분으로 PEG이 함유되면 세포에 의한 세포내식작용이 저해되어 순환기가 증가하게 된다(Bailon P et al., Bioconjugate Chem., 2001).Liposomes are usually degraded by intracellular phagocytosis of immune cells. When PEG is incorporated as a constituent of liposomes, intracellular phagocytosis by cells is inhibited and the circulation is increased (Bailon P et al., Bioconjugate Chem., 2001) .

상기 리포좀의 순환기는 330 분 내지 350 분인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The circulation period of the liposome is preferably from 330 minutes to 350 minutes, but is not limited thereto.

상기 이중지질막은 양전하가 부하된 지질(Positively charged lipid)을 더 포함할 수 있다.The dual lipid membrane may further include positively charged lipids.

본 발명의 기본 지질: PEG가 결합된 지질:양전하가 부하된 지질은 60 내지 90 중량부:1 내지 10 중량부:5 내지 30 중량부이다. 바람직하기로는 70 내지 85 중량부:1 내지 5 중량부:10 내지 25 중량부이고, 더욱 바람직하기로는 70 내지 80 중량부:1 내지 5 중량부:15 내지 25 중량부이다.The base lipid of the present invention: lipid bound with PEG: the lipid loaded with positive charge is 60 to 90 parts by weight: 1 to 10 parts by weight: 5 to 30 parts by weight. Preferably 70 to 85 parts by weight: 1 to 5 parts by weight: 10 to 25 parts by weight, more preferably 70 to 80 parts by weight: 1 to 5 parts by weight: 15 to 25 parts by weight.

본 발명의 양전하가 부하된 지질은,The lipid loaded with the positive charge of the present invention,

18:1 TAP(1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane),18: 1 TAP (1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane),

14:0 TAP(1,2-dimyristoyl-3-trimethylammonium-propane),14: 0 TAP (1,2-dimyristoyl-3-trimethylammonium-propane),

16:0 TAP(1,2-dipalmitoyl-3-trimethylammonium-propane),16: 0 TAP (1,2-dipalmitoyl-3-trimethylammonium-propane),

18:0 TAP(1,2-stearoyl-3-trimethylammonium-propane),18: 0 TAP (1,2-stearoyl-3-trimethylammonium-propane),

18:0 DDAB(Dimethyldioctadecylammonium),18: 0 DDAB (Dimethyldioctadecylammonium),

12:0 EPC(1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine),12: 0 EPC (1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine)

14:0 EPC(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine),14: 0 EPC (1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine)

14:1 EPC(1,2-dimyristoleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine),14: 1 EPC (1,2-dimyristoleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine)

16:0 EPC(1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine),16: 0 EPC (1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine)

18:0 EPC(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine),18: 0 EPC (1,2-distearoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine)

18:1 EPC(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine),18: 1 EPC (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine)

16:0-18:1 EPC(1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine) 및16: 0-18: 1 EPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine) and

DOTMA(1,2-di-O-octadecenyl-3-trimethylammonium propane)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.DOTMA (1,2-di-O-octadecenyl-3-trimethylammonium propane), but the present invention is not limited thereto.

상기 리포좀의 표면 전위는 (+) 50 mV이나, 본 발명의 세포막결합성 리포좀의 표면 전위는 10 내지 20 mV이다. 리포좀의 표면 전위가 10 mV 이하이면 세포막과 결합하지 않고, 20 mV 이상이면, 세포내식작용에 의해 세포 내부로 들어간다. 바람직하기로는 리포좀의 표면 전위가 12 내지 20 mV이고, 보다 바람직하기로는 16 내지 20 mV이다.The surface potential of the liposome is (+) 50 mV, while the surface potential of the cell membrane-binding liposome of the present invention is 10 to 20 mV. If the surface potential of the liposome is 10 mV or less, it does not bind to the cell membrane. If it is 20 mV or more, it enters the cell by intracellular phagocytosis. Preferably, the surface potential of the liposome is 12 to 20 mV, more preferably 16 to 20 mV.

상기 리포좀은 세포막결합성 리포좀(membrane fusogenic liposome; MFL)인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The liposome is more preferably membrane fusogenic liposome (MFL), but is not limited thereto.

상기 세포막결합성 리포좀의 이중지질막은 PEG 및 DOTAP(N-[1-(2,3-Dioleoyloxy)]-N,N,N-trimethylammonium propane methyl sulphate; N-[1-(2,3-디올레오일옥시)]-N,N,N-트리메틸암모늄 프로판 메틸 설파이트)가 결합된 지질로 구성되고, 친수성 또는 소수성 약물이 포접될 수 있다.The lipid bilayer membrane of the cell membrane-binding liposomes is composed of PEG and DOTAP (N- [1- (2,3-Dioleoyloxy)] - N, N, N-trimethylammonium propane methyl sulphate; Yloxy)] - N, N, N-trimethylammonium propane methyl sulfite), and a hydrophilic or hydrophobic drug may be encapsulated.

상기 PEG 및 DOTAP가 결합된 지질은 3 내지 8 중량부 및 15 내지 48 중량부인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The lipid to which PEG and DOTAP are bonded is preferably 3 to 8 parts by weight and 15 to 48 parts by weight, but not limited thereto.

리포좀에 포접되는 약물에는 친수성 약물 또는 소수성 약물 중 어느 하나 이상이 바람직하고, 세포막 염료, 광과민제, 항암제, 항생제 중 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The drug encapsulated in the liposome is preferably at least one of a hydrophilic drug and a hydrophobic drug, and is preferably any one of a cell membrane dye, a photosensitizer, an anticancer drug, and an antibiotic, but is not limited thereto.

상기 항암제는 칼세인, 젬시타빈, 부술판, 클로람부실, 시클로포스파미드, 멜파란, 시스플라틴, 이포스파미드, 시타라빈, 5-플루오로우라실, 메토트렉세이트, 악티노마이신-D, 블레오마이신, 다우노루비신, 아드리아마이신, 미토마이신-C, 빈블라스틴, 빈크리스틴, 빈데신, 프로카바진, 타목시펜, 메게스테롤 아세테이트, 플루타미드 및 고세렐린 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The anticancer agent may be selected from the group consisting of calcine, gemcitabine, bosulfate, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, cisplatin, ipospamide, cytarabine, 5-fluorouracil, methotrexate, actinomycin-D, bleomycin, It is preferably any one selected from the group consisting of dunorubicin, adriamycin, mitomycin-C, vinblastine, vincristine, vindesine, procarbazine, tamoxifen, megestrol acetate, flutamide and goserelin acetate But is not limited thereto.

상기 암은 폐암, 고환암, 방광암, 전립선암, 유방암, 난소암, 자궁경부암, 췌장암, 피부암, 위암 및 간암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The cancer is preferably selected from the group consisting of lung cancer, testicular cancer, bladder cancer, prostate cancer, breast cancer, ovarian cancer, cervical cancer, pancreatic cancer, skin cancer, gastric cancer and liver cancer.

상기 항생제는 페니실린계 항생제, 세팔로스포린계 항생제, 마크로라이드계 항생제, 테트라시클린계 항생제, 퀘놀론계 항생제, 항히스타민제, 항균제, 클린다마이신, 메트로니다졸, 클로람페니콜, 악티노마이신-D, 블레오마이신 및 미토마이신-C로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The antibiotic may be selected from the group consisting of a penicillin antibiotic, a cephalosporin antibiotic, a macrolide antibiotic, a tetracycline antibiotic, a quinolone antibiotic, an antihistamine, an antibacterial agent, a clindamycin, a metronidazole, a chloramphenicol, an actinomycin-D, a bleomycin and a mitomycin -C, and the like. However, the present invention is not limited thereto.

본 발명의 세포막결합성 리포좀은 우수한 세포막에 대한 결합능을 가지며, 세포에 처리될 경우 함유하고 있는 소수성 약물 또는 친수성 약물은 세포막과 세포질로 각각 전달하여 세포막에서 분비되는 세포막성 소포에 높은 수율로 약물이 봉입되게 한다. 그리고 분비된 세포막성 소포는 주변 세포 내로 쉽게 들어가므로 세포막 융합성 리포좀에 포접된 약물을 세포 내로 전달하게 된다.The cell membrane-binding liposome of the present invention has an ability to bind to a superior cell membrane. When the cell membrane-treated liposome is treated with a cell, the hydrophobic drug or the hydrophilic drug is delivered to the cell membrane and the cytoplasm, To be sealed. In addition, the secreted vesicular vesicles easily enter the surrounding cells, thereby transferring the drug encapsulated in the vesicle-mediated liposome into the cells.

상기한 바와 같이 세포막결합성 리포좀을 생체 내에 투여하면 됨으로써, 상기 세포막결합성 리포좀은 그 차제로 우수한 약물전달제이다.As described above, since the cell membrane-binding liposome is administered in vivo, the cell membrane-binding liposome is an excellent drug delivery agent as a next step.

또한, 본 발명에서는 생체 외에서 세포에 약물이 포접된 세포막결합성 리포좀을 투여하여 약물이 포접된 세포막성 소포를 분비시키고 이를 수집하여 인체에 투여함으로써 원하는 부위에 약물을 전달시킬 수 있다.
In addition, in the present invention, a cell membrane-binding liposome encapsulating a drug in a cell in vitro can be administered to secrete a cell membrane vesicle encapsulating the drug, collect the cell membrane vesicle, and administer it to the body to deliver the drug to a desired site.

또한, 본 발명은 상기 리포좀 또는 상기 세포막성 소포를 포함하는 약물전달용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a drug delivery composition comprising the liposome or the cell membrane vesicle.

