KR101613618B1 - 진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델을 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 삼차원 배양 피부모델 - Google Patents

진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델을 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 삼차원 배양 피부모델 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐(Native collagen) 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐(Atelocollagen)의 조합;을 포함하는 조성물을 이용하여 진피층을 제조하는 단계 및 케라틴 세포를 이용하여 표피층을 형성하는 단계를 포함하는 진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐의 조합;을 포함하는 조성물로 제조된 진피층과 케라틴 세포에 의해 형성된 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델에 관한 것이다. 본 발명의 삼차원 배양 피부모델은 제조시 마우스 유래 3T3 세포를 이용하고, 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 혼합하여 사용하는 것을 통하여 진피층과 표피층의 형성 및 분화가 우수하고 진피층의 콜라겐 수축 및 분해 현상을 억제하여 자연피부층에 유사한 구조를 가짐에 따라, 의약품이나 화장품의 독성 및 효능 실험, 동물실험 대체 실험 분야에서 널리 사용될 수 있다.

Description

진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델을 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 삼차원 배양 피부모델{A method for preparing the three-dimensionally cultured skin comprising dermis and epidermis, and the cultured skin made therefrom}
본 발명은 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐(Native collagen) 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐(Atelocollagen)의 조합;을 포함하는 조성물을 이용하여 진피층을 제조하는 단계 및 케라틴 세포를 이용하여 표피층을 형성하는 단계를 포함하는 진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐의 조합;을 포함하는 조성물로 제조된 진피층과 케라틴 세포에 의해 형성된 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델에 관한 것이다.
피부는 인체 체표면 전체를 덮고 있는 가장 큰 장기로서 체온 조절과 외부 환경에 대한 장벽으로의 기능 등 다양한 기능을 가지고 있으며, 성인의 경우 그 면적이 약 1.2 내지 2.3 m2에 이른다. 피부는 표피(epidermis)와 진피(dermis)로 구성되어 있으며, 진피층은 콜라겐(collagen)과 섬유아세포(fibroblast)로 이루어져 있고, 표피층은 케라틴 세포와 멜라닌 형성 세포 등으로 구성되어 있다. 비교적 일률적인 두께를 가지는 표피층에 비해, 진피층의 두께는 부위에 따라 많은 차이가 있는 것으로 알려져 있으나 표피의 약 3배의 두께를 가지는 것으로 알려져 있다.
표피층은 기저막, 유극층, 과립층, 각질층으로 계층화되어 있어 피부 표면에는 최종 분화된 죽은 세포가 여러 겹으로 쌓여 보호막 기능을 수행하게 된다. 기저막은 제4형 콜라겐 lattice에 라미닌 및 여러 세포외기질이 침착된 얇은 막 형태로 기저층의 세포가 부착하고 있으며, 상처가 나면 기저막의 분해가 동반되어 기저층의 세포가 진피의 제1형 콜라겐과 접하게 되며, 이때 표피 세포가 측면으로 이동하여 재상피화(re-epithelialization)이 유도된다.
진피층은 섬유아세포가 풍부하고 미세 혈관이 분포하는 유두층(papillary dermis)와 두꺼운 콜라겐 섬유가 풍부한 세망 결합 조직(reticular dermis)으로 구성되어 있다. 모낭 및 여러 피부 부속 기관은 진피 깊숙이 위치하고 있어, 부분층 피부손상(partial thickness wound)처럼 표피층이 소실된 경우에도 모낭에서부터 표피세포가 자라 나와서 재상피화를 유도하게 된다.
한편, 인공적으로 피부조직을 구성하고자 하는 시도가 있으며, 이러한 인공피부는 일반적으로 자가 세포에 의한 재생능력을 상실한 피부손상이나, 피부 궤양 또는 의약품이나 화장품의 독성 및 효능 실험 등에 사용된다. 인공피부는 손상된 인간의 피부를 대체할 수 있는 피부 대용품으로써 피부 치료나 이를 위한 의약품 개발 또는 피부와 접촉하는 의료기기, 생활필수품, 화장품 등의 독성 및 효능을 시험하기 위한 실험 재료로 매우 중요하다.
따라서, 이와 같은 활용을 위해서는 자연 피부층을 모방한 구조를 갖는 인공피부의 개발이 요구되는데, 유럽의 경우 2013년부터 동물실험을 통해 만든 화장품의 판매가 전면 금지되었기 때문에, 유명 해외 화장품 업체들은 인공 피부 개발에 많은 투자를 하고 있는 실정이다. 예를 들면, 프랑스 로레알사가 자체 개발한 '에피스킨'은 동물 실험을 완전히 대체할 수 있는 인공피부로 유럽 표준을 통과했으며, 미국 마텍에서 개발한 '에피덤'은 실제 사람피부에 비해 너무 민감한 반응을 보여 조건부 승인만을 받은 상태이다. 현재까지 개발된 인공배양 피부 모델 중 대표적인 방법으로는 표피가 제거된 진피 위에 인체 케라틴 세포를 삼차원적으로 배양하는 방법(Reconstructed epidermis on de-epidermized dermis, RE-DED)과 섬유아세포가 포함된 콜라겐 기질 위에서 인체 각질형성 세포를 삼차원적으로 배양하는 방법(Living Skin Equivalent, LSE)이 있다 (일본공개특허공보 특개평09-173362호; 일본공개특허공보 제2012-235921호; 한국공개특허공보 제10-2013-0056956호). 그러나, 지금까지 개발된 삼차원 배양 피부의 경우 진피를 모방한 콜라겐 겔과 표피를 모방한 표피층 사이에 기저막이 충분히 형성되지 못하는 단점이 있으며, 배양과정에서 진피층이 수축되는 진피층 수축현상이 일어나 자연피부층에 유사한 삼차원 배양 피부를 제조하는 기술이 여전히 요구되고 있다.
삭제
상기와 같은 배경하에, 본 발명자들은 의약품이나 화장품의 독성 및 효능 실험에 활용할 수 있는 사람의 피부층과 유사한 삼차원 배양 피부모델을 개발하기 위해 예의 연구 노력한 결과, 마우스 유래 3T3 세포를 이용하고, 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 혼합하여 사용하여 진피층의 수축현상을 극복할 수 있음을 확인함으로써 동물실험을 대체할 수 있는 삼차원 배양 피부모델을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐(Native collagen) 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐(Atelocollagen)의 조합;을 포함하는 조성물을 배양접시에 접종하여 굳혀 진피층을 제조하는 단계; 상기에서 제조된 진피층의 상층에 케라틴 세포를 접종하여 cell sheet를 형성할 때까지 배양하는 단계; 및 상기에서 형성된 cell sheet를 공기 중에 노출시켜 배양하여 표피층을 형성하는 단계를 포함하는, 진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐의 조합;을 포함하는 조성물로 제조된 진피층과 케라틴 세포에 의해 형성된 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐(Native collagen) 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐(Atelocollagen)의 조합;을 포함하는 조성물을 이용하여 진피층을 제조하는 단계 및 케라틴 세포를 이용하여 표피층을 형성하는 단계를 포함하는 진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 a) 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐의 조합;을 포함하는 조성물을 배양접시에 접종하여 굳혀 진피층을 제조하는 단계; b) 상기에서 제조된 진피층의 상층에 케라틴 세포를 접종하여 cell sheet를 형성할 때까지 배양하는 단계; 및 c) 상기에서 형성된 cell sheet를 공기 중에 노출시켜 배양하여 표피층을 형성하는 단계를 포함하는, 진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델 제조방법을 제공한다.
