KR101663536B1 - 약물전달 조성물, 및 감염질환 진단 및 치료용 조성물 - Google Patents

약물전달 조성물, 및 감염질환 진단 및 치료용 조성물 Download PDF

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KR101663536B1
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Abstract

약학적 유효량의 약물 및 중간엽 줄기세포를 포함하는, 약물전달 조성물, 및 감염질환 진단 및 치료용 조성물에 관한 것이다.

Description

약물전달 조성물, 및 감염질환 진단 및 치료용 조성물{DRUG DELIVERY COMPOSITION, AND COMPOSITION FOR DIAGNOSING AND TREATING INFECTION DISEASE}
본원은 약학적 유효량의 약물 및 중간엽 줄기세포를 포함하는 약물전달 조성물, 및 감염질환 진단 및 치료용 조성물에 관한 것이다.
인체 내에 박테리아와 같은 세균이 침입하였을 때, 그 감염여부를 신속하게 진단함으로써 치료에 필요한 처방을 통하여 신속하게 대처하는 것이 생존율을 높이기 위한 필수적인 기술이다. 현재 박테리아에 의한 감염과 관련된 다양한 바이오마커(biomarker)들이 밝혀지고 있으나, 바이오-의료 영상을 통하여 조기에 진단할 수 있는 기술은 전무한 실정이다. 또한 많은 박테리아는 기존의 항생제에 내성을 보이고 있어, 한가지 종류의 항생제만으로 효과적인 치료를 기대할 수 없는 실정이다. 따라서, 박테리아에 의한 감염을 효과적으로 진단하고 치료하기 위해서는 진단 및 치료에 필요한 의약품(조영제 및 치료약물)을 감염부위까지 선택적으로 타겟팅할 수 있는 캐리어(carrier)의 개발이 절실하다. 전 세계적으로 다양한 나노입자를 기반으로 한 조영제를 개발하여 패혈증(sepsis)과 같은 박테리아에 의한 감염을 조기에 진단할 수 있는 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다. 또한, 3-4 가지의 항생제가 동시에 로딩된 약물전달용 캐리어를 이용하여, 치료효과를 높이고자 하는 시도가 활발하게 진행 중이다. 감염질환에 대한 좀더 신속한 대응을 위하여는 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있는 다기능성을 가진 의약품 개발이 요구되는 상황이다.
감염의 진단을 위해서 감염과 관련된 특정 바이오마커를 진단용 조영제에 라벨링한 후에 감염부위를 타겟팅하는 연구가 진행되어 왔다. 또한 치료제 분야에서도 그람 음성(-)균 및 그람 양성(+)균을 선택적으로 제거할 수 있는 항생제 개발이 활발하게 연구되어 왔다. 그러나, 기존의 항생제는 타겟팅 능력의 한계로 인하여, 높은 농도의 조영제나 항생제가 투여되어야만 원하는 진단 영상 및 치료효과를 볼 수 있다는 한계점이 있다. 또한, 높은 농도의 진단 및 치료 의약품을 사용하게 되면, 사용되는 물질의 독성으로 인해 많은 부작용이 초래되며, 특히 리널독성(renal toxicity)이 큰 문제가 되고 있다.
최근, 중간엽 줄기세포가 재생기능 이외에, 감염부위를 치료할 수 있는 항염증(anti-inflammatory) 특성을 갖고 있음이 보고되었고, 항염증 치료제로서의 가능성에 대한 활발한 연구가 진행 중이다(Nature Medicine 15, 42-49, 2009). 그러나, 현재까지 이러한 중간엽 줄기세포를 이용하여 진단 및 치료를 동시에 수행할 수 있는 새로운 개념의 테라노시스(theranosis)에 대한 연구는 전무한 실정이다.
본원은, 약학적 유효량의 약물 및 중간엽 줄기세포를 포함하는, 약물전달 조성물 및 감염질환 진단 및 치료용 조성물을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 기술한 과제로 제한되지 않으며, 기술되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, 약학적 유효량의 약물 및 중간엽 줄기세포를 포함하는 약물전달 조성물을 제공한다.