또한, 본 발명은 상기 리포좀 또는 상기 세포막성 소포를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.The present invention also provides a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the liposome or the cell membrane vesicle.

또한, 본 발명은 상기 리포좀 또는 상기 세포막성 소포를 포함하는 항생제용 약학적 조성물을 제공한다.The present invention also provides a pharmaceutical composition for antibiotics comprising the liposome or the cell membrane vesicle.

아울러, 본 발명은 상기 리포좀 또는 상기 세포막성 소포를 포함하는 광민감제용 약학적 조성물을 제공한다.
In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for a photosensitizer comprising the liposome or the cell membrane vesicle.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명의 세포막결합성 리포좀이 세포와 결합되지 않고 내부로 들어가는 비결합성 리포좀(nonfusogenic liposome; NFL)이나 소수성 물질의 전달체로 자주 쓰이는 생분해성 PLGA 나노입자와 비교하여 세포막과의 결합능이 유의적으로 우수함을 확인하였다(도 1 참조). 또한, 비결합성 리포좀과 비교하여, 세포막결합성 리포좀의 크기 및 표면 전위는 감소하고, 반감기는 약 6배나 증가함을 확인하였다(표 1 참조). 또한, 암세포에 MFL 및 NFL을 처리하여 결합능을 검사한 결과, MFL이 유의적인 수준으로 세포막에 더 잘 결합함을 확인하였다(도 2 참조). 또한, Dil 및 칼세인을 함유하는 MFL 또는 NFL을 암세포에 넣고 배양한 다음, 세척한 세포에서 Dil 및 칼세인의 형광 강도를 측정한 결과, MFL의 경우에 Dil은 세포막에서, 칼세인은 세포질에서 특이적으로 발광함을 확인하였고, 리포좀을 세척하여 제거하였음에도 그 형광이 남아있음으로써, 소수성 약물로 Dil 및 친수성 약물로 칼세인을 포접한 세포막결합성 리포좀이 세포에 Dil 및 칼세인을 운반함을 확인하였다(도 4 참조).In a specific embodiment of the present invention, the cell membrane-binding liposome of the present invention is compared with biodegradable PLGA nanoparticles, which are frequently used as a nonfusogenic liposome (NFL) or a carrier of a hydrophobic substance, (Fig. 1). ≪ tb > < TABLE > In addition, it was confirmed that the size and surface potential of the cell membrane-binding liposome were decreased and the half-life was increased about 6-fold (see Table 1) as compared with the non-synthetic liposome. In addition, MFL and NFL treatment of the cancer cells revealed that MFL binds to the cell membrane at a significant level (see FIG. 2). In addition, when MFL or NFL containing dil and calcein were cultured in cancer cells, the fluorescence intensity of dil and calcein in the washed cells was measured. As a result, in the case of MFL, Dil was found in the cell membrane, Specific luminescence was confirmed, and the fluorescence remained even though the liposome was washed away. As a result, the membrane-binding liposome encapsulating calcein as a hydrophobic drug as a hydrophobic drug carried dil and calcein in the cells (See FIG. 4).

또한, MFL 및 NFL을 처리한 여러 암세포에서 분리한 세포막성 소포에 있어서, 처리한 리포좀의 종류와 상관없이 세포막성 소포의 양이 유사함을 확인하였다(도 5 참조). NFL을 처리한 양에 따른 세포막성 소포 내부의 DiI 형광량 측정 결과를 통해 MFL의 세포막 결합능이 세포내부로 흡수되는 것보다 더욱 효과적임을 확인하였다(도 12 참조). 세포막성 소포 내 Dil 및 칼세인의 형광을 측정한 결과, 비결합성 리포좀을 처리한 경우 및 무처리군과 비교하여 세포막결합성 리포좀을 처리한 경우에 유의적으로 높은 형광 강도를 확인하였다(도 6 및 도 7 참조). 또한, 세포막결합성 리포좀을 처리한 세포에서 세포막성 소포의 모습을 투과전자현미경으로 관찰한 결과, 기존에 보고된 일반적인 세포에서의 세포막성 소포의 모습과 유사함을 확인하였고(도 8 참조), 세포막성 소포 크기에 있어서 평균적으로 80 내지 100 nm 범위 내에 유사한 분포 경향으로 존재함을 확인하였다(도 9 참조). 분리한 세포막성 소포에 함유된 단백질을 SDS-PAGE 젤에서 크기별로 분리하여 관찰한 결과, MFL처리 유무에 따른 유의적인 단백질 분포 차이를 발견하지 못하였으며(도 10 참조), 엑소좀 특이적 단백질인 CD63이 공통적으로 유의적인 발현량을 보임을 확인하였다(도 11 참조).In addition, it was confirmed that the amount of cell membrane vesicles was similar regardless of the type of liposome treated in the cell membrane vesicles isolated from various cancer cells treated with MFL and NFL (see FIG. 5). DiI type light intensity measurement inside the cell membrane vesicle according to the amount treated with NFL showed that the cell membrane binding ability of MFL was more effective than that of the inside of the cell (see FIG. 12). As a result of measuring the fluorescence of the membranes of the vesicle and calcein, the fluorescence intensity was significantly higher when the cell membrane-binding liposome was treated compared to the non-crystallized liposome treated group and the untreated group (FIG. 6 And Fig. 7). In addition, the appearance of the cell membrane vesicles in the cells treated with the cell membrane-binding liposomes was confirmed by a transmission electron microscope to be similar to that of the cell membranes in the conventional cells (see FIG. 8) It was confirmed that the cell membrane vesicle size was present in a similar distribution tendency within the range of 80 to 100 nm on average (see FIG. 9). Proteins contained in the separated cell membrane vesicles were separated by size in SDS-PAGE gel, and no significant difference in protein distribution was observed depending on the presence or absence of MFL treatment (see FIG. 10). The exosome-specific protein CD63 showed a common expression level (see Fig. 11).

본 발명의 구체적인 실시예에서, 배지를 이용하여 리포좀에 포접한 물질 대한 형광 강도를 비교한 결과, MFL을 이용한 경우 아래쪽 배지에서 상기 포접한 물질이 유의적인 수준으로 높음을 확인함으로써 MFL이 포접한 물질이 효율적으로 운반됨을 확인하였다(도 14 및 도 15 참조). 또한, MFL이 세포막성 소포로 항암 약물도 전달할 수 있는지 여부를 확인하기 위해 광과민제(ZnPc)가 함유된 MFL을 제작하고 이를 세포에 처리하여 세포막과 잘 결합함을 확인하였다(도 16 및 도 17 참조). 상기 위쪽 필터의 배지 및 아래쪽 트랜스웰의 배지에 광과민제 처리의 유무에 따른 세포 생존율을 비교한 결과, 광과민제가 포접된 세포막결합성 리포좀을 처리한 세포로부터 분비된 광과민제를 포함하는 세포막성 소포가 유의적인 수준으로 아래쪽 트랜스웰로 이동됨으로써, 레이저가 위쪽 필터 및 아래쪽 트랜스웰 둘 다에서 유의적으로 세포의 광역학적 파괴를 야기하고, 광과민제가 포접된 세포막결합성 리포좀을 암세포에 처리함으로써 광역학적 암 치료에 응용될 수 있음을 확인하였다(도 19 참조).In a specific example of the present invention, the fluorescence intensity of the material encapsulated in the liposome was compared using the medium. As a result, when the MFL was used, it was confirmed that the inclusion material was significantly higher in the lower medium, (Fig. 14 and Fig. 15). In order to confirm whether MFL can also deliver anticancer drugs to cell membrane vesicles, it was confirmed that an MFL containing a photosensitizer (ZnPc) was prepared and treated with cells to bind to the cell membrane (FIGS. 16 and 17 Reference). As a result of comparing the cell survival rate with the presence or absence of the photosensitizing treatment in the medium of the upper filter and the culture medium of the lower transwell, the cell membrane vesicle containing the photosensitizing agent secreted from the cells treated with the cell membrane-binding liposome encapsulating the photosensitizer By moving to the lower transwells at significant levels, the laser significantly destroys the cells in both the upper filter and the lower transwell, and by treating cell membrane-bound liposomes encapsulating the photosensitizer with cancer cells, (See Fig. 19).

따라서, 본 발명의 세포막결합성 리포좀은 우수한 세포막에 대한 결합능을 가지며, 세포에 처리될 경우 함유하고 있는 소수성 제제 및 친수성 제제를 동시에 주변의 원형질막 및 세포질에 운반함으로써 효율적이고 선택적인 약물 전달을 가능하도록 할 뿐만 아니라, 생체에서 기원한 나노재료로 안전하고 응집현상이 일어나지 아니하여 순환이 잘 되므로 세포막성 소포가 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 다양한 암 및 퇴행성 질환의 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the cell membrane-binding liposome of the present invention has an ability to bind to an excellent cell membrane, and when the cell is treated, the hydrophobic agent and the hydrophilic agent contained therein are simultaneously transported to the surrounding plasma membrane and cytoplasm, thereby enabling efficient and selective drug delivery In addition, it can be used for the treatment of various cancer and degenerative diseases which are known to play an important role because cell wall vesicles play important role because they are safe and coagulation phenomenon does not occur in the living body and circulation is good.

본 발명의 약물 전달용 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 예를 들어 하나 이상의 물, 식염수, 인산 완충 식염수, 덱스트린, 글리세롤, 에탄올뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다. 이러한 조성물은 투여 후 활성 성분의 빠른 방출, 또는 지속적이거나 지연된 방출을 제공하도록 제제화될 수 있다.Pharmaceutically acceptable carriers in the drug delivery compositions of the present invention include, for example, one or more of water, saline, phosphate buffered saline, dextrin, glycerol, ethanol as well as combinations thereof. Such compositions may be formulated to provide a rapid release, sustained or delayed release of the active ingredient after administration.