본 발명은 진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델을 제조하는 과정에서 진피층 제조시 마우스 유래 섬유아세포 및 천연형 콜라겐 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐의 조합을 포함하는 조성물을 사용하여 진피층과 표피층의 형성 및 분화가 우수하였으며 진피층 및 콜라겐 수축 현상이 억제되어 실제 사람의 피부층에 유사한 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 용어, "섬유아세포"는 섬유성 결합조직의 중요한 성분을 이루는 세포로 특히 본 발명과 관련된 피부에 있어서는 진피층을 구성하는 주요 세포를 의미한다. 본 발명에서 섬유아세포는 인간, 마우스, 랫트 등에서 유래할 수 있으나, 그 유래에 제한되지 않는다. 본 발명의 목적상 본 발명의 삼차원 배양 피부모델을 제조하는 과정에서 진피층 제조시 이용하는 섬유아세포는 특히, 마우스 유래 섬유아세포일 수 있으며, 예를 들어 3T3-J2, NIH3T3, 3T6, 3T12, 3T12A 또는 6T6 세포주 일 수 있고, 대표적으로 마우스 유래 섬유아세포 3T3-J2 세포주 일 수 있다. 또한 본 발명의 섬유아세포는 정상조직 유래 또는 화학물질, 화상, 창상, 흉터, 궤양 등의 병증 조직 유래 섬유아세포일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 용어, "케라틴 세포"는 표피 세포 중에서 각질화 능력을 가지고 있는 세포로 표피 세포의 대부분을 차지하고 있는 세포를 의미하며, 일반적으로 케라티노사이트와 동일한 세포를 지칭한다. 본 발명에서 케라틴 세포는 인간, 마우스, 랫트 등에서 유래할 수 있으나, 그 유래에 제한되지 않는다. 본 발명의 목적상 본 발명의 삼차원 배양 피부모델을 제조하는 과정에서 표피층 제조시 이용하는 케라틴 세포는 특히, 인간 유래 케라틴 세포일 수 있고, 정상조직 유래 또는 화학물질, 화상, 창상, 흉터, 궤양 등의 병증 조직 유래 케라틴 세포일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 구체적인 실시예에서는 마우스 유래 섬유아세포(대표적으로 3T3-J2 세포주 사용) 또는 인간 유래 섬유아세포를 이용하여 삼차원 배양 피부모델의 진피층을 제조하였다(실시예 2-1). 그 결과, 마우스 유래 섬유아세포를 사용한 경우 인간 유래 섬유아세포를 사용한 경우보다 진피층 두께가 2배 가량 두껍게 형성된 것을 확인하였으며, 조직도 고른 두께로 안정적인 피부모델이 형성된 것을 확인하였다. 또한, 인간 유래 섬유아세포를 사용할 경우 진피층의 콜라겐이 분해되어 마우스 유래 섬유아 세포로 제조한 진피층에 비해 두께가 얇아 진피층의 형성이 부진하였다. 아울러, 표피층은 기저, 유극, 과립, 각질층이 형성되어야 하며, 마우스 유래 섬유아세포를 사용한 경우에는 명확한 기저층 경계를 확인할 수 있고 표피층에 각 층이 안정적으로 형성되어 있는 것을 확인하였다(도 1).
또한, 본 발명의 구체적인 실시예에서는 인간 유래 섬유아세포를 사용한 경우에서만 MMP-1(54kDa)의 발현이 관찰된 반면, 마우스 유래 섬유아세포를 사용한 경우에는 MMP-1의 발현이 관찰되지 않았으며(도 2), 마우스 유래 섬유아세포를 사용하여 진피층을 형성하는 경우에 인간 섬유아세포를 사용한 경우보다 cell sheet 형성 속도가 월등히 빠른 것을 확인하였다(도 3).
한편, 본 발명에서 cell sheet는 한 겹 이상의 세포로 세포간의 단단한 결합을 통하여 배양 표면이 전부 뒤덮힌 상태를 지칭한다.
본 발명의 구체적인 실시예를 통하여 마우스 유래 섬유아세포를 사용하여 진피층을 형성하는 경우에 인간 섬유아세포를 사용한 경우보다 i) 진피층 형성능이 우수하고, ii) 초기 공급한 콜라겐이 유지되어 진피층 유지능이 우수하고, iii) 표피층 형성 속도가 빨라지는 것을 확인하였다. 이는 마우스 유래 섬유아세포를 사용할 경우 자연피부조직과 유사한 형태를 가질 뿐 아니라 삼차원 배양 피부모델을 제조하는데 소요되는 시간도 감축시킬 수 있음을 보여준다.
본 발명과 관련하여, 특히 의약품 및 화장품의 독성 및 효능 실험에 사용하기 위한 삼차원 배양 피부모델은 대량 생산이 요구되는 경우가 많기 때문에 상기 적은 수의 케라틴 세포를 필요로 한다거나 삼차원 배양 피부모델을 제조하는데 소요되는 시간이 감축되는 것의 의미가 크다고 할 수 있다. 또한, 본 발명을 통해 제조된 삼차원 배양 피부모델은 독성 및 효능 실험 뿐 아니라 피부 이식 및 상처치료용 의약품으로 사용될 수 있다.
본 발명의 삼차원 배양 피부모델 제조방법은 본 발명의 마우스 유래 섬유아세포에 의해 진피층을 형성시킴으로써 인간 유래 섬유아세포를 이용하는 경우에 비교하여 하기의 특성 중 하나 이상을 가지는 방법일 수 있다.
i) 진피층 형성능 증가.
ii) 표피층 형성능 증가.
iii) 표피층 분화능 증가.
iv) 콜라겐 수축 현상 억제.
v) 콜라겐층 분해 현상 억제.
vi) 기질분해효소(Matrix Metalloproteinase) 발현량 감소.
vii) cell sheet 형성 속도 증가.
본 발명의 용어, "콜라겐"은 식물과 동물에 모두 존재하는 경단백질로, 동물의 뼈와 피부에 주로 존재하며 연골, 장기 막, 머리카락 등에도 분포되어 있으며, 교원질이라고도 불리운다. 콜라겐은 삼중나선구조로 이루어진 단백질이며 삼중나선구조의 양쪽 말단에는 비나선 구조의 텔로펩타이드를 가지고 있다. 본 발명에서 콜라겐은 인간, 소, 돼지, 마우스, 랫트 등에서 유래할 수 있으나, 그 유래에 제한되지 않는다. 본 발명에서 콜라겐은 천연형 콜라겐 뿐 아니라 생물공학적 변이나 생물공학적 또는 화학적 처리된 변형 콜라겐일 수 있으나, 유래 및 변형 여부에 제한되지 않는다.