본원의 제 2 측면은, 약학적 유효량의 약물 및 중간엽 줄기세포를 포함하는 감염질환 진단 및 치료용 조성물을 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 박테리아, 바이러스 등에 의한 인체 감염의 진단(diagnosis) 및 치료(therapy)에 사용되는 의약품(조영제, 항생제, 항박테리아제, 항바이러스제 등)의 전달체로서 박테리아에 의한 감염부위의 타겟팅 능력이 우수한 중간엽 줄기세포를 이용하여 약물전달 조성물, 및 감염질환 진단 및 치료용 조성물을 제공할 수 있다. 본원의 상기 조성물은 바이오-의료 영상용 조영제와 항생제가 로딩된 중간엽 줄기세포를 이용하여 그람 음성(-)균 및 그람 양성(+)균에 의한 감염을 효과적으로 진단하면서 동시에, 내성이 있는 박테리아를 효과적으로 치료할 수 있는 중간엽 줄기세포기반 감염 테라노시스(theranosis) 기술을 가능하게 한다.
도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 조성물의 유형을 나타낸 모식도이다.
도 2는, 본원의 일 구현예에 따른 조성물에 의한 염증 부위에서의 테라노시스를 나타낸 것이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 따른 조성물에 의한 감염 부위의 타겟팅 효능을 나타낸 이미지이다.
도 4는, 본원의 일 실시예에 따른 조성물에 의한 감염 부위의 치료 효능을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "줄기세포(stem cell)"는 자기 복제 능력을 가지면서 두 개 이상의 세포로 분화하는 능력을 갖는 세포를 의미한다. 줄기세포는 그 분화능력에 따라 만능줄기세포(pluripotent stem cell), 다분화능 줄기세포(multipotent stem cell), 단분화능 줄기세포(unipotent stem cell)로 분류될 수 있다. 만능줄기세포(pluripotent stem cell)는 모든 세포로 분화될 수 있는 잠재력(totiportent)을 지닌 전분화능(pluripotency)의 세포로서 배아줄기세포(embryonic stem cell, ES cell) 및 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cells, iPS) 등이 이에 해당된다. 다분화능 및/또는 단분화능 줄기세포로는 성체줄기세포를 예로 들 수 있다.
본원 명세서 전체에서, "중간엽 줄기세포"는 인간 또는 포유류의 조직으로부터 분리해 낸 미분화된 줄기세포로서, 다양한 조직에서 유래할 수 있다. 특히, 제대 유래 중간엽 줄기세포, 제대혈 유래 중간엽 줄기세포, 골수 유래 중간엽 줄기세포, 지방 유래 중간엽 줄기세포, 근육 유래 중간엽 줄기세포, 신경 유래 중간엽 줄기세포, 피부 유래 중간엽 줄기세포, 양막 유래 중간엽 줄기세포 및 태반 유래 중간엽 줄기세포일 수 있으며, 각 조직에서 줄기세포를 분리하는 기술은 당해 업계에 이미 공지되어 있다. 상기 중간엽 줄기세포는 성체줄기세포의 하나로, 적절한 조건 하에서 중간엽 기원의 다양한 세포로 분화할 수 있는 다분화능 줄기세포 (multipotent stem cell)이다. 상기 중간엽 줄기세포는 배아줄기세포에서 일반적으로 문제가 되는 암 발생의 위험 또는 윤리적인 문제에서 자유로우며, 지방세포, 골세포, 연골세포, 심장세포, 근육세포 및 신경세포 등의 세포로 분화가 가능하다.
본원 명세서 전체에서, "호밍(homing) 기능"은 줄기세포 투여 시, 손상된 부위로 줄기세포가 스스로 찾아가는 기능을 의미한다. 상기 줄기세포는 분화능력을 갖고 있기 때문에, 인체의 필요에 따라서 구조와 기능이 해당 조직 세포로 변화할 수 있다. 이러한 분화능력이 효과를 발휘하려면 줄기세포가 필요한 인체의 부위로 스스로 찾아가는 능력이 무엇보다도 중요하다. 이러한 줄기세포의 능력을 호밍(homing) 기능이라고 하며, 이는 줄기세포를 신체 내에 투입하였을 때 복원이 필요한 손상된 부위로 줄기세포가 스스로 찾아가는 능력을 말한다. 즉, 약물을 함유한 중간엽 줄기세포가 상기 호밍(homing) 기능에 의해, 약물을 원하는 체내의 부위로 효과적이고 정확하게 전달할 수 있다.