약제학적으로 허용가능한 담체는 당업자에게 잘 알려진 여러 가지 인자에 따라 제조될 수 있는데, 예를 들면 이용된 특정 생리활성물질, 이의 농도, 안정성 및 의도된 생체이용성; 본 발명의 세포막결합성 리포좀으로 치료하고자 하는 질환 및 질병 또는 상태; 치료받을 개체, 나이, 크기 및 일반적인 상태; 조성물을 투여하는데 이용되는 경로, 예를 들어 비강, 구강, 안구, 국소, 경피 및 근육 등의 요인을 고려해야 하나, 이에 제한되지는 않는다. 일반적으로 경구 투여 경로 이외의 생리활성물질 투여에 이용되는 약제학적으로 이용가능한 담체에는 D5W, 덱스트로즈 및 생리학적 염을 용적의 5% 이내로 포함하는 수용액을 포함한다. 또한 약제학적으로 이용가능한 담체에는 보존제 및 항산화제와 같은 활성 성분들의 안정성을 보강시킬 수 있는 추가 성분들을 포함할 수 있다.Pharmaceutically acceptable carriers can be prepared according to a variety of factors well known to those skilled in the art, including, for example, the particular physiologically active material employed, its concentration, stability and intended bioavailability; Diseases and conditions or conditions to be treated with the cell membrane-binding liposomes of the present invention; The subject, age, size and general condition to be treated; But are not limited to, the route used to administer the composition, for example, nasal, oral, ocular, topical, transdermal, and muscular factors. In general, pharmaceutically acceptable carriers for administration of physiologically active substances other than the oral administration route include aqueous solutions containing D5W, dextrose and physiological salts within 5% of the volume. Pharmaceutically acceptable carriers may also contain additional ingredients which may enhance the stability of the active ingredients such as preservatives and antioxidants.

또한, 본 발명의 약물 전달용 조성물의 투여량은 의도하는 치료에 유효한 용량으로 투여된다. 특정의 의학적 질환을 치료하거나 또는 이의 진행을 억제시키는데 요구되는 치료상 유효량은 의학 분야에 공지된 예비임상 연구 및 임상연구를 이용하여 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 본 발명에서 상기 치료상 유효량은 임상의 또는 연구자가 목적하는, 특정 조직, 시스템, 및 동물 또는 인간의 생물학적 또는 의학적 반응을 유발시키는 활성 성분의 양을 말한다. 본 발명의 약물 전달용 조성물의 투여 경로는 적합한 모든 투여 경로가 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 세포막결합성 리포좀은 세포막 또는 조직막에 융합되어 세포내식작용에 의해 세포 내부로 유입될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
In addition, the dose of the drug delivery composition of the present invention is administered in a dose effective for the intended treatment. The therapeutically effective amount required to treat or inhibit the progression of a particular medical disorder can be readily determined by those skilled in the art using preliminary clinical and clinical studies known in the medical arts. In the present invention, the therapeutically effective amount refers to the amount of the active ingredient that causes the biological or medical reaction of a specific tissue, system, and animal or human, to be of clinical or research interest. The administration route of the drug delivery composition of the present invention may be any suitable administration route. The cell membrane-binding liposome according to the present invention may be fused to a cell membrane or a tissue membrane and may be introduced into the cell by intracellular phagocytosis, but is not limited thereto.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
However, the following examples are illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

<< 실시예Example 1> 세포 배양 1> Cell culture

암세포(HeLa, B16F10, CT26), 섬유아세포(L929) 및 큰포식세포(Raw 264.7)를 공통적으로 습도 100%, CO2 5% 및 온도 37℃ 조건의 인큐베이터(Thermo scientific)에서 배양하였다. 또한, 종양 세포를 멤브레인 필터(membrane filter) 및 트랜스웰(transwell)의 낮은 챔버(lower chamber)에서 배양하였다. 구체적으로, HeLa 세포, B16F10 피부암 세포 및 Raw 264.7 큰포식세포는 10% (v/v) FBS(fetal bovine serum) 및 1% (v/v) 페니실린/스트렙토마이신(penicillin/streptomycin; Life Technologies Inc., Carlsbad, CA, USA)을 포함하는 DMEM 배지(Dulbecco's Modified Eagle's Medium; Welgene, 대구, 대한민국)에서 배양하였다. CT26 결장선암 세포 및 L929 섬유아세포는 10% (v/v) FBS 및 1% (v/v) 페니실린/스트렙토마이신을 포함하는 RPMI 1640 배지(Roswell Park Memorial Institute; Welgene, 대구, 대한민국)에서 배양하였다.
Cancer cells (HeLa, B16F10, CT26), fibroblasts (L929) and large progenitor cells (Raw 264.7) were commonly cultured in an incubator (Thermo scientific) under the conditions of 100% humidity, 5% CO 2 and 37 ° C. In addition, tumor cells were cultured in a lower chamber of a membrane filter and a transwell. Specifically, HeLa cells, B16F10 skin cancer cells and Raw 264.7 macrophage cells were treated with 10% (v / v) FBS (fetal bovine serum) and 1% (v / v) penicillin / streptomycin (Life Technologies Inc.). (Dulbecco's Modified Eagle's Medium; Welgene, Daegu, Korea) containing 10% FBS, Carlsbad, CA, USA. CT26 colon adenocarcinoma cells and L929 fibroblasts were cultured in RPMI 1640 medium (Roswell Park Memorial Institute; Welgene, Daegu, Korea) containing 10% (v / v) FBS and 1% (v / v) penicillin / streptomycin .

<< 실시예Example 2>  2> 리포좀Liposome 구성 비율에 따른  Depending on the composition ratio 리포좀의Liposomal 특성 확인 Identify characteristics

엑소좀을 분리 후 형광표지자를 결합하는 기존 방법 대신, 엑소좀이 세포막에서 기원된다는 점에 착안하여, 세포막을 소수성 염료로 염색한 다음 세포막성 소포를 분리하여 생체 내에서 분비되는 세포막성 소포(엑소좀)에도 약물이나 형광표지자가 존재하는 성질을 이용하여, 생체 내에서 분비되는 세포막성 소포에도 약물이나 형광표지자를 함유시키기 위해 세포 내부로 들어가지 않고 세포막에 결합하는 성질을 가진 리포좀을 선별하였다.In view of the fact that the exosome originated from the cell membrane instead of the existing method of binding the fluorescent marker after separating the exosome, the cell membrane was dyed with a hydrophobic dye, and then the cell membrane vesicle was isolated and the cell membrane vesicle The liposomes which have the property of binding to the cell membrane without entering into the cell are selected to contain drugs or fluorescent markers in the vesicular secreted in vivo by using the property that a drug or a fluorescent marker exists.

구체적으로, 먼저 유기용매에 녹아있는 지질들(Avanti polar lipids, Alabaster, Alabama USA)을 모두 섞은 다음 유기용매를 완전히 제거하였다. 그런 다음 지질 케이크(lipid cake)를 만들고, 이후 수화(hydration) 과정을 통해 리포좀이 형성되도록 하였다. 마지막으로 리포좀의 크기를 약 100 nm로 만들기 위해 100 nm 멤브레인 필터(membrane filter)를 이용하여 당업계에 알려진 압출(extrusion) 방법을 수행하였다. 또한, PLGA 나노입자를 제작하기 위하여 당업계에 잘 알려진 에멀전(emulsion) 형성 방법을 이용하여 제작하였다. 또한, PEG(polyethylene glycol)의 양은 고정하고 DOTAP(N-[1-(2,3-Dioleoyloxy)]-N,N,N-trimethylammonium propane methyl sulphate)의 양을 변화하면서 세포막에 가장 효과적으로 결합하는 성질을 가지는 리포좀을 융합 검사(fusion assay)를 이용하여 정량적으로 선별 및 공초점 현미경(confocal microscopy; TCS SP8 X, Leica, Wetzlar, Germany)을 이용하여 세포막결합성을 확인하였다. 구체적으로, X 63 oil-immersion 광학 렌즈(objective lense)를 이용하여 측정하였으며 리포좀을 세포에 30분간 처리한 후 세포와 반응하지 않은 리포좀을 제거한 후 살아있는(live) 상태에서 세포를 이미징하였다. R18(self-quenching lipid dye octadecyl rhodamine B, Invitrogen, Grand Island, NY, USA)를 리포좀에 함유시킨 다음, 이를 세포에 처리하여 실시간으로 분광형광계(spectrofluorometer, Molecular Device, Sunnyvale, CA)를 이용하여 실시간으로 형광의 증가량을 측정함으로써 결합능을 정량적으로 분석하였다. 또한, 리포좀의 크기 및 표면 전위는 동적 광산란(dynamic light scattering)을 Zetasizer Nano ZS90(Malvern Instruments, Worcestershire, UK)으로 측정하였다.Specifically, lipids (Avanti polar lipids, Alabaster, Alabama USA) dissolved in an organic solvent were all mixed and then the organic solvent was completely removed. Then a lipid cake was made and then the liposomes were formed through a hydration process. Finally, extrusion methods known in the art were performed using a 100 nm membrane filter to make the liposomes about 100 nm in size. Further, in order to produce PLGA nanoparticles, an emulsion forming method well known in the art was used. In addition, the amount of polyethylene glycol (PEG) is fixed and the most effective binding to the cell membrane is achieved by varying the amount of DOTAP (N- [1- (2,3-Dioleoyloxy)] - N, N, N-trimethylammonium propane methyl sulphate (TCS SP8X, Leica, Wetzlar, Germany) were used for quantitative determination of liposomes by fusion assay and confocal microscopy (confocal microscopy; TCS SP8X, Leica, Wetzlar, Germany). Specifically, it was measured using an X 63 oil-immersion optical lens, and the liposomes were treated with the cells for 30 minutes, and the liposomes which had not reacted with the cells were removed. Then, the cells were imaged in a live state. R18 (self-quenching lipid dye octadecyl rhodamine B, Invitrogen, Grand Island, NY, USA) was added to the liposomes and the cells were treated with real time spectrophotometer (Molecular Device, Sunnyvale, CA) The binding capacity was quantitatively analyzed by measuring the increase of fluorescence. In addition, the size and surface potential of liposomes were measured by dynamic light scattering with a Zetasizer Nano ZS90 (Malvern Instruments, Worcestershire, UK).