본 발명의 용어, "아텔로콜라겐(Atelocollagen)"은 상기 설명한 콜라겐에서 면역반응을 일으키는 주된 원인으로 알려져 있는 텔로펩타이드를 제거한 콜라겐을 의미한다. 소나 돼지의 교질에서 추출한 콜라겐을 텔로펩타이드를 제거하는 효소를 처리하여 생산할 수도 있으며, 재조합 기술을 이용하여 생산할 수도 있다. 아텔로콜라겐은 면역원성을 감소시킨 콜라겐으로 항원성이 없고, 생체적합성이 좋으며 단기간에 대사, 흡수된다. 이에 따라 생체물질로 알려져 있어 인공피부, 인공혈관, 조직배양의 담체, 화장품에 대한 응용 분야에 널리 사용되고 있다.
본 발명의 목적상 본 발명의 삼차원 배양 피부모델의 진피층에 포함되는 콜라겐은 천연형 콜라겐 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐의 조합일 수 있으며, 상기 천연형 콜라겐은 서열번호 1의 아미노산 서열로 구성되는 알파 1 체인(alpha-1 chain) 및 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성되는 알파 2 체인(alpha-2 chain)을 포함하는 것일 수 있으며, 아텔로콜라겐은 서열번호 3의 아미노산 서열로 구성되는 알파 1 체인(alpha-1 chain) 및 서열번호 4의 아미노산 서열로 구성되는 알파 2 체인(alpha-2 chain)을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐의 조합은 조합 비율이 1: 0.1 내지 1: 20일 수 있으며, 바람직하게는 1: 0.5 내지 1 :15일 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 아텔로콜라겐 단독, 천연형 콜라겐 단독 및 이들의 조합을 이용하여 삼차원 배양 피부모델의 진피층을 제조하였다(실시예 3-1). 구체적으로, 아텔로콜라겐만을 이용하여 제조한 실험군 1, 천연형 콜라겐만을 이용하여 제조한 실험군 2 및 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 1 : 5의 비율로 혼합하여 사용한 실험군 3을 제조하였다. 그 결과, 아텔로콜라겐을 단독으로 사용함에 따른 콜라겐 수축현상과 표피층 형성 및 분화 감소의 기존의 문제점을 천연형 콜라겐(아텔로콜라겐 : 천연형 콜라겐 = 1 : 5)을 첨가하는 것을 통하여 극복할 수 있다는 것을 확인하였다(도 4). 또한, 아텔로콜라겐만을 사용한 실험군 1의 경우 MMP-2와 MMP-9의 발현이 실험군 2 및 3에 비하여 2배 이상 현저히 높은 데에 비하여, 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 혼합한 실험군 3은 천연형 콜라겐만을 사용한 경우와 유사한 수준의 낮은 MMP-2 및 MMP-9 발현량을 보였다(도 5).
또한, 본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐의 혼합 비율을 여러가지로 달리하여 삼차원 배양 피부모델을 제조한 결과, 혼합비율이 1: 1 내지 1: 10에 이르도록 진피층의 수축현상 없이 인공피부조직이 안정적으로 제조되는 것을 확인하였다(도 6).
본 발명의 삼차원 배양 피부모델 제조방법은 천연형 콜라겐 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐 조합에 의해 진피층을 형성시킴으로써 아텔로콜라겐을 단독으로 이용하는 경우에 비교하여 하기의 특성 중 하나 이상을 가지는 방법일 수 있다.
i) 콜라겐 수축 현상 억제.
ii) 표피층 분화능 증가.
iii) 기질분해효소(Matrix Metalloproteinase) 발현량 감소.
iv) 콜라겐층 분해 현상 억제.
본 발명의 용어, "삼차원 배양 피부모델"은 동물 등에서 수집, 취득하지 않은 인공적인 배양 과정을 통하여 제조한 자연피부층에 유사한 피부층 모델을 의미한다. 이를 구성하는 세포의 유래는 제한되지 않는다. 본 발명의 목적상 본 발명이 삼차원 배양 피부모델은 콜라겐과 섬유아세포로 이루어진 진피층과 케라틴 세포를 포함하는 표피층을 포함하는 한 제한되지 않는다.
본 발명의 삼차원 배양 피부모델 제조방법은 상기 a) 단계에서 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐(Native collagen) 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐(Atelocollagen)의 조합;을 포함하는 조성물은 1 cm2당 마우스 유래 섬유아세포를 1 × 104 내지 1 × 107 세포수 포함하는 것일 수 있으며, 특히 1 × 105 내지 1 × 106 세포수 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 a) 단계에서 조성물은 인간 섬유아세포(Human Fibroblast), 모유두세포(Dermal Papillar cell), 내피세포(Endothelial cell), 지방세포(Adipocyte) 및 중간엽줄기세포(Mesenchymal stem cell)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 세포를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 삼차원 배양 피부모델 제조방법의 진피층을 제조하는 단계에서 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐(Native collagen) 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐(Atelocollagen)의 조합;을 포함하는 조성물은 1 cm2당 마우스 유래 섬유아세포를 0.5 × 105 세포수 포함하여 제조하였다.
또한, 본 발명의 삼차원 배양 피부모델 제조방법의 상기 a) 단계는 1시간 내지 48시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 상기 a) 단계에 해당하는 마우스 유래 섬유아세포와 콜라겐을 포함하는 조성물을 6웰 플레이트에 접종하여 굳히는 단계를 밤새(대략 12시간) 수행하였다.
본 발명의 삼차원 배양 피부모델 제조방법의 상기 b) 단계는 a) 단계에서 제조된 진피층 cm2당 1 × 104 내지 1 × 107 세포수의 케라틴 세포를 접종하는 것일 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 상기 b)단계에 해당하는 진피층의 상층에 케라틴 세포를 접종하여 cell sheet를 형성할 때까지 배양하는 단계에서 6웰 플레이트 1 웰당(4.7 cm2) 약 2.5 × 105 세포수의 케라틴 세포를 접종하였다.
또한, 상기 c) 단계에서 케라틴 세포의 접종은 피부, 점막, 각막, 모낭 또는 상피조직 유래 케라틴 세포일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 케라틴 세포의 접종은 멜라닌세포(Melanocyte), 메르켈 세포(Merkel cell) 및 랑게르한스 세포(Langerhans cell)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 세포를 추가로 포함하는 것일 수 있으며, 질병에 대한 삼차원 배양 피부모델을 위해 정상 세포 뿐 아니라 질병 유래 세포를 이용할 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서는, 표피층 제조하는 c) 단계에서 각막 유래 케라틴세포 또는 구강점막 유래 케라틴세포로 접종한 경우와 케라틴 세포와 함께 멜라닌세포를 동시에 접종하여 본 발명의 삼차원 배양모델을 제작한 결과 안정적인 삼차원 피부모델을 제조할 수 있음을 확인하였다(도 7 내지 도 9).