이하, 구현예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본원의 제 1 측면은, 약학적 유효량의 약물 및 중간엽 줄기세포를 포함하는, 약물전달 조성물을 제공한다.
상기 중간엽 줄기세포는 체내에서 손상되거나 감염된 부위를 생물학적으로 찾아가는 호밍(homing) 기능을 갖고 있어, 타겟팅 능력이 매우 우수하므로, 약물을 원하는 체내의 부위로 효과적이고 정확하게 전달할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 약물은 하나 이상인 것일 수 있으나, 이제 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 약물은 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되거나, 표면에 부착되거나, 또는 내부에 담지되고 표면에 부착되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 약물은 직접적으로 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되고/담지되거나 표면에 부착될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 약물은 나노 구조체 내에 로딩된 상태로 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되고/담지되거나 표면에 부착될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 나노 구조체는 무기 나노입자, 고분자 나노입자, 단백질, 또는 리포좀을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 무기 나노입자는 예를 들어, 산화철 나노입자, 양자점 나노입자, 금속 산화물 나노입자 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 나노 구조체는 다공성 나노 구조체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 약물은 상기 다공성 나노 구조체의 기공에 담지되거나 또는 상기 나노 구조체의 표면에 부착된 형태로 중간엽 줄기세포에 로딩되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 고분자 나노입자는 약물전달에 주로 이용되는 나노입자로, 주로 고분자와 지방 등으로 만들어지는 것을 말한다. 상기 고분자 나노입자는 저분자 약물, 펩타이드, 단백질, 핵산 등을 함유하는 나노입자 치료제로 사용될 수 있다. 기존의 저분자 약물의 투여와 비교하였을 때, 고분자 나노입자를 이용한 약물전달은 난용성 약물의 용해도를 증가시키고, 보다 많은 양의 약물이 원하는 부위로 전달될 수 있도록 한다. 또한, 암 조직 주변에 존재하는 느슨한 신생 혈관 조직과 림프관을 통한 배출기능의 부족으로 인하여 나노입자가 다른 조직이나 기관보다 암 조직 주변에 쉽게 쌓이고 오래 머무르는 현상을 보이는데, 이를 EPR(enhanced permeability and retention) 효과라 한다. 이러한 특징 때문에 상기 고분자 나노입자의 이용은 표적화된 약물 및 조영제 전달을 위하여 효과적으로 사용되고 있다.
도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 약물전달 조성물의 유형을 나타낸 것으로, 상기 약물로서 조영제 및 항생제를 포함하며, 이들 약물이 각각 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되거나 표면에 부착된다.
도 1의 A는 조영제 및 항생제가 모두 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지된 형태를 나타낸 것이고, 도 1의 B는 치료제는 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되고 조영제는 상기 중간엽 줄기세포의 표면에 부착된 형태를 나타낸다. 도 1의 C 및 D는 약물이 나노 구조체 내에 로딩된 상태로 상기 중간엽 줄기세포의 내부 또는 표면에 적용된 경우를 나타낸 것으로, 도 1의 C는 각각 나노 구조체에 로딩된 조영제 및 항생제가 중간엽 줄기세포의 표면에 부착된 형태이고, 도 1의 D는 각각 나노 구조체에 로딩된 조영제 및 항생제가 중간엽 줄기세포의 내부에 담지된 상태를 나타낸다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 약물은 조영제, 항생제, 항박테리아제, 항바이러스제, 항암제, 항염증제 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조영제는 PET 조영제, CT 조영제, MRI 조영제, 광학영상 조영제, US 조영제 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 PET 조영제는 C-11, F-18, O-15, N-13 등의 방사성동위원소를 포함하며, 상기 CT 조영제는 아이오딘(idoine), 금 나노입자 등을 포함한다. 