그 결과, 도 1 및 표 1에 나타낸 바와 같이, 리포좀의 구성 비율을 달리하여 크기 및 표면전위를 조절한 결과, 리포좀 내 DOTAP의 비율이 0인 리포좀 L4와 비교하여, DOTAP의 비율을 높임으로써 표면전위 값을 15 내지 17 mV로 조절할 수 있음을 확인하였다(표 1). 또한, 리포좀을 처리한 세포에서 측정한 결과, DMPC 및 PEG-PE만으로 구성된 L4의 경우에도 DiI의 형광 세기 값이 측정되었으며, 이와 비교하여 DOTAP의 비율을 높임으로써 리포좀의 표면 전위값이 증가할수록 DiI의 형광 세기 또한 유의적으로 증가함을 확인하였다(도 1).As a result, as shown in Fig. 1 and Table 1, by controlling the size and surface potential by varying the composition ratio of the liposomes, the ratio of DOTAP was increased as compared with the liposome L4 in which the ratio of DOTAP in the liposome was 0, It was confirmed that the potential value could be adjusted to 15 to 17 mV (Table 1). In addition, the fluorescence intensities of DiI were measured in L4 composed of DMPC and PEG-PE alone, and the ratio of DOTAP was increased. As the surface potential of liposome increased, DiI (Fig. 1). The fluorescence intensities of the cells were also significantly increased.

Figure 112014026630220-pat00001
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<< 실시예Example 3> 세포막결합성 리포좀( 3 > Membrane-binding liposomes ( membranemembrane fusogenicfusogenic liposomeliposome ; ; MFLMFL )의 세포막 결합능 확인) Cell membrane binding ability

상기 <실시예 2>에서 비교한 리포좀 중 세포막결합능이 가장 높은 리포좀을 세포막결합성 리포좀으로 명명하였고, 세포막 결합능을 확인하기 위해 융합 검사를 실시하였다.The liposome having the highest cell membrane-binding ability among the liposomes as described in Example 2 was designated as a cell membrane-binding liposome, and a fusion test was performed to confirm cell membrane-binding ability.

구체적으로, 상기 <실시예 1>과 같은 조건에서 배양한 Hela, CT26 및 B16F10 암세포주에 적색으로 염색한 DiI이 포접된 세포막결합성 리포좀(MFL) 0.14 × 10-6 몰(mole), 비결합성 리포좀(NFL) 0.14 × 10-6 몰 및 PLGA 나노입자(NP) 35 ㎍을 각각 30 분 동안 처리한 후, 세포와 반응하지 않은 리포좀을 제거하였다. 그런 다음 48 시간 이후 세포의 상층액으로부터 초원심분리기(Ultracentrifuge)를 이용하여 세포막성 소포를 분리하였다. MFL, NFL 및 PLGA 나노입자를 처리한 각각의 B16F10, CT26, Hela 암세포에서 리포좀이 세포막과 결합한 정도를 확인하고자, 시료를 공초점 현미경으로 관찰하였다. 또한, HeLa 세포에 MFL 및 NFL을 30 분 동안 처리한 시료를 대상으로 상기 <실시예 2>와 같은 방법으로 융합 검사를 실시하였다. 또한, 세포막결합성 리포좀 이중지질막에 소수성 물질(Dil 또는 ZnPc)을 함유하고, 상기 리포좀의 내부에 친수성 물질(칼세인; Calcein)을 포함하도록 제작하였다(도 3). 그런 다음, Hela, B16F10, CT26 암세포주에서 Dil 및 칼세인을 함유하는 MFL 또는 NFL을 함께 넣고 30분 동안 배양한 다음, 세척한 세포에서 Dil 및 칼세인을 관찰하였다. 또한, 리포좀의 크기 및 표면전위는 상기 <실시예 2>와 같은 방법으로 측정하였다. 순환기는 마우스의 꼬리 정맥에 리포좀 및 PLGA를 주입한 다음, 일정 시간 동안 마우스로부터 혈액을 채취하여 혈액 내에 존재하는 DiI의 형광 세기를 분광형광계(spectrofluorometer, Molecular Device, Sunnyvale, CA)로 측정하였다. 측정된 값을 토대로 반감기를 계산하여 순환기를 산정하였다.Specifically, 0.14 x 10 < -6 > mol (mole) of cell membrane-binding liposomes (MFL) encapsulated with DiI stained in red in Hela, CT26 and B16F10 cancer cells cultured under the same conditions as in Example 1, 0.14 x 10-6 moles of liposome (NFL) and 35 mu g of PLGA nanoparticles (NP) were treated for 30 minutes each, and then the liposomes which had not reacted with the cells were removed. After 48 hours, the cell membrane vesicles were separated from the supernatant of cells using an ultracentrifuge. To confirm the degree of binding of liposomes to cell membranes in each of the B16F10, CT26 and Hela cancer cells treated with MFL, NFL and PLGA nanoparticles, the samples were observed with a confocal microscope. In addition, a fusion test was performed on HeLa cells treated with MFL and NFL for 30 minutes in the same manner as in Example 2 above. In addition, a hydrophobic substance (Dil or ZnPc) was contained in the cell membrane-binding liposome dual lipid membrane and a hydrophilic substance (Calcein) was contained in the liposome (FIG. 3). Then, MFL or NFL containing Dil and calcein were added together in Hela, B16F10, CT26 cancer cell lines, and cultured for 30 minutes. Then, dil and calcein were observed in the washed cells. The size and surface potential of the liposome were measured in the same manner as in <Example 2>. In the circulation period, liposome and PLGA were injected into the tail vein of a mouse, and blood was collected from a mouse for a predetermined time, and the fluorescence intensity of DiI present in the blood was measured with a spectrofluorometer (Molecular Device, Sunnyvale, CA). The half-life period was calculated based on the measured values and the circulation period was calculated.

그 결과, 도 2, 표 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 세포막결합성 리포좀이 세포와 결합되지 않고 내부로 들어가는 비결합성 리포좀(nonfusogenic liposome; NFL)이나 소수성 물질의 전달체로 자주 쓰이는 생분해성 PLGA 나노입자와 비교하여 세포막과 유의적으로 더욱 잘 결합함을 확인하였다(도 2A). 또한, 비결합성 리포좀과 비교하여, 세포막결합성 리포좀의 크기는 평균 4.5 nm가 작고, 표면 전위는 약 30%정도이며, 반감기는 약 6배임을 확인하였다(표 2). HeLa 세포에 MFL 및 NFL을 처리한 후, 결합능 검사를 실시한 결과, MFL이 유의적인 수준의 세포막 결합능을 가짐을 확인하였다(도 2B). 또한, Dil 및 칼세인을 함유하는 MFL 또는 NFL을 함께 세 가지 다른 암세포주에 넣고 배양한 다음, 세척한 세포에서 Dil 및 칼세인 형광 강도를 관찰한 결과, MFL의 경우에 Dil의 적색 형광은 세포막에서, 칼세인의 녹색 형광은 세포질에서 특이적으로 발광함을 확인하였고, 리포좀을 세척하여 제거하였음에도 그 형광이 남아있음으로써, Dil 및 칼세인을 포접한 세포막결합성 리포좀이 세포에 Dil 및 칼세인을 효율적으로 운반함을 확인하였다(도 4).As a result, as shown in FIG. 2, Table 2 and FIG. 4, the cell membrane-binding liposome was found to be a nonfusogenic liposome (NFL) which enters into the cell without binding to cells or biodegradable PLGA nano Lt; RTI ID = 0.0 &gt; (FIG. 2A). &Lt; / RTI &gt; In addition, it was confirmed that the size of the cell membrane-binding liposome was 4.5 nm on average, the surface potential was about 30%, and the half-life was about 6 times as compared to the non-synthetic liposome (Table 2). HeLa cells were treated with MFL and NFL and then tested for binding potency, indicating that MFL had a significant level of cell membrane-binding ability (FIG. 2B). In addition, when MFL or NFL containing Dil and Calcene were cultured in three different cancer cell lines, the fluorescence intensity of Dil and Calcane in the washed cells was observed. As a result, in the case of MFL, , It was confirmed that the green fluorescence of the calcein emits light specifically in the cytoplasm. Even though the liposome was washed and removed, the fluorescence remained, so that the cell membrane-binding liposome encapsulating the dil and calcein was added to the cells, (Fig. 4).