또한, 상기 b) 단계는 약 2 내지 7일간 수행하는 것일 수 있으나, 이는 접종되는 케라틴 세포 및 진피층의 면적 등에 의해 달라질 수 있어 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에서는 마우스 유래 섬유아세포 및 천연형 콜라겐 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐의 조합을 포함하는 진피층을 이용하여 해당 cell sheet 형성기간이 단축될 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 마우스 유래 섬유아세포를 사용한 경우에는 인간 유래 섬유아세포에 비하여 cell sheet 형성능이 우수한 것을 확인하였다(도 3). 이러한 결과는 인간 유래 섬유아세포를 사용하여 표피층을 제조하는 경우 cell sheet를 형성시키고 air-lifting하는 시점이 마우스 유래 섬유아세포를 사용하는 경우보다 지연되거나, 케라틴 세포의 초기 접종 세포수로 많은 양이 필요한 바, 마우스 유래 섬유아세포를 사용하는 본 발명의 우수성을 확인할 수 있다.
본 발명의 삼차원 배양 피부모델 제조방법의 상기 c) 단계는 7일로부터 21일 동안 수행하는 것일 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 상기 c) 단계에 해당하는 케라틴 세포로 이루어진 cell sheet를 공기 중에 노출시켜 배양하여 표피층을 형성하는 단계를 약 12일간 수행하였다(실시예 2-2).
본 발명의 세포의 분리 및 배양 방법에는 특별한 제한이 없으며, 통상적으로 알려진 모든 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 케라틴 세포 배양 단계에 있어 배양 조건은 일반적인 생체 세포 조건을 따르고, 배지 및 배양 온도 또한 생체 세포배양에 가능한 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐 또는 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐의 조합;을 포함하는 조성물로 제조된 진피층과 케라틴 세포에 의해 형성된 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델을 제공한다.
본 발명에서 섬유아세포, 콜라겐 및 삼차원 배양 피부모델 등은 상기 설명한 바와 같다.
본 발명에 따른 삼차원 배양 피부모델은 인간을 포함하는 동물의 피부와 관련된 생리학적, 분자생물학적, 생화학적 연구의 수행에 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 통상적으로 피부에 접촉되는 것이 기대되는 물질에 대한 효능 또는 독성 검사에 사용될 수 있다. 상기 피부에 접촉되는 것이 기대되는 물질은 의약품(특히, 외용제재), 화장품, 섬유 또는 세제 등의 모든 물질을 총칭하며, 대표적으로는 의약품 또는 화장품의 효능 또는 독성 검사에 사용되는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 삼차원 배양 피부모델은 정상적인 피부상태에서의 효능 또는 독성 검사 뿐 아니라, 화학물질, 화상, 창상, 흉터, 궤양 등으로 피부가 손상된 경우에 대한 병증 모델로도 사용될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명에 따른 삼차원 배양 피부모델은 동물실험 대체로써 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 삼차원 배양 피부모델은 단순 실험용이 아니라 이식 및 상처치료용 의약품으로도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 삼차원 배양 피부모델은 인간 피부층에 가까운 구성을 가지고 있어 전 세계적인 동물실험 대체 모델에 대한 요구에 있어서 피부 모델에 대안으로 사용될 수 있다.
본 발명의 삼차원 배양 피부모델은 제조시 마우스 유래 3T3 세포를 이용하고, 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 혼합하여 사용하는 것을 통하여 진피층과 표피층의 형성 및 분화가 우수하고 진피층의 콜라겐 수축 및 분해 현상을 억제하여 자연피부층에 유사한 구조를 가짐에 따라, 의약품이나 화장품의 독성 및 효능 실험, 동물실험 대체 실험 분야에서 널리 사용될 수 있다.
도 1은 진피층 제조에 마우스 유래 섬유아세포 3T3 세포(B) 또는 인간 유래 섬유아세포(A)를 각각 사용하여 제조한 삼차원 배양 피부모델을 H&E(Hematoxylin & Eosin) 조직 염색으로 그 구조를 확인한 도면이다.
도 2는 진피층 제조에 마우스 유래 섬유아세포 3T3 세포(MF) 또는 인간 유래 섬유아세포(HF)를 각각 사용하여 제조한 삼차원 배양 피부모델에서 기질분해효소인 MMP-1의 발현량을 확인한 도면이다.
도 3은 진피층 제조에 마우스 유래 섬유아세포 3T3 세포(B) 또는 인간 유래 섬유아세포(A)를 각각 사용하여 제조한 삼차원 배양 피부모델에서 케라틴 세포의 Cell sheet 형성능을 확인한 도면이다.
도 4는 진피층 제조시 아텔로콜라겐만을 이용하여 제조한 실험군 1, 천연형 콜라겐만을 이용하여 제조한 실험군 2 및 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 1 : 5의 비율로 혼합하여 사용한 실험군 3에서 H&E 조직 염색으로 그 구조를 확인한 도면이다. 콜라겐이 수축하는 현상은 ▶ 표시를 하였다.
도 5는 진피층 제조시 아텔로콜라겐만을 이용하여 제조한 실험군 1, 천연형 콜라겐만을 이용하여 제조한 실험군 2 및 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 1 : 5의 비율로 혼합하여 사용한 실험군 3의 삼차원 배양 피부조직을 배양한 배양액에서 MMP-2와 MMP-9의 발현량을 분석한 도면이다.
도 6은 진피층 제조시 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐의 혼합 비율을 1 : 1, 1 : 5, 또는 1 : 10으로 하여 제조한 삼차원 배양 피부모델에서 H&E 조직 염색으로 그 구조를 확인한 도면이다.
도 7은 표피층 제조시 멜라닌 세포가 추가된 삼차원 배양 피부모델을 H&E(Hematoxylin & Eosin) 조직 염색으로 그 구조를 확인한 도면이다.
도 8은 표피층 제조시 각막유래 케라틴 세포로 제조된 삼차원 배양 모델을 H&E(Hematoxylin & Eosin) 조직 염색으로 그 구조를 확인한 도면이다.
도 9는 표피층 제조시 구강점막유래 케라틴 세포로 제조된 삼차원 배양 모델을 H&E(Hematoxylin & Eosin) 조직 염색으로 그 구조를 확인한 도면이다.
이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 진피층과 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델 제조에 사용한 재료
본 발명에서는 진피층과 표피층을 포함하고, 그 형태가 자연피부층에 유사하게 조성된 삼차원 배양 피부모델을 제조하기 위해서 실험을 진행하였다. 기본적인 삼차원 배양 피부모델을 제조하는데 사용한 재료는 하기와 같다.