상기 MRI 조영제는 가돌리늄, 철 기반 화합물 등을 포함하며, 상기 광학영상 조영제는 가시광선 및 근적외선 형광 프로브 등을 포함하고, 상기 US 조영제는 마이크로 버블 등을 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 항생제는 본 분야에서 사용가능한 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 베타락탐계(β-lactams), 아미노글리코사이드계(aminoglycosides), 마크로라이드계(macrolides), 테트라사이클린계(tetracyclines), 글리코펩티드계(glycopeptides), 린코마이신계(lincosamides), 퀴놀론계(quinolones), 클로람페니콜(chloramphenicol), sulfa제, 트리메소프림(trimethoprim), 폴리믹신(polymyxin), 바시트라신(bacitracin), 무피로신(mupirocin), 푸시딘산(fusidic acid), 스트렙토그라민(streptogramin), 옥사졸리디논(oxazolidinone) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 2 측면은, 약학적 유효량의 약물 및 중간엽 줄기세포를 포함하는, 감염질환 진단 및 치료용 조성물을 제공한다. 상기 감염질환 진단 및 치료용 조성물은 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있다. "진단과 치료"란 건강 상태 또는 환자의 질병의 실태를 모든 면에 걸쳐서 판단하고, 특정 질환이나 질병, 장애 등을 치유하고 완화하기 위한 과정과 활동을 의미한다. 즉, 예를 들어 상기의 조영제를 투입하여 자기공명영상(MRI) 촬영이나 컴퓨터단층(CT) 촬영 시 생체 구조나 병변을 주위와 구별할 수 있도록 하고, 상기 항생제에 의해 세균의 세포벽 합성을 억제하여 감염을 치료할 수 있도록 하는 것을 말한다. 진단 및 치료를 동시에 할 수 있는 상기 테라노시스(theranosis) 기술을 통해, 질병의 치료효과를 실시간으로 추적함으로써 치료제의 선정 및 치료제의 투여 종료시점을 결정할 수 있다. 이는 환자의 개별 특성과 질병의 상태에 따라 약물의 종류와 용량을 조절할 수 있는 맞춤형의료를 가능하게 하는 등, 양질의 질병치료 기회를 제공한다.
상기 중간엽 줄기세포는 체내에서 감염부위를 생물학적으로 찾아가는 호밍(homing) 기능을 갖고 있어, 타겟팅 능력이 매우 우수하다. 특히, 중간엽 줄기세포 자체의 항염증 기능으로 인하여 그람 음성(-)균 및 그람 양성(+)균에 관계없이, 대부분의 염증을 치료할 수 있어, 로딩된 항생제와의 시너지 효과를 얻을 수 있다. 상기 중간엽 줄기세포는 LPS 또는 TNF-α에 의해 활성화되어, 프로스타글란딘 EP2 및 EP4 리셉터를 통하여 대식세포에 작용하는 프로스타글란딘 E2를 방출함으로써, 대식세포를 리프로그래밍(reprograming)하는 항염증 기능을 갖는다고 보고되어 있다(Nature Medicine 15, 42-49, 2009). 또한, 중간엽 줄기세포는 염증부위의 면역세포 또는 줄기세포를 자극함으로써, 면역세포에 의한 감염부위 치료를 가속화할 수 있다. 즉, 상기 중간엽 줄기세포에 로딩되는 항생제에 의한 선택적인 치료 작용뿐만 아니라, 중간엽 줄기세포가 갖는 항염증 기능으로 인한 비선택적 작용이 더해짐으로써 감염질환을 보다 효과적으로 치료할 수 있다.
상기 그람 음성균은 한 층의 얇은 펩티도글리칸 층에 의하여 그람 염색 시 알코올에 의해 탈색이 일어나 붉게 염색되는 균으로서, 살모넬라균, 이질균, 티푸스균, 대장균, 콜레라균, 페스트균, 임균, 수막염균, 스피로헤타 등을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 그람 양성균은 여러 층의 펩티도글리칸 층에 의하여 두꺼운 세포벽을 갖기 때문에 그람 염색법에 의해 자주색으로 염색되는 세균으로서, 포도상구균, 연쇄상구균, 폐렴균, 나병균, 디프테리아균, 파상풍균, 탄저균, 방선균 등을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 약물은 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되거나, 표면에 부착되거나, 또는 내부에 담지되고 표면에 부착되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 약물은 직접적으로 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되고/담지되거나 표면에 부착될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 약물은 나노 구조체 내에 로딩된 상태로 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되고/담지되거나 표면에 부착될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 나노 구조체는 무기 나노입자, 고분자 나노입자 또는 리포좀을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 무기 나노입자는 예를 들어, 산화철 나노입자, 양자점 나노입자, 금속 산화물 나노입자 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 약물은 하나 이상인 것일 수 있으나, 이제 제한되지 않을 수 있다.