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<실시예 4> 세포막결합성 리포좀을 처리한 세포에서 분리한 세포막성 소포의 물리적 특징 확인Example 4: Physical properties of cell membrane vesicles isolated from cells treated with cell membrane-bound liposomes

상기 <실시예 3>에서 확인한 세포막결합성 리포좀을 처리를 통한 Dil 및 칼세인의 세포 전달에 있어서, Dil 및 칼세인이 세포로 전달되어 세포막성 소포에 포함되어 있는지를 확인하기 위하여, Dil 및 칼세인을 포접한 세포막결합성 리포좀 또는 비결합성 리포좀을 처리한 세포에서 세포막성 소포를 분리하고, 세포막성 소포의 양, 모양, 크기 및 세포막성 소포 내 Dil 및 칼세인의 형광 발광 정도를 비교하였다.In order to confirm whether the dil and calcein were delivered to the cells and contained in the cell membrane vesicles in the cell transfer of the dil and calcein through the treatment of the cell membrane-binding liposome identified in Example 3 above, Cellular vesicles were isolated from cells treated with cell membrane - bound liposomes or non - cellulosic liposomes encapsulating sine, and the amount, shape and size of cell membrane vesicles, and the degree of fluorescence emission of dil and calcein in cell membrane vesicles were compared.

구체적으로, 상기 <실시예 3>과 같은 방법으로 Dil 및 칼세인을 포접한 세포막결합성 리포좀 또는 비결합성 리포좀을 처리하고 Hela, CT26 및 B16F10 암세포주를 48 시간 동안 배양하였다. 먼저 세포막성 소포를 분리하기 위하여 분별 원심분리를 실시하였다. 구체적으로, 48 시간 동안 배양한 세포 배양액을 수확한 다음, 4℃에서 300 g로 5 분 - 200g로 20 분 - 10,000 g로 30 분 동안 원심분리하여 세포와 찌꺼기(debri)를 제거하였다. 이후 세포막성 소포를 분리하기 위해 초원심분리기(ultracentrifuge, Ultra 5.0, Hanil science, 인천, 대한민국)를 이용하여 4℃, 120 분, 110,000 g의 조건 하에서 상기 <실시예 3>과 같은 방법으로 세포막성 소포를 분리하였다. 분리한 세포막성 소포를 PBS를 이용하여 재현탁(resuspension)하였다. 그런 다음, 분리한 세포막성 소포의 단백질 양을 암세포별(Hela, CT26 및 B16F10)로 세포막결합성 리포좀(MFL) 처리군, 비결합성 리포좀(NFL) 처리군 또는 무처리 대조군에 대하여 각각 측정하였다. BCA protein assay kit(Thermo Scientific, Waltham, MA, USA)를 이용하여 세포막성 소포에 존재하는 단백질의 양을 측정함으로써 세포막성 소포의 양을 간접적으로 측정하였다. 또한, 분리된 세포막성 소포가 생체 외에서(in vitro) 안정적인지를 확인하고자 상기 분리된 세포막성 소포를 PBS 및 배양액에 넣어 둔 후, 투과전자현미경(transmission electron microscopy; TEM)(JEM-3011,[JEOL Ltd, Tokyo, Japan)을 이용하여 그 모양을 관찰하였고, 세포막성 소포의 크기를 동적 광산란(dynamic light scattering)으로 측정해 조사하였다. 구체적으로, 세포막성 소포를 분리하여 PBS 상태에 담겨져 있는 세포막성 소포 용액을 DLS장비를 이용하여 직경(diameter)을 측정하였다. MFL, NFL 또는 PLGA 나노입자(NP, Dil만을 함유)을 처리한 세포에서 분리한 세포막성 소포 400μg에 해당하는 용액의 양에 포함되어 있는 DiI 및 칼세인의 형광의 세기를 분광형광계 장비를 이용하여 측정하였다. DiI의 경우, 자극(excitation) 530 nm, 배출(emission) 570 nm 조건에서, 칼세인의 경우, 자극 490 nm, 배출 520 nm 조건에서 측정하였다. 이때, 세포에 MFL 또는 NFL의 처리량에 있어서, NFL은 조성 상 PEG가 없기 때문에 MFL과 비교하여 세포에 월등히 많은 양이 흡수되므로 MFL과 같은 양(0.14 × 10-6 몰)을 처리하거나(도 12의 NFL), 또는 세포에 같은 양의 리포좀이 흡수되도록 양을 낮추어 처리(도 12의 NFL(적은 양); 0.07 × 10-6 몰)하였다. 세포막성 소포로 DiI가 전달된 정도를 비교하였다.Specifically, cell membrane-binding liposomes or non-synthetic liposomes encapsulating Dil and calcein were treated in the same manner as in Example 3, and Hela, CT26 and B16F10 cancer cells were cultured for 48 hours. First, fractional centrifugation was carried out to separate the vesicular membranes. Specifically, the cell culture incubated for 48 hours was harvested, and cells and debris were removed by centrifugation at 4 ° C for 30 minutes at 300 g for 5 minutes to 200 g for 20 minutes to 10,000 g at 300 ° C. The cell membrane vesicles were then separated using an ultracentrifuge (Ultra 5.0, Hanil science, Incheon, Korea) under the conditions of 4 ° C, 120 min and 110,000 g in the same manner as in Example 3, The vesicles were separated. The isolated cell membrane vesicles were resuspended using PBS. Then, the amount of the separated plasma membrane vesicles was measured for cancer cell lines (Hela, CT26 and B16F10) for cell membrane-bound liposomal (MFL) -treated, noncontiguous liposomal (NFL) treated or untreated control. The amount of plasma membrane vesicles was indirectly measured by measuring the amount of protein present in the vesicular vesicles using the BCA protein assay kit (Thermo Scientific, Waltham, Mass., USA). In order to confirm whether the separated cell membrane vesicles were stable in vitro, the separated cell membrane vesicles were placed in PBS and culture medium, and then analyzed by transmission electron microscopy (TEM) (JEM-3011, JEOL Ltd., Tokyo, Japan), and the size of the vesicular vesicles was measured by dynamic light scattering. Specifically, the cell membrane vesicles isolated from the cell membrane vesicles and stored in the PBS state were measured for their diameters using a DLS instrument. Fluorescence intensities of DiI and calcein contained in the amount of solution corresponding to 400 μg of cell membrane vesicles isolated from cells treated with MFL, NFL or PLGA nanoparticles (NP, containing only Dil) were analyzed using spectrophotometric instrument Respectively. For DiI, excitation was measured at 530 nm, emission at 570 nm, for calcein, stimulation at 490 nm and emission at 520 nm. At this time, since the amount of MFL or NFL treated in the cells is much higher than that of MFL because NFL has no PEG in its composition, it is treated with the same amount (0.14 x 10 -6 mol) as MFL (NFL (small amount) in FIG. 12; 0.07 x 10 -6 mol) for the same amount of liposome to be absorbed into the cells. The degree of DiI delivery to cell membrane vesicles was compared.

그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, Hela, B16F10 및 CT26 암세포주에 MFL 또는 NFL을 처리한 후 세포막성 소포를 분리한 결과, 처리한 리포좀의 종류와 상관없이 세포막성 소포의 양이 유사함을 확인하였다(도 5). 또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, NFL을 MFL과 유사한 양(많은 양)을 처리한 경우 세포막성 소포 내부에서 유의적으로 높은 DiI 형광량이 측정되었으나, 세포에 같은 양이 흡수되도록 NFL을 적은 양으로 처리한 결과, 세포막성 소포로의 형광표지자(DiI) 전달에 있어서 MFL의 세포막 결합능이 세포내부로 흡수되는 것보다 더욱 효과적임을 확인하였다(도 12). 또한, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, Dil 및 칼세인 모두의 형광 발광 정도에 있어서, 비결합성 리포좀을 처리한 경우 및 무처리군과 비교하여 세포막결합성 리포좀을 처리한 경우에 유의적으로 높은 형광 강도를 보임을 확인하였다(도 6 및 도 7). 또한, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 세포막결합성 리포좀을 처리한 세포에서 세포막성 소포의 모습을 투과전자현미경으로 확인한 결과, 기존에 보고된 일반적인 세포에서의 세포막성 소포의 모습과 유사함을 확인하였고(도 8), 세포막성 소포 크기에 있어서 세포주에 따라 평균 크기가 약간 차이가 나타났지만 평균적으로 80 내지 100 nm 범위 내에 유사한 분포 경향으로 존재함을 확인하였다(도 9).
As a result, as shown in Fig. 5, after the treatment of MFL or NFL with Hela, B16F10 and CT26 cancer cell lines, the cell membrane vesicles were separated, and the amount of cell membrane vesicles was similar regardless of the types of liposomes treated (Fig. 5). In addition, as shown in Fig. 12, when the NFL was treated in an amount similar to the MFL (large amount), the DiI fluorescence amount was significantly high in the cell membrane vesicle, but the amount of NFL was small As a result of the treatment, it was confirmed that the cell membrane-binding ability of MFL was more effective than the uptake of fluorescence marker (DiI) into cell membrane vesicles into the cells (Fig. 12). 6 and 7, the degree of fluorescence emission of both dil and calcein was significantly increased in the case of treating the cell membrane-binding liposome as compared with the case of treatment with the non-synthetic liposome and the case of the non-treated liposome (Fig. 6 and Fig. 7). In addition, as shown in FIGS. 8 and 9, the appearance of the cell membrane vesicles in the cells treated with the cell membrane-binding liposomes was confirmed by transmission electron microscope to be similar to that of the previously reported cell membranes in normal cells (Fig. 8). It was confirmed that the average cell size was slightly different depending on the cell line in the cell membrane vesicle size, but the cells were present in a similar distribution pattern in the range of 80 to 100 nm on average (Fig. 9).