※ 실험재료
마우스 유래 섬유아세포 (mouse fibroblast 3T3 cell line) 또는 인간 유래 섬유아 세포(human fibroblast)
인간 케라틴 세포 (Human keratinocytes)
콜라겐(아텔로콜라겐 및/또는 천연형 콜라겐)
트랜스웰 인서트-6웰
삼차원 배양 전용 용기
10% FBS 포함된 DMEM/F12 배양액
표피 성장 인자(Epidermal Growth Factor, EGF)
상기 재료들을 이용하여 진피층과 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델을 하기 실험을 통하여 제조하였다.
실시예 2. 진피층과 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델 제조
2-1. 진피층( Collagen dermis ) 제조
마우스 유래 섬유아세포 3T3 세포 또는 인간 유래 섬유아세포를 2.0 mg/mL 콜라겐 용액과 10X Reconstruction Buffer(0.2M sodium biocarbonate, 0.2M HEPES, 0.05N NaOH)과 혼합하여 세포수 1 × 105 /ml의 농도가 되도록 세포혼합용액을 만든 후, 6웰-트랜스웰 인서트에 세포혼합용액 2ml씩 첨가하였다. 37 ℃ 10% CO2 인큐베이터에서 밤새(1~24시간) 굳혔다.
2-2. 표피층( Epidermis setting ) 제조
상기 실시예 2-1에서 제조한 진피층 위에 케라틴 세포를 2.5 × 105씩 진피층 위에 접종하여 배양하였다. 2일 간격으로 10 ng/ mL EGF가 포함된 배양액으로 교체하면서 케라틴 세포가 sheet를 형성할 때까지 37 ℃ 10% CO2 인큐베이터에서 약 5 내지 6일간 배양하였다. 케라틴 세포가 진피층 위에 sheet를 형성하면, 공기 노출(air-lift)을 위해 6 웰 타입의 삼차원 배양 전용 용기로 옮겼다. 이후 10 ng/mL의 EGF가 포함된 배양액으로 용기를 채운 후 상기 제조한 진피-표피층을 공기에 노출시켰다.
한편, 표피층 제조시 각막 유래 케라틴세포 또는 구강점막 유래 케라틴세포로 접종한 경우와 케라틴 세포와 함께 멜라닌세포를 동시에 접종하여 본 발명의 삼차원 배양모델을 제작하였다.
이후 4일 간격으로 10 ng/mL EGF가 포함된 배양액으로 교체하면서 총 14일을 배양하였다.
2-3. 조직 염색 (H&E staining )
상기 실시예 2-2에서 제조한 진피-표피층 삼차원 배양 피부모델을 H&E(Hematoxylin & Eosin) 조직 염색으로 그 구조를 확인하였다.
H&E 조직 염색은 당업계에 널리 알려진 실험 과정을 통하여 이루어졌다.
그 결과 도 1에서 확인할 수 있듯이, 마우스 유래 섬유아세포를 사용한 경우 인간 유래 섬유아세포를 사용한 경우보다 진피층 형성이 2배 가량 두꺼운 것을 볼 수 있으며, 조직도 고른 두께로 안정적인 피부모델이 형성된 것을 확인할 수 있다. 이러한 인간 유래 섬유아세포를 이용한 경우에는 초기 콜라겐의 두께를 유지하지 못하고 분해되어 두께가 많이 얇아지는 현상을 보였다.
그에 비하여 마우스 유래 섬유아 세포는 표피층과 진피층의 비율이 1 : 1로 두껍게 형성되었으며, 표피층 또한 고르고 안정적인 형태를 가지는 것을 확인하였다. 아울러, 표피층은 기저, 유극, 과립, 각질층이 형성되어야 하는데, 마우스 유래 섬유아세포를 사용한 경우에는 명확한 기저층 경계를 확인할 수 있고 표피층에 각 층이 안정적으로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 표피층 제조시 각막 유래 케라틴세포 또는 구강점막 유래 케라틴세포로 접종한 경우와 케라틴 세포와 함께 멜라닌세포를 동시에 접종한 결과 상기 추가적으로 접종한 세포들을 포함하여 안정적인 삼차원 피부모델을 제조할 수 있음을 확인하였다(도 7 내지 도 9).
이는 마우스 유래 섬유아세포를 진피층 제조에 이용시 인간 유래 섬유아세포를 사용한 경우보다 고르고 안정적인 피부모델을 제조할 수 있음을 보여주는 결과이다. 이에 이러한 안정적인 진피층 두께의 차이의 원인을 확인하고자 하였다.
2-4. MMP -1 발현량 확인
상기 실시예 2-3에서 조직 염색으로 확인한 조직학적인 차이의 원인을 분석하고자 상기 마우스 유래 섬유아세포 또는 인간 유래 섬유아세포를 이용한 삼차원 배양 피부모델 제조시 2일간 배양한 배양액에서 콜라겐 등을 분해하는 기질분해효소 중 MMP-1(Matrix Metalloproteinase-1)의 발현량을 측정하였다.
MMP-1의 발현량은 웨스턴 블랏팅을 통해 측정하였으며, 웨스턴 블랏팅은 당업계에서 널리 알려진 방법을 통해 수행하였다.
그 결과 도 2에서 확인할 수 있듯이, 인간 유래 섬유아세포를 사용한 경우에서만 MMP-1(54kDa)의 발현이 관찰된 반면, 마우스 유래 섬유아세포를 사용한 경우에는 MMP-1의 발현이 관찰되지 않았다. 이에 따라, 상기 실시예 2-3에서 확인한 진피층의 수축 현상은 MMP-1에 의한 진피층의 콜라겐이 분해되는 것에 의해서 이루어지는 것임을 확인할 수 있다.
2-5. 표피층 형성에 미치는 영향- Sheet 형성능 비교
마우스 유래 섬유아세포 또는 인간 유래 섬유아세포를 공배양(co-culture)한 케라틴 세포의 cell sheet 형성능을 비교하였다. 구체적으로는 용기면적 58 cm2의 세포배양용기에 상기 마우스 유래 또는 인간 유래 섬유아 세포를 접종한 후, 그 위에 1x105 의 케라틴 세포를 접종하였다. 배양 11일째 rhodamine용액으로 염색하여 Cell Sheet 형성 여부를 확인하였다.
그 결과 도 3에서 확인할 수 있듯이, 마우스 유래 섬유아세포(B)를 사용한 경우에는 배양용기 전면이 염색되어 접종 11일차에 Cell Sheet를 형성한 것으로 관찰된 반면, 인간 유래 섬유아세포(A)를 사용한 경우는 완전한 Cell Sheet를 형성하지 못하는 것을 확인할 수 있다.
이러한 결과는 인간 유래 섬유아세포를 사용하여 표피층을 제조하는 경우 Cell Sheet를 형성시키고 air-lifting하는 시점이 마우스 유래 섬유아세포를 사용하는 경우보다 지연되거나, 케라틴 세포의 초기 접종 세포수로 많은 양이 필요하다는 것을 확인할 수 있다.