도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 조성물의 유형을 나타낸 것으로, 상기 약물로서 조영제 및 항생제를 포함하며, 이들 약물이 각각 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되거나 표면에 부착된 것을 나타낸다.
도 1의 A는 조영제 및 항생제가 모두 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지된 형태를 나타낸 것이고, 도 1의 B는 치료제는 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되고 조영제는 상기 중간엽 줄기세포의 표면에 부착된 형태를 나타낸다. 도 1의 C 및 D는 약물이 나노 구조체 내에 로딩된 상태로 상기 중간엽 줄기세포의 내부 또는 표면에 적용된 경우를 나타낸 것으로, 도 1의 C는 각각 나노 구조체에 로딩된 조영제 및 항생제가 중간엽 줄기세포의 표면에 부착된 형태이고, 도 1의 D는 각각 나노 구조체에 로딩된 조영제 및 항생제가 중간엽 줄기세포의 내부에 담지된 상태를 나타낸다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 감염질환은 염증, 패혈증, 복강감염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 약물은 조영제, 항생제, 항박테리아제, 항바이러스제, 항암제, 항염증제 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조영제는 PET 조영제, CT 조영제, MRI 조영제, 광학영상 조영제, US 조영제 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 PET 조영제는 C-11, F-18, O-15, N-13 등의 방사성동위원소를 포함하며, 상기 CT 조영제는 아이오딘(idoine), 금 나노입자 등을 포함한다. 상기 MRI 조영제는 가돌리늄, 철 기반 화합물 등을 포함하며, 상기 광학영상 조영제는 가시광선 및 근적외선 형광 프로브 등을 포함하고, 상기 US 조영제는 마이크로 버블 등을 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 항생제는 본 분야에서 사용가능한 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 베타락탐계(β-lactams), 아미노글리코사이드계(aminoglycosides), 마크로라이드계(macrolides), 테트라사이클린계(tetracyclines), 글리코펩티드계(glycopeptides), 린코마이신계(lincosamides), 퀴놀론계(quinolones), 클로람페니콜(chloramphenicol), sulfa제, 트리메소프림(trimethoprim), 폴리믹신(polymyxin), 바시트라신(bacitracin), 무피로신(mupirocin), 푸시딘산(fusidic acid), 스트렙토그라민(streptogramin), 옥사졸리디논(oxazolidinone) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 감염질환 진단 및 치료용 조성물은 감염질환을 진단하기 위한 다양한 진단 영상 기법, 예를 들어, PET(positron emission tomograph), SPECT(single poistron emission computed tomograpy), CT(computed tomography), MRI(magnetic resonance imaging), 광학영상(optical imaging), 초음파(ultrasonic) 등에 적용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 진단 영상 기법에서 신호를 생성할 수 있는 조영제를 상기 중간엽 줄기세포 표면에 부착하거나, 세포 내부로 담지시킴으로써, 생체 내에 투여된 중간엽 줄기세포의 이동경로 추적 및 최종 타겟 부위에 대한 영상을 획득할 수 있어, 감염부위 여부 및 위치를 용이하게 파악할 수 있다. 또한, 항생제, 항박테리아제, 항박테리아제 등의 감염질환 치료제를 조영제와 함께 중간엽 줄기세포의 내부 또는 표면에 담지시킴으로써 진단과 동시에 치료를 할 수 있는 테라노시스 기술이 실행 가능해지도록 한다.
도 2는, 본원의 조성물이 염증부위에서 작용하는 테라노시스 기술을 나타낸 것으로, 조영제 및 치료제가 표면 및/또는 내부에 담지된 중간엽 줄기세포가 염증부위에 작용하여 염증의 진단 및 치료가 동시에 이루어질 수 있도록 한다.