<실시예 5> 분리된 세포막성 소포의 면역생화학적 특성 분석<Example 5> Immuno-biochemical characterization of isolated cell membrane vesicles

상기 <실시예 4>에서 분리하여 물리적 특정을 확인한 세포막성 소포에 대하여 면역생화학적 특정을 확인하기 위하여, 분리된 세포막성 소포에 대하여 SDS-PAGE 및 웨스턴 블럿(western blot)을 시행하여 단백질 프로필을 확인하였다.SDS-PAGE and western blot were performed on the separated cell membrane vesicles to confirm the immunochemical characteristics of the cell membrane vesicles isolated in the above Example 4 and confirming the physical characteristics, Respectively.

구체적으로, 상기 <실시예 4>와 같이 MFL 또는 NFL을 처리하여 배양한 세포에서 세포막성 소포를 분리한 다음, 상기 분리한 세포막성 소포 단백질의 분포 양상을 SDS-PAGE 젤로 크기별로 분리한 다음, 쿠마시브릴리언트블루(Coomassie Brilliant Blue) 염색을 하여 시각화하였다. 상기 분리한 세포막성 소포에 대하여 엑소좀 특이적 단백질 CD63의 발현량을 확인하고자 웨스턴 블럿(western blot)을 실시하였다. 구체적으로, 분리한 세포막성 소포 시료를 이용하여 웨스턴 블럿을 하기와 같은 방법으로 실시하였다: 세포 용해물을 저온에서 원심분리한 다음, 잔해를 제외한 시료(Cleared lysate)를 수득하였다. SDS PAGE 젤에 로딩한 단백질을 멤브레인으로 전이시킨 다음, 멤브레인에 하기 1차 항체(항-CD63 항체; System Biosceinces, Mountain View, CA, USA)를 프로브로 사용하여 혼성화반응을 수행하였다. HRP가 접합된 2차 항체(secondary antibody Goat anti-Rabbit HRP; System Biosceinces, Mountain View, CA, USA)를 추가적으로 반응시킨 다음, 해당 단백질의 밴드를 시각화하였다.Specifically, cell membrane vesicles were isolated from cells cultured by treatment with MFL or NFL as described in Example 4, and then the distribution pattern of the separated vesicular vesicle proteins was separated by SDS-PAGE gel, And visualized by Coomassie Brilliant Blue staining. Western blot was performed to confirm the expression amount of exo-specific protein CD63 on the separated cell membrane vesicles. Specifically, Western blotting was performed using the separated cell membrane vesicle samples as follows: The cell lysate was centrifuged at a low temperature, and a sample (cleared lysate) except for the debris was obtained. SDS PAGE The protein loaded on the gel was transferred to the membrane, and hybridization was performed using the following primary antibody (anti-CD63 antibody: System Biosciences, Mountain View, CA, USA) as a probe on the membrane. HRP-conjugated secondary antibody (secondary antibody Goat anti-Rabbit HRP; System Biosceinces, Mountain View, Calif., USA) was further reacted and the band of the protein was visualized.

그 결과, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 분리한 세포막성 소포를 SDS-PAGE 젤에서 크기별로 분리한 다음 쿠마시브릴리언트블루 염색을 하여 관찰한 결과, MFL처리 유무에 따른 세포막성 소포 단백질 분포의 유의적인 차이를 발견하지 못하였으며(도 10), 엑소좀 특이적 단백질인 CD63은 공통적으로 유의적인 발현량을 보임을 통해 분리된 세포막성 소포에 엑소좀이 많이 포함됨을 확인하였다.
As a result, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, the separated cell membrane vesicles were separated by SDS-PAGE gels, and then stained with Coomassie Brilliant Blue. As a result, the distribution of cell membrane vesicle proteins (FIG. 10), and it was confirmed that exoose-specific protein CD63 had a common expression amount, and that the exosome was contained in the separated cell membrane vesicles.

<< 실시예Example 6> 세포막결합성  6> cell membrane binding 리포좀의Liposomal 포접물에In the forage 대한 인접세포로의 이동 확인 Confirmation of migration to adjacent cells

광역학적 치료(photodynamic therapy; PDT)로의 활용을 위하여, 세포막결합성 리포좀 처리가 세포막성 소포를 통한 비결합성 리포좀(NFL) 처리보다 인접한 세포에 리포좀에 포접된 약물을 더욱 효과적으로 이동시키는지를 확인하고자, 암세포를 멤브레인 필터 및 트랜스웰의 낮은 챔버에서 배양하는 실험을 수행하였다.To use PDT as a photodynamic therapy (PDT), we investigated whether cell membrane-bound liposome treatment more effectively transports liposomally entrapped drugs to neighboring cells than noncontiguous liposome (NFL) treatment through cell membrane vesicles, Experiments were performed in which the cancer cells were cultured in a low chamber of a membrane filter and a transwell.

구체적으로, 도 13에 나타낸 바와 같이, DiI와 칼세인 형광물질이 포접된 세포막결합성 리포좀(MFL) 또는 비결합성 리포좀(NFL)을 30 분 동안 위쪽 필터에 있는 세포에 처리하고 세포와 반응하지 않은 리포좀들은 모두 제거한 후, 48 시간 동안 리포좀이 처리된 위쪽 세포로부터 방출되는 세포막성 소포들이 400 nm 구멍을 통하여 아래쪽 세포로 전달되는 것을 보여주는 것으로 세포막결합성 리포좀에 의해 형광물질이 세포로 전달되면 이 세포가 뿜는 세포막성 소포에 의해 형광물질이 또 다른 세포로 전달됨을 보여주는 실험을 수행하였다.Specifically, as shown in Fig. 13, cell membrane-bound liposomes (MFL) or non-synthetic liposomes (NFL) encapsulated with DiI and calcein fluorescent materials were treated for 30 minutes in cells in the upper filter, After removal of all of the liposomes, the cell membrane vesicles released from the upper cells treated with the liposome for 48 hours are transferred to the lower cells through the 400 nm hole. When the fluorescent substance is transferred to the cells by the cell membrane-binding liposome, Experiments were carried out to show that the fluorescent substance was transferred to another cell by the vesicle blast.

그 결과, 도 14 및 도 15에 나타낸 바와 같이, MFL 또는 NFL을 처리한 위쪽 필터의 배지 및 그 아래쪽 트랜스웰의 배지에서 리포좀에 포접한 물질(Dil 및 칼세인)에 대한 형광 강도를 비교한 결과, 아래쪽 배지에서 NFL의 경우보다 MFL을 이용한 경우에 상기 포접한 물질이 유의적인 수준으로 더욱 높은 형광 강도가 나타남으로써, MFL이 상기 포접한 물질을 인접세포로 효율적으로 운반함을 확인하였다(도 14). 또한, Hela 세포에 세포막성 소포가 제거된 배지를 처리한 결과, 칼세인 또는 Dil 형광이 나타나지 않음을 확인하였다(도 15).
As a result, as shown in Figs. 14 and 15, fluorescence intensities of the substances (Dil and Calcein) encapsulated in the liposome were compared in the medium of the upper filter treated with MFL or NFL and the medium of the transwell below thereof , It was confirmed that when the MFL was used in the lower medium in the case of using the MFL, the fluorescence intensity of the inclusion material was significantly higher than that of the NFL in the lower culture medium, so that the MFL efficiently transported the inclusion material to the adjacent cells ). In addition, it was confirmed that Hela cells were treated with a medium from which cell membrane vesicles had been removed, so that neither calcine nor Dil fluorescence appeared (FIG. 15).

<< 실시예Example 7>  7> 광과민제의Optic 전달 확인 Confirm delivery

암의 광역학적 치료법에 있어서, 광과민제(photosensitizer) 및 가시광선이 산소와 결합하여 생성된 세포독성 ROS는 아폽토시스(apoptosis) 또는 괴사(necrosis) 과정을 통해 악성 세포를 사멸시키고, 종양 미소 혈관계(tumour microvasculature)를 억제시키며, 숙주 면역 체계를 자극한다고 알려져 있다(Castano, et al. Nat Rev Cancer, 2006). 이에 상기 <실시예 6>에서 세포막결합성 리포좀이 리포좀에 포접된 약물을 효과적으로 이동시킬 수 있음을 확인한 것과 같이, 리포좀에 포접된 약물을 광과민제로 바꾸어 광과민제의 전달 여부를 확인하였다.In the photodynamic therapy of cancer, cytotoxic ROS produced by the combination of photosensitizer and visible light with oxygen kills malignant cells through apoptosis or necrosis, (Castano et al., Nat Rev Cancer, 2006). It is known to stimulate the host immune system. Thus, in Example 6, it was confirmed that the cell membrane-binding liposome was able to effectively transfer the drug encapsulated in the liposome, and the drug encapsulated in the liposome was replaced with a photosensitizer to confirm the delivery of the photosensitizer.

구체적으로, 상기 <실시예 1>과 같은 방법으로 배양한 Hela, B16F10 및 CT26 세포에 광과민제(ZnPc; Sigma aldhirich, St. Louis, MO, USA) 6.75 ㎍가 함유된 세포막결합성 리포좀(MFL) 및 비결합성 리포좀(NFL)을 처리한 다음 공초점 현미경(TCS SP8 X; Leica, Wetzlar, Germany)으로 관찰하였다. 그리고, 분리한 세포막성 소포 400 μg에서 광과민제(ZnPc)의 형광 강도를 측정하였다.Specifically, membrane-bound liposomes (MFL) containing 6.75 μg of photosensitizer (ZnPc; Sigma aldrich, St. Louis, Mo., USA) were added to Hela, B16F10 and CT26 cells cultured in the same manner as in Example 1, And noncrystalline liposomes (NFL) were treated and then observed with a confocal microscope (TCS SP8X; Leica, Wetzlar, Germany). The fluorescence intensity of the photosensitizer (ZnPc) was measured at 400 μg of the separated cell membrane vesicles.