2-6. 소결
상기 살펴본 바와 같이, 마우스 유래 섬유아세포를 사용하여 진피층을 형성하는 경우에 인간 섬유아세포를 사용한 경우보다 i) 진피층 형성능이 우수하고, ii) 표피층 형성능 및 분화능이 우수하며, iii) 초기 공급한 콜라겐이 유지되어 진피층 유지능이 우수하고, iv) 표피층 형성 속도가 빨라지는 것을 확인하였다. 이는 마우스 유래 섬유아세포를 사용할 경우 자연피부조직과 유사한 형태를 가질 뿐 아니라 삼차원 배양 피부모델을 제조하는데 소요되는 시간도 감축시킬 수 있음을 보여준다.
본 발명은 특히 의약품 및 화장품의 독성 및 효능 실험에 사용하기 위한 삼차원 배양 피부모델은 대량 생산이 요구되는 경우가 많기 때문에 상기 적은 수의 케라틴 세포를 필요로 한다거나 삼차원 배양 피부모델을 제조하는데 소요되는 시간이 감축되는 것의 의미가 크다고 할 수 있다.
실시예 3. 콜라겐 종류에 따른 삼차원 배양 피부모델 제조 최적화
상기 실시예 2에서는 본 발명의 삼차원 배양 피부모델을 제조함에 있어 마우스 유래 섬유아세포를 사용하는 것의 우수성을 확인하였다. 본 발명자들은 이에 더하여 삼차원 배양 피부모델 제조를 최적화하기 위하여 진피층을 형성하는 다른 요소인 콜라겐을 최적화하고자 하였다.
3-1. 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐을 이용한 최적화
콜라겐은 천연형 콜라겐(Native collagen)과 천연형 콜라겐에 비하여 면역원성이 낮은 아텔로콜라겐(Atelocollagen)을 이용하였다. 구체적으로 아텔로콜라겐만을 이용하여 제조한 실험군 1, 천연형 콜라겐만을 이용하여 제조한 실험군 2 및 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 1 : 5의 비율로 혼합하여 사용한 실험군 3을 제조하여 비교하였다.
그 결과 도 4에서 확인할 수 있듯이, 아텔로콜라겐만을 이용하여 진피층을 형성한 실험군 1은 육안상으로도 콜라겐 층이 수축하는 현상(▶ 표시)을 확인할 수 있었다. 그에 비하여, 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 혼합한 실험군 3은 콜라겐 수축 현상을 보이지 않았으며, 천연형 콜라겐만을 사용한 경우와 유사한 정도로 표피층이 형성되고 전층이 분화하는 것을 확인할 수 있었다.
이러한 결과는 삼차원 배양 피부모델 제작시에 면역원성이 없는 아텔로콜라겐을 사용하는 것이 유용하나, 심한 콜라겐 수축현상과 이에 따른 표피층 형성 및 분화 감소의 기존의 문제점을 천연형 콜라겐(아텔로콜라겐 : 천연형 콜라겐 = 1 : 5)을 첨가하는 것을 통하여 상당부분 극복할 수 있다는 것을 보여준다.
상기 결과의 원인을 확인하기 위하여 이후 실험을 진행하였다.
3-2. 콜라겐 종류에 따른 MMP 발현량 측정
콜라겐 수축 현상은 일반적으로 기질분해효소(Matrix Metalloproteinase, MMP)의 발현 여부 또는 발현량과 관련이 되어 있으므로, 상기 실시예 3-1에서 콜라겐 종류에 따라 제조한 실험군 1 내지 3의 삼차원 배양 피부조직을 배양한 배양액에서 MMP-2와 MMP-9의 발현량을 분석하였다. 각각 기질분해효소의 발현량은 ELISA법을 이용하여 정량분석하였다.
그 결과 도 5에서 확인할 수 있듯이, 아텔로콜라겐만을 사용한 실험군 1의 경우 MMP-2와 MMP-9의 발현이 실험군 2 및 3에 비하여 2배 이상 현저히 높은 것을 확인할 수 있다. 그에 비해서 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐을 혼합한 실험군 3은 천연형 콜라겐만을 사용한 경우와 유사한 수준의 MMP-2 및 MMP-9 발현량을 보였다.
이러한 결과는 삼차원 배양 피부모델 제작시 사용하는 콜라겐 종류에 따라 진피층의 콜라겐 수축현상이 달라지는 것은, 단순 상이한 콜라겐이 분해되는 특이성 차이 뿐만 아니라 콜라겐이 세포에 특정 자극을 주어 기질분해효소의 발현량을 변화시키는 것을 통해서도 이루어진다는 것을 확인할 수 있다. 약간의 천연형 콜라겐을 첨가하는 것만으로 이러한 차이가 발생할 수 있다는 것은 본 발명자들이 처음 밝힌 것이다.
3-3. 콜라겐 혼합 비율에 따른 삼차원 배양 피부모델 제조
아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐의 혼합 비율을 여러가지로 달리하여 삼차원 배양 피부모델을 제조하였다. 구체적으로는 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐의 비율을 1 : 1로 한 실험군 A, 1 : 5로 한 실험군 B 및 1 : 10으로 한 실험군 C를 제조하였다.