이하, 본원의 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명하며, 본 실시예에 의하여 본원의 범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 마우스 유래 중간엽 줄기세포(mouse mesenchymal stem cell)의 분리 및 배양
중간엽 줄기세포는 마우스(Balb/c, 6~8 주령, KOATECH.에서 입수) 대퇴골(femur)과 정강이뼈(tibia)의 골수로부터 얻어진 세포들을 3~4 주에 걸쳐 세포 배양액으로 반복적으로 세척함으로써 분리되었다(Nature protocol, 2009, 4(1), 102-106). 세포는 15% 우태아혈청(fetal bovine serum(FBS), Gibco)와 1% 페니실린-스트렙토마이신(Gibco)을 포함하는 DMEM(high glucose, Gibco) 배지를 사용하여 37℃, 5% CO2 조건에서 배양되었다. 계대 배양시 세포는 0.25% 트립신/1 mM 이디티에이(Gibco)를 처리하여, 새로운 세포배양 플레이트에 옮겼다.
실시예 2. 광학영상 조영제를 이용한 중간엽 줄기세포의 표지
줄기세포에 로딩하기 위한 광학영상 조영제로 ICG(인도시아닌그린 (Indocyanine Green), 동인당제약주식회사)을 선택하였다. 5 mg/mL 농도로 주사 용수에 녹여진 ICG 용액을 중간엽 줄기세포가 분산되어있는 세포 배양액에 10% v/v로 처리한 후 37℃, 5% CO2 조건에서 1 시간 동안 두었다. 1 시간 후 남아있는 ICG를 제거하기 위하여, 줄기세포 분산 용액을 1500 rpm에서 5 분간 원심 분리한 후, 상층액을 제거하였다. 모아진 세포를 PBS(Hyclone, ThermoScientific)에 분산시켜서 상기와 같이 원심분리를 2 회 추가 반복하였다.
실시예 3. 광학영상 조영제가 로딩된 중간엽 줄기세포를 이용한 감염부위 타겟팅 및 이미징
그람 음성균인 E. coli와 그램 양성균인 S. aureus를 각각 1×107/100 ㎕ 농도(CFU 값으로 계수)로 40% 글리세롤 용액과 균 배양액의 혼합용액 (1:1 부피비)에 분산시켰다. 상기와 같이 준비된 각각의 박테리아를 누드 마우스 (Balb/c-nu, 오리엔트 바이오)의 등쪽 피하에 주사하였다. 타겟팅 목적에 따라, 왼쪽 등 부위에는 그람 양성균을, 오른쪽 등 부위에는 그람 음성균을 각각 피하 주사 방법으로 접종하였다. ICG 표지된 줄기세포 1×106개를 100 ㎕의 PBS에 분산시켜, 박테리아 접종 마우스의 꼬리를 통하여 정맥 주사하였다.
ICG가 로딩된 중간엽 줄기세포를 정맥 주사로 투여 한 후, 1 시간, 2 시간, 및 3 시간 간격으로 근적외선 형광시스템(NIR detector, Hammamatsu, Tokyo, Japan, 노출시간 0.3~0.5 초)을 이용하여, 투여된 줄기세포가 감염부위를 선택적으로 타겟팅하는 지 여부를 조사하였다. 도 3은, 그람 음성균(대장균)과 그람 양성균(포도상구균)에 의해 감염된 마우스 모델에 형광 물질이 로딩된 마우스 중간엽 줄기세포를 정맥주사한 것을 나타낸 것으로, 감염 부위로의 타겟팅 효능을 평가한 결과이다. 1 시간 이내에 그람 음성균에 의해 감염된 부위에서 강한 신호가 관찰되며, 3 시간 이후에는 그람 양성균에 의해 감염된 부위에서도 강한 신호가 관찰됨을 알 수 있었다. 즉 이것은 항염 기능을 가진 중간엽 줄기세포가, 그람 음성균 및 양성균에 관계없이 비교적 빠른 시간인 1 시간 내에 염증을 진단하고 치료할 수 있다는 것을 보여준다. 또한, 로딩되는 항생제에 의한 선택적인 치료 작용뿐만 아니라, 상기 중간엽 줄기세포가 갖는 항염증 기능으로 인한 비선택적 작용이 더해짐으로써, 상기 감염질환을 보다 효과적으로 치료할 수 있도록 한다.