도 16 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 광요법에 의한 암치료용 광과민제(ZnPc)를 포접한 MFL을 제작하고 이를 세포에 처리한 결과, MFL이 세포막과 잘 결합함을 확인하였고 이러한 세포에서 분리한 세포막성 소포(엑소좀)에도 상기 광과민제가 전달되어 함유되어 있음을 확인하였다(도 16 및 도 17).
As shown in FIG. 16 and FIG. 17, MFL containing photopherin (ZnPc) for cancer treatment by phototherapy was prepared and treated with cells to confirm that MFL binds well to the cell membrane. It was confirmed that the above-mentioned photosensitizer was also transferred to a cell membrane vesicle (exosome) (FIGS. 16 and 17).

<< 실시예Example 8> 레이저 처리 유무에 따른 세포막결합성  8> Cell membrane binding with and without laser treatment 리포좀을Liposomes 처리한 세포의 세포  Cells of treated cells 생존능Survival 확인  Confirm

레이저 치료와 접목하여 활용될 가능성을 알아보기 위하여, 레이저 처리 유무에 따른 세포 생존능 검사를 실시하였다.To investigate the possibility of using laser treatment, we performed cell viability test with and without laser treatment.

구체적으로, 도 18과 같이, ZnPc가 포접된 세포막결합성 리포좀(MFL) 또는 비결합성 리포좀(NFL)을 30 분 동안 위쪽 필터에 있는 세포에 처리하고 세포와 반응하지 않은 리포좀들은 모두 제거한 후, 48 시간 동안 리포좀이 처리된 위쪽 세포로부터 방출되는 세포막성 소포들이 400 nm 구멍을 통하여 아래쪽 세포로 전달되는 것을 보여주는 것으로 세포막결합성 리포좀에 의해 ZnPc가 세포로 전달되면 이 세포가 뿜는 세포막성 소포에 의해 ZnPc가 또 다른 세포로 전달됨을 보여주는 도이다. 또한 세포막성 소포에 의해 ZnPc가 전달된 아래쪽 트랜스웰에 있는 세포 전체에 대하여 5 분 동안 660 nm 레이저(laser source) 처리를 하여 상기 세포의 생존능을 확인하는 실험을 수행하였다. MTT(Sigma aldhirich, St. Louis, MO, USA) 용액을 처리한 후 당업계에 잘 알려진 방법대로 MTT 독성 검사를 수행하였다.Specifically, as shown in Fig. 18, cell membrane-bound liposomes (MFL) or non-synthetic liposomes (NFL) encapsulated with ZnPc were treated for 30 minutes in cells in the upper filter, and the cells and unreacted liposomes were removed, And the cell membrane vesicles released from the liposome-treated upper cell are transferred to the lower cell through a 400 nm hole. When ZnPc is delivered to the cell by the cell membrane-binding liposome, Is transferred to another cell. In addition, an experiment was performed to examine the viability of the cells in the lower transwell where the ZnPc was delivered by the cell membrane vesicle by performing a laser source treatment with 660 nm for 5 minutes. MTT (Sigma aldrich, St. Louis, Mo., USA) solution was treated and MTT toxicity test was performed according to methods well known in the art.

그 결과, 도 19에 나타낸 바와 같이, MFL 또는 NFL을 처리한 위쪽 필터의 배지 및 아래쪽 트랜스웰의 배지에서 레이저 처리의 유무에 따른 세포 생존율을 비교한 결과, 상기 <실시예 7>의 결과에 따라 광과민제가 포접된 세포막결합성 리포좀을 처리한 세포로부터 분리된 광과민제를 포함하는 세포막성 소포가 유의적인 수준으로 아래쪽 트랜스웰로 이동됨으로써, 레이저가 위쪽 필터 및 낮은 트랜스웰 둘 다에서 유의적으로 세포의 광역학적 파괴를 야기함을 확인하였다(도 19). 이를 통해, 광과민제가 포접된 세포막결합성 리포좀을 암세포에 처리함으로써 광요법에 의한 암 치료에 응용될 수 있음을 확인하였다.As a result, as shown in Fig. 19, the cell survival rates according to the presence or absence of the laser treatment were compared in the medium of the upper filter treated with MFL or NFL and the culture medium of the lower transwell. As a result, The cell membrane vesicles containing photosensitizers isolated from cells treated with cell membrane-bound liposomes encapsulated with photosensitizers migrate to the lower transwells at significant levels, so that the lasers are significantly reduced in both the upper filter and the lower transwell (Fig. 19). It was confirmed that the cell membrane - binding liposome encapsulated with photosensitizer could be applied to cancer therapy by phototherapy by treating cancer cells.

Claims (25)