그 결과 도 6에서 확인할 수 있듯이, 모든 실험군에서 표피층과 진피층이 1 : 1 비율로 안정적으로 구성되었음을 확인하였다. 육안적으로도 콜라겐 수축현상이 관찰되지 않았다. 따라서, 혼합비율이 1: 1 내지 1: 10에 이르도록 진피층의 수축현상 없이 인공피부조직이 안정적으로 제조되는 것을 보여준다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
<110> JEON, Saewha <120> A method for preparing the three-dimensionally cultured skin comprising dermis and epidermis, and the cultured skin made therefrom <130> KPA140043-KR <160> 4 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1364 <212> PRT <213> Bos taurus collagen alpha 1 chain <400> 1 Met Leu Ser Phe Val Asp Thr Arg Thr Leu Leu Leu Leu Ala Val Thr 1 5 10 15 Ser Cys Leu Ala Thr Cys Gln Ser Leu Gln Glu Ala Thr Ala Arg Lys 20 25 30 Gly Pro Ser Gly Asp Arg Gly Pro Arg Gly Glu Arg Gly Pro Pro Gly 35 40 45 Pro Pro Gly Arg Asp Gly Asp Asp Gly Ile Pro Gly Pro Pro Gly Pro 50 55 60 Pro Gly Pro Pro Gly Pro Pro Gly Leu Gly Gly Asn Phe Ala Ala Gln 65 70 75 80 Phe Asp Ala Lys Gly Gly Gly Pro Gly Pro Met Gly Leu Met Gly Pro 85 90 95 Arg Gly Pro Pro Gly Ala Ser Gly Ala Pro Gly Pro Gln Gly Phe Gln 100 105 110 Gly Pro Pro Gly Glu Pro Gly Glu Pro Gly Gln Thr Gly Pro Ala Gly 115 120 125 Ala Arg Gly Pro Pro Gly Pro Pro Gly Lys Ala Gly Glu Asp Gly His 130 135 140 Pro Gly Lys Pro Gly Arg Pro Gly Glu Arg Gly Val 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Pro Gly Pro Pro Gly Pro Pro Gly Pro Ser Gly Gly Gly 915 920 925 Tyr Glu Phe Gly Phe Asp Gly Asp Phe Tyr Arg Ala Asp Gln Pro Arg 930 935 940 Ser Pro Thr Ser Leu Arg Pro Lys Asp Tyr Glu Val Asp Ala Thr Leu 945 950 955 960 Lys Ser Leu Asn Asn Gln Ile Glu Thr Leu Leu Thr Pro Glu Gly Ser 965 970 975 Arg Lys Asn Pro Ala Arg Thr Cys Arg Asp Leu Arg Leu Ser His Pro 980 985 990 Glu Trp Ser Ser Gly Tyr Tyr Trp Ile Asp Pro Asn Gln Gly Cys Thr 995 1000 1005 Met Asp Ala Ile Lys Val 1010 <210> 4 <211> 970 <212> PRT <213> Bos taurus collagen alpha 2 chain <400> 4 Gln Gly Ala Arg Gly Phe Pro Gly Thr Pro Gly Leu Pro Gly Phe Lys 1 5 10 15 Gly Ile Arg Gly His Asn Gly Leu Asp Gly Leu Lys Gly Gln Pro Gly 20 25 30 Ala Pro Gly Val Lys Gly Glu Pro Gly Ala Pro Gly Glu Asn Gly Thr 35 40 45 Pro Gly Gln Thr Gly Ala Arg Gly Leu Pro Gly Glu Arg Gly Arg Val 50 55 60 Gly Ala Pro Gly Pro Ala Gly Ala Arg Gly Ser Asp Gly Ser Val Gly 65 70 75 80 Pro Val Gly Pro Ala Gly Pro Ile Gly Ser Ala Gly Pro Pro Gly Phe 85 90 95 Pro Gly Ala Pro Gly Pro Lys Gly Glu Leu Gly Pro Val Gly Asn Pro 100 105 110 Gly Pro Ala Gly Pro Ala Gly Pro Arg Gly Glu Val Gly Leu Pro Gly 115 120 125 Leu Ser Gly Pro Val Gly Pro Pro Gly Asn Pro Gly Ala Asn Gly Leu 130 135 140 Pro Gly Ala Lys Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly Val Ala Gly Ala Pro 145 150 155 160 Gly Leu Pro Gly Pro Arg Gly Ile Pro Gly Pro Val Gly Ala Ala Gly 165 170 175 Ala Thr Gly Ala Arg Gly Leu Val Gly Glu Pro Gly Pro Ala Gly Ser 180 185 190 Lys Gly Glu Ser Gly Asn Lys Gly Glu Pro Gly Ala Val Gly Gln Pro 195 200 205 Gly Pro Pro Gly Pro Ser Gly Glu Glu Gly Lys Arg Gly Ser Thr Gly 210 215 220 Glu Ile Gly Pro Ala Gly Pro Pro Gly Pro Pro Gly Leu Arg Gly Asn 225 230 235 240 Pro Gly Ser Arg Gly Leu Pro Gly Ala Asp Gly Arg Ala Gly Val Met 245 250 255 Gly Pro Ala Gly Ser Arg Gly Ala Thr Gly Pro Ala Gly Val Arg Gly 260 265 270 Pro Asn Gly Asp Ser Gly Arg Pro Gly Glu Pro Gly Leu Met Gly Pro 275 280 285 Arg Gly Phe Pro Gly Ser Pro Gly Asn Ile Gly Pro Ala Gly Lys Glu 290 295 300 Gly Pro Val Gly Leu Pro Gly Ile Asp Gly Arg Pro Gly Pro Ile Gly 305 310 315 320 Pro Ala Gly Ala Arg Gly Glu Pro Gly Asn Ile Gly Phe Pro Gly Pro 325 330 335 Lys Gly Pro Ser Gly Asp Pro Gly Lys Ala Gly Glu Lys Gly His Ala 340 345 350 Gly Leu Ala Gly Ala Arg Gly Ala Pro Gly Pro Asp Gly Asn Asn Gly 355 360 365 Ala Gln Gly Pro Pro Gly Leu Gln Gly Val Gln Gly Gly Lys Gly Glu 370 375 380 Gln Gly Pro Ala Gly Pro Pro Gly Phe Gln Gly Leu Pro Gly Pro Ala 385 390 395 400 Gly Thr Ala Gly Glu Ala Gly Lys Pro Gly Glu Arg Gly Ile Pro Gly 405 410 415 Glu Phe Gly Leu Pro Gly Pro Ala Gly Ala Arg Gly Glu Arg Gly Pro 420 425 430 Pro Gly Glu Ser Gly Ala Ala Gly Pro Thr Gly Pro Ile Gly Ser Arg 435 440 445 Gly Pro Ser Gly Pro Pro Gly Pro Asp Gly Asn Lys Gly Glu Pro Gly 450 455 460 Val Val Gly Ala Pro Gly Thr Ala Gly Pro Ser Gly Pro Ser Gly Leu 465 470 475 480 Pro Gly Glu Arg Gly Ala Ala Gly Ile Pro Gly Gly Lys Gly Glu Lys 485 490 495 Gly Glu Thr Gly Leu Arg Gly Asp Ile Gly Ser Pro Gly Arg Asp Gly 500 505 510 Ala Arg Gly Ala Pro Gly Ala Ile Gly Ala Pro Gly Pro Ala Gly Ala 515 520 525 Asn Gly Asp Arg Gly Glu Ala Gly Pro Ala Gly Pro Ala Gly Pro Ala 530 535 540 Gly Pro Arg Gly Ser Pro Gly Glu Arg Gly Glu Val Gly Pro Ala Gly 545 550 555 560 Pro Asn Gly Phe Ala Gly Pro Ala Gly Ala Ala Gly Gln Pro Gly Ala 565 570 575 Lys Gly