실시예 4. 항생제가 로딩된 중간엽 줄기세포 제조 및 정량
세포배양 플라스크에 7×105 개의 중간엽 줄기세포를 24 시간 동안 37℃, 5% CO2 조건에서 배양하였다. 이 때 세포배양 배지 조성물 중 DMEM 배지는 페놀레드가 함유되지 않은 것(high glucose, No Phenol Red, Gibco)을 사용하였다. 24 시간 배양 후, 세포배양 배지를 모두 제거하고, 항생제 리파마이신(Rifamycin SV sodium salt, 시그마알드리치)을 0.05~0.005 mg/mL 농도로 페놀레드 미포함 세포배양 배지에 녹여 상기 플라스크에 10 mL을 처리하였다. 항생제 처리 후 37℃, 5% CO2 조건에서 추가적으로 24 시간을 더 배양하여, 중간엽 줄기세포 내로 항생제 도입을 유도하였다. 세포 배양액 중 항생제 농도의 UV-vis 정량 검정곡선을 얻기 위하여, 세포 배양 시 사용되었던 페놀레드 미포함 세포 배양액에 리파마이신을 각각 0.05 mg/mL, 0.025 mg/mL, 0.0125 mg/mL, 및 0.00625 mg/mL 농도로 녹여 표준용액을 제조하였다. 각 농도 별 표준용액의 흡광도를 리파마이신의 흡수 파장인 445 nm에서 UV-vis 분광기기(UV-1800, Shimadzu)로 측정하여 검정곡선을 얻었다. 중간엽 줄기세포 내로 도입된 항생제의 양을 정량하기 위하여, 세포에 처리된 항생제의 세포 배양액 중 농도 감소량을 UV-vis 분광기기로 정량하였다. 먼저, 특정 농도로 항생제를 처리하여 24 시간 동안 세포 내로 항생제 도입을 유도한 후의 세포 배양액을 모아 445 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도 값을 리파마이신 검정곡선에 내삽하여 농도를 계산한 후, 그 농도 값에 10을 곱하여 플라스크 내에 남아있는 실제 항생제 질량을 계산하였다. 최초 처리된 항생제 질량에서 남아있는 항생제 질량을 빼주면 세포 내로 도입된 항생제의 양을 알 수 있다. 항생제 도입 후 플라스크에 남아있는 중간엽 줄기세포의 세포 수를 계산하여, 1×106 개의 중간엽 줄기세포당 도입된 항생제의 양을 최종적으로 정량하였다.
실시예 5. 항생제가 로딩된 줄기세포를 이용한 패혈증(sepsis) 치료
패혈증 모델로 그람 음성균인 E. coli를 마우스(C57BL/6, 오리엔트 바이오, 개체수 = 30 마리)의 복강에 투여하였으며, 1 시간 후에 리파마이신 2 μg이 로딩된 줄기세포(1×106)를 꼬리 정맥에 주사하였다. 이후 4 일 동안 마우스의 생존률을 측정하였다. 그 결과 도 4에서 보는 바와 같이, 4 일 후에 PBS 그룹에서는 10%의 생존률을 보인데 비해서, 줄기세포를 주사해 준 경우에는 35%의 생존률을 보였다. 또한 항생제가 로딩된 줄기세포의 경우는 50%의 생존률을 보임으로써, 줄기세포 및 항생제가 로딩된 줄기세포가 패혈증 치료 효과를 25-40% 가량 향상시킴을 확인하였다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 약학적 유효량의 약물 및 중간엽 줄기세포를 포함하며,
    상기 약물은 조영제, 항생제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하며,
    상기 약물은 상기 중간엽 줄기세포의 표면에 부착되거나, 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되고 표면에 부착되는 것인,
    약물전달 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 약학적 유효량의 약물 및 중간엽 줄기세포를 포함하며,
    상기 약물은 조영제, 항생제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하며,
    상기 약물은 상기 중간엽 줄기세포의 표면에 부착되거나, 상기 중간엽 줄기세포의 내부에 담지되고 표면에 부착되는 것인,
    염증, 패혈증, 복강감염 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 감염질환 진단 및 치료를 위한, 약학적 조성물.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 감염질환 진단 및 치료용 조성물은 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있는 것인, 약학적 조성물.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Nanomedicine, 9, p.174-184, 2013* *
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