1) 이중지질막으로 구성되며, 이중지질막에는 소수성 약물, 이중지질막 내부에는 친수성 약물을 포접하며 세포막에 융합하여 상기 소수성 약물 또는 친수성 약물을 포접하는 세포막성 소포를 분비시키는 리포좀(liposome)을 제조하는 단계;
2) 단계 1)의 리포좀을 세포에 처리하여 세포로부터 세포막성 소포를 방출시키는 단계; 및
3) 단계 2)에서 방출된 세포막성 소포를 수집하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 약물이 함유된 세포막성 소포의 제조방법.
1) preparing a liposome which is composed of a double lipid membrane and which encapsulates a hydrophobic drug in the lipid membrane and a hydrophilic drug in the lipid membrane and fuses with the cell membrane to secrete the hydrophobic drug or a cell membrane vesicle encapsulating the hydrophilic drug ;
2) treating the cells with the liposomes of step 1) to release the cell membrane vesicles from the cells; And
3) collecting the cell membrane vesicles released in step 2). &Lt; Desc / Clms Page number 20 &gt;
제 1항에 있어서, 상기 이중지질막은 기본 지질(base lipid) 및 PEG(polyethylene glycol; 폴리에틸렌 글리콜)가 결합된 지질로 구성되는 것을 특징으로 하는 약물이 함유된 세포막성 소포의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the bilayer lipid membrane is composed of a lipid having a base lipid and a polyethylene glycol (PEG) bonded thereto.
제 2항에 있어서, 상기 기본 지질 및 PEG가 결합된 지질은 총 이중지질막 중량부에 대하여 각각 50 내지 80 중량부 및 1 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는 약물이 함유된 세포막성 소포의 제조방법.
[Claim 3] The method according to claim 2, wherein the lipid to which the basic lipid and the PEG are bound is 50 to 80 parts by weight and 1 to 20 parts by weight, respectively, based on the weight of the total lipid lipid.
제 2항에 있어서, 상기 이중지질막은 양전하가 부하된 지질(Positively charged lipid)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약물이 함유된 세포막성 소포의 제조방법.
3. The method of claim 2, wherein the bilayer lipid membrane further comprises positively charged lipid.
제 4항에 있어서, 기본 지질:PEG가 결합된 지질:양전하가 부하된 지질은 60 내지 90 중량부:1 내지 10 중량부: 5 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 약물이 함유된 세포막성 소포의 제조방법.
5. The pharmaceutical composition according to claim 4, wherein the lipid to which the basic lipid: PEG is bound: lipid loaded with positive charge is 60 to 90 parts by weight: 1 to 10 parts by weight: 5 to 30 parts by weight Gt;
청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 6 has been abandoned due to the setting registration fee. 제 5항에 있어서, 기본 지질:PEG가 결합된 지질:양전하가 부하된 지질은 70 내지 85 중량부:1 내지 5 중량부: 10 내지 25 중량부인 것을 특징으로 하는 약물이 함유된 세포막성 소포의 제조방법.
6. The pharmaceutical composition according to claim 5, wherein the lipid to which the basic lipid: PEG is bound: lipid loaded with positive charge is 70 to 85 parts by weight: 1 to 5 parts by weight: 10 to 25 parts by weight Gt;
제 2항에 있어서, 상기 기본지질은 포스파티딜콜린(phosphatidicolin) 및 포스포에탄올아민(phosphoethanolamine) 계열의 인지질로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 인지질인 것을 특징으로 하는 세포막성 소포의 제조방법.
[3] The method of claim 2, wherein the basic lipid is at least one phospholipid selected from the group consisting of phosphatidicolin and phosphoethanolamine phospholipids.
제 4항에 있어서, 상기 양전하가 부하된 지질은 18:1 TAP(1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane), 14:0 TAP(1,2-dimyristoyl-3-trimethylammonium-propane), 16:0 TAP(1,2-dipalmitoyl-3-trimethylammonium-propane), 18:0 TAP(1,2-stearoyl-3-trimethylammonium-propane), 18:0 DDAB(Dimethyldioctadecylammonium), 12:0 EPC(1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 14:0 EPC(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 14:1 EPC(1,2-dimyristoleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 16:0 EPC(1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 18:0 EPC(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 18:1 EPC(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 16:0-18:1 EPC(1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), DOTMA(1,2-di-O-octadecenyl-3-trimethylammonium propane) 및 DOTAP(N-[1-(2,3-Dioleoyloxy)]-N,N,N-trimethylammonium propane methyl sulphate)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징을 하는 세포막성 소포의 제조방법.
4. The method of claim 4, wherein the lipid loaded with the positive charge is selected from the group consisting of 18: 1 TAP (1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane), 14: 0 TAP (1,2-dimyristoyl-3-trimethylammonium- : 0 TAP (1,2-dipalmitoyl-3-trimethylammonium-propane), 18: 0 TAP (1,2-stearoyl-3-trimethylammonium-propane), 18: 0 DDAB (Dimethyldioctadecylammonium) Glycero-3-ethylphosphocholine), 14: 0 EPC (1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 14: 1 EPC (1,2-dimyristoleoyl- ethylphosphocholine), 18: 0 EPC (1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 18: 0 EPC (1,2- distearoyl- 2-dioleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 16: 0-18: 1 EPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn- glycero-3-ethylphosphocholine), DOTMA -3-trimethylammonium propane) and DOTAP (N- [1- (2,3-Dioleoyloxy)] -N, N, N-trimethylammonium propane methyl sulphate). My Way.
제 1항에 있어서, 상기 리포좀은 표면전위가 12 내지 20 mV인 것을 특징으로 하는 약물이 함유된 세포막성 소포의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the liposome has a surface potential of 12 to 20 mV.
제 1항의 방법으로 제조된 소수성 약물 및 친수성 약물이 동시에 포접되어 있는 세포막성 소포.
A cell membrane vesicle in which a hydrophobic drug and a hydrophilic drug prepared by the method of claim 1 are simultaneously enclosed.
제 2항의 방법으로 제조된 소수성 약물이 포접되어 있는 세포막성 소포.
A cell membrane vesicle encapsulating a hydrophobic drug prepared by the method of claim 2.
제 2항의 방법으로 제조된 친수성 약물이 동시에 포접되어 있는 세포막성 소포.
A cell membrane vesicle in which the hydrophilic drug prepared by the method of claim 2 is enclosed simultaneously.
총 이중지질막 중량부에 대하여 기본 지질:PEG가 결합된 지질:양전하가 부하된 지질이 70 내지 85 중량부:1 내지 5 중량부: 10 내지 25 중량부로 결합된 이중지질막으로 구성되며,
이중지질막에는 소수성 약물, 이중지질막 내부에는 친수성 약물을 포접하며 세포막에 융합하여 상기 소수성 약물 또는 친수성 약물을 포접하는 세포막성 소포를 분비시키는 것을 특징으로 하는 세포막결합성 리포좀.
Lipid bound with PEG: basic lipid with respect to the total lipid lipid membrane part: lipid loaded with positive charge: 70 to 85 parts by weight: 1 to 5 parts by weight: 10 to 25 parts by weight,
A cell membrane-binding liposome characterized in that a hydrophobic drug is contained in the lipid bilayer and a hydrophilic drug is contained in the lipid bilayer, and the cell membrane vesicle secreted by the hydrophobic drug or the hydrophilic drug is fused to the cell membrane.
제 13항에 있어서, 상기 리포좀은 표면전위가 12 내지 20 mV인 것을 특징으로 하는 세포막결합성 리포좀.
14. The cell membrane-bound liposome according to claim 13, wherein the liposome has a surface potential of 12 to 20 mV.
제 13항에 있어서, 상기 기본지질은 포스파티딜콜린(phosphatidicolin) 및 포스포에탄올아민(phosphoethanolamine) 계열의 인지질로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 인지질인 것을 특징으로 하는 세포막결합성 리포좀.
14. The cell membrane-binding liposome according to claim 13, wherein the basic lipid is at least one phospholipid selected from the group consisting of phosphatidicolin and phosphoethanolamine phospholipids.
제 13항에 있어서, 상기 양전하가 부하된 지질은 18:1 TAP(1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane), 14:0 TAP(1,2-dimyristoyl-3-trimethylammonium-propane), 16:0 TAP(1,2-dipalmitoyl-3-trimethylammonium-propane), 18:0 TAP(1,2-stearoyl-3-trimethylammonium-propane), 18:0 DDAB(Dimethyldioctadecylammonium), 12:0 EPC(1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 14:0 EPC(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 14:1 EPC(1,2-dimyristoleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 16:0 EPC(1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 18:0 EPC(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 18:1 EPC(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 16:0-18:1 EPC(1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), DOTMA(1,2-di-O-octadecenyl-3-trimethylammonium propane) 및 DOTAP(N-[1-(2,3-Dioleoyloxy)]-N,N,N-trimethylammonium propane methyl sulphate)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 세포막결합성 리포좀.
14. The method of claim 13, wherein the lipid loaded with the positive charge is selected from the group consisting of 18: 1 TAP (1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane), 14: 0 TAP (1,2-dimyristoyl-3-trimethylammonium- : 0 TAP (1,2-dipalmitoyl-3-trimethylammonium-propane), 18: 0 TAP (1,2-stearoyl-3-trimethylammonium-propane), 18: 0 DDAB (Dimethyldioctadecylammonium) Glycero-3-ethylphosphocholine), 14: 0 EPC (1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 14: 1 EPC (1,2-dimyristoleoyl- ethylphosphocholine), 18: 0 EPC (1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 18: 0 EPC (1,2- distearoyl- 2-dioleoyl-sn-glycero-3-ethylphosphocholine), 16: 0-18: 1 EPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn- glycero-3-ethylphosphocholine), DOTMA -3-trimethylammonium propane) and DOTAP (N- [1- (2,3-Dioleoyloxy)] -N, N, N-trimethylammonium propane methyl sulphate). Little.
제 13항에 있어서, 상기 양전하가 부하된 지질은 DOTAP(N-[1-(2,3-Dioleoyloxy)]-N,N,N-trimethylammonium propane methyl sulphate; N-[1-(2,3-디올레오일옥시)]-N,N,N-트리메틸암모늄 프로판 메틸 설파이트)인 것을 특징을 하는 세포막결합성 리포좀.
14. The method of claim 13, wherein the lipid loaded with the positive charge is selected from the group consisting of DOTAP (N- [1- (2,3-Dioleoyloxy)] - N, N, N-trimethylammonium propane methyl sulphate; Diolureoyloxy)] - N, N, N-trimethylammonium propane methyl sulfite).
제 13항에 있어서, 상기 약물은 세포막 염료, 광과민제, 항암제, 항생제인 것을 특징으로 하는 세포막결합성 리포좀.
14. The cell membrane-binding liposome according to claim 13, wherein the drug is a cell membrane dye, a photosensitizer, an anti-cancer agent, or an antibiotic.
청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 19 is abandoned in setting registration fee. 제 18항에 있어서, 상기 항암제는 칼세인(Calcein), 젬시타빈(gemcitabine), 부술판(Busulfan), 클로람부실(Chlorambucil), 시클로포스파미드(Cyclophosphamide), 멜파란(Melphalan), 시스플라틴(Cisplatin), 이포스파미드(Ifosfamide), 시타라빈(Cytarabine), 5-플루오로우라실(5-FU), 메토트렉세이트(Methotrexate; MTX), 다우노루비신(Daunorubicin), 아드리아마이신(Adriamycin), 빈블라스틴(Vinblastine), 빈크리스틴(Vincristine), 빈데신(Vindesine), 프로카바진(Procarbazine), 타목시펜(Tamoxifen), 메게스테롤 아세테이트(Megesterol acetate), 플루타미드(Flutamide) 및 고세렐린 아세테이트(Gosereline acetate, Zoladex)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 세포막결합성 리포좀.
19. The method of claim 18, wherein the anticancer agent is selected from the group consisting of Calcein, gemcitabine, Busulfan, Chlorambucil, Cyclophosphamide, Melphalan, cisplatin Cisplatin, ifosfamide, cytarabine, 5-fluorouracil (5-FU), methotrexate (MTX), daunorubicin, adriamycin, Vincristine, Vindesine, Procarbazine, Tamoxifen, Megesterol acetate, Flutamide, and Gosereline acetate. Zoladex). &Lt; / RTI &gt;
청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 20 has been abandoned due to the setting registration fee. 제 18항에 있어서, 상기 항생제는 페니실린(penicillin)계 항생제, 세팔로스포린(cephalosporine)계 항생제, 마크로라이드(macrolide)계 항생제, 테트라시클린(tetracycline)계 항생제, 퀘놀론(quinolone)계 항생제, 항히스타민제, 항균제, 클린다마이신(clindamycin), 메트로니다졸(metronidazole), 클로람페니콜(chloramphenicol), 악티노마이신-D(Actinomycin-D), 블레오마이신(Bleomycin) 및 미토마이신-C(Mitomycin-C)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 세포막결합성 리포좀.
19. The method of claim 18, wherein the antibiotic is selected from the group consisting of a penicillin antibiotic, a cephalosporine antibiotic, a macrolide antibiotic, a tetracycline antibiotic, a quinolone antibiotic, From the group consisting of antihistamines, antimicrobial agents, clindamycin, metronidazole, chloramphenicol, Actinomycin-D, Bleomycin and Mitomycin-C Wherein the liposome is one selected from the group consisting of liposomes and liposomes.
제 13항의 리포좀 또는 제 10항의 세포막성 소포를 포함하는 약물전달용 조성물.
13. A drug delivery composition comprising the liposome of claim 13 or the cell membrane vesicle of claim 10.
제 13항의 리포좀 또는 제 10항의 세포막성 소포를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
A pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the liposome of claim 13 or the cell membrane vesicle of claim 10.
제 22항에 있어서, 상기 암은 폐암, 고환암, 방광암, 전립선암, 유방암, 난소암, 자궁경부암, 췌장암, 피부암, 위암 및 간암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
The pharmaceutical composition according to claim 22, wherein the cancer is selected from the group consisting of lung cancer, testicular cancer, bladder cancer, prostate cancer, breast cancer, ovarian cancer, cervical cancer, pancreatic cancer, skin cancer, stomach cancer and liver cancer Composition.
제 13항의 리포좀 또는 제 10항의 세포막성 소포를 포함하는 항생제(antibiotics).
13. A antibiotic comprising the liposome of claim 13 or a vesicular vesicle of claim 10.
제 13항의 리포좀 또는 제 10항의 세포막성 소포를 포함하는 광민감제(photosensitiser).13. A photosensitiser comprising the liposome of claim 13 or a cell membrane vesicle of claim 10.
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