Glu Arg Gly Thr Lys Gly Pro Lys Gly Glu Asn Gly Pro Val 580 585 590 Gly Pro Thr Gly Pro Val Gly Ala Ala Gly Pro Ser Gly Pro Asn Gly 595 600 605 Pro Pro Gly Pro Ala Gly Ser Arg Gly Asp Gly Gly Pro Pro Gly Ala 610 615 620 Thr Gly Phe Pro Gly Ala Ala Gly Arg Thr Gly Pro Pro Gly Pro Ser 625 630 635 640 Gly Ile Ser Gly Pro Pro Gly Pro Pro Gly Pro Ala Gly Lys Glu Gly 645 650 655 Leu Arg Gly Pro Arg Gly Asp Gln Gly Pro Val Gly Arg Ser Gly Glu 660 665 670 Thr Gly Ala Ser Gly Pro Pro Gly Phe Val Gly Glu Lys Gly Pro Ser 675 680 685 Gly Glu Pro Gly Thr Ala Gly Pro Pro Gly Thr Pro Gly Pro Gln Gly 690 695 700 Leu Leu Gly Ala Pro Gly Phe Leu Gly Leu Pro Gly Ser Arg Gly Glu 705 710 715 720 Arg Gly Leu Pro Gly Val Ala Gly Ser Val Gly Glu Pro Gly Pro Leu 725 730 735 Gly Ile Ala Gly Pro Pro Gly Ala Arg Gly Pro Pro Gly Asn Val Gly 740 745 750 Asn Pro Gly Val Asn Gly Ala Pro Gly Glu Ala Gly Arg Asp Gly Asn 755 760 765 Pro Gly Asn Asp Gly Pro Pro Gly Arg Asp Gly Gln Pro Gly His Lys 770 775 780 Gly Glu Arg Gly Tyr Pro Gly Asn Ala Gly Pro Val Gly Ala Ala Gly 785 790 795 800 Ala Pro Gly Pro Gln Gly Pro Val Gly Pro Val Gly Lys His Gly Asn 805 810 815 Arg Gly Glu Pro Gly Pro Ala Gly Ala Val Gly Pro Ala Gly Ala Val 820 825 830 Gly Pro Arg Gly Pro Ser Gly Pro Gln Gly Ile Arg Gly Asp Lys Gly 835 840 845 Glu Pro Gly Asp Lys Gly Pro Arg Gly Leu Pro Gly Leu Lys Gly His 850 855 860 Asn Gly Leu Gln Gly Leu Pro Gly Leu Ala Gly His His Gly Asp Gln 865 870 875 880 Gly Ala Pro Gly Ala Val Gly Pro Ala Gly Pro Arg Gly Pro Ala Gly 885 890 895 Pro Ser Gly Pro Ala Gly Lys Asp Gly Arg Ile Gly Gln Pro Gly Ala 900 905 910 Val Gly Pro Ala Gly Ile Arg Gly Ser Gln Gly Ser Gln Gly Pro Ala 915 920 925 Gly Pro Pro Gly Pro Pro Gly Pro Pro Gly Pro Pro Gly Pro Ser Gly 930 935 940 Gly Gly Tyr Glu Phe Gly Phe Asp Gly Asp Phe Tyr Arg Ala Asp Gln 945 950 955 960 Pro Arg Ser Pro Thr Ser Leu Arg Pro Lys 965 970

Claims (17)

  1. a) 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐(Native collagen)과 아텔로콜라겐(Atelocollagen)의 조합;을 포함하는 조성물을 배양접시에 접종하여 배양한 것을 굳혀 진피층을 제조하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 제조된 진피층의 상층에 케라틴 세포를 접종하여 cell sheet를 형성할 때까지 배양하는 단계; 및
    c) 상기 b) 단계에서 형성된 cell sheet를 공기 중에 노출시켜 배양하여 표피층을 형성하는 단계를 포함하는, 진피층 및 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 a) 단계에서 천연형 콜라겐은 서열번호 1의 아미노산 서열로 구성되는 알파 1 체인(alpha-1 chain) 및 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성되는 알파 2 체인(alpha-2 chain)을 포함하고, 아텔로콜라겐은 서열번호 3의 아미노산 서열로 구성되는 알파 1 체인(alpha-1 chain) 및 서열번호 4의 아미노산 서열로 구성되는 알파 2 체인(alpha-2 chain)을 포함하는 것인, 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐의 조합은 아텔로콜라겐과 천연형 콜라겐의 조합 비율이 1:0.1 내지 1:20 (v/v)인 것인, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 마우스 유래 섬유아세포에 의해 진피층을 형성시킴으로써 인간 유래 섬유아세포를 이용하는 경우에 비교하여 하기의 특성 중 하나 이상을 가지는, 방법;
    i) 진피층 형성능 증가;
    ii) 표피층 형성능 증가;
    iii) 표피층 분화능 증가;
    iv) 콜라겐 수축 현상 억제;
    v) 콜라겐층 분해 현상 억제;
    v) 기질분해효소(Matrix Metalloproteinase) 발현량 감소;
    vi) cell sheet 형성 속도 증가.
  6. 제1항에 있어서, 상기 천연형 콜라겐과 아텔로콜라겐 조합에 의해 진피층을 형성시킴으로써 아텔로콜라겐을 단독으로 이용하는 경우에 비교하여 하기의 특성 중 하나 이상을 가지는, 방법;
    i) 콜라겐 수축 현상 억제;
    ii) 표피층 분화능 증가;
    iii) 기질분해효소(Matrix Metalloproteinase) 발현량 감소;
    iv) 콜라겐층 분해 현상 억제.
  7. 제1항에 있어서, 상기 a) 단계에서 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐(Native collagen)과 아텔로콜라겐(Atelocollagen)의 조합;을 포함하는 조성물은 cm2당 마우스 유래 섬유아세포를 1 × 104 내지 1 × 107 세포수 포함하는 것인, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 a) 단계에서 조성물은 섬유아세포(Fibroblast), 모유두세포(Dermal Papillar cell), 내피세포(Endothelial cell), 지방세포(Adipocyte) 및 중간엽줄기세포(Mesenchymal stem cell)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 세포를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 a) 단계는 1시간 내지 48시간 동안 수행하는 것인, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 b) 단계는 a) 단계에서 제조된 진피층 cm2당 1 × 104 내지 1 × 107 세포수의 케라틴 세포를 접종하는 것인, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계에서 케라틴 세포는 피부, 점막, 각막, 모낭 또는 상피조직 유래 케라틴 세포인 것인, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계에서 케라틴 세포 접종은 멜라닌세포(Melanocyte), 메르켈 세포(Merkel cell) 및 랑게르한스 세포(Langerhans cell)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 세포를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계는 7일 내지 21일 동안 수행하는 것인, 방법.
  14. 마우스 유래 섬유아세포; 천연형 콜라겐(Native collagen)과 아텔로콜라겐(Atelocollagen)의 조합;을 포함하는 조성물로 제조된 진피층과 상기 진피층의 상층에 케라틴 세포에 의해 형성된 표피층을 포함하는 삼차원 배양 피부모델.
  15. 제14항에 있어서, 상기 삼차원 배양 피부모델은 의약품 또는 화장품의 독성 및 효능 시험에 사용되는 것을 특징으로 하는, 삼차원 배양 피부모델.
  16. 제14항에 있어서, 상기 삼차원 배양 피부모델은 동물실험 대체용인 것을 특징으로 하는, 삼차원 배양 피부모델.
  17. 제14항에 있어서, 상기 삼차원 배양 피부모델은 피부 이식 및 상처치료용인 것을 특징으로 하는, 삼차원 배양 피부모델.
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