KR101837975B1 - Composition for treating of pulmonary disease comprising spheroid adipose-derived mesenchymal stem cells - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스페로이드 형태로 배양된 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포를 포함하는 폐질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 포함하는 세포 치료제 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포는 일반 형태로 배양된 지방-유래 줄기세포와 비교하여 폐포 재생 능력이 현저히 우수한 바, 이를 통해 폐기종을 포함하는 각종 폐질환의 치료에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of pulmonary disease, comprising a steroid-derived fat-derived stem cell cultured in the form of a sprooid, and a cell therapy composition comprising the same. The speroid-type fat-derived stem cells of the present invention are remarkably superior in alveolar regeneration ability as compared with fat-derived stem cells cultured in the general form, and thus can be useful for the treatment of various pulmonary diseases including emphysema have.
Description
본 발명은 스페로이드 형태로 배양된 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포를 포함하는 폐질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 포함하는 세포 치료제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of pulmonary disease, comprising a steroid-derived fat-derived stem cell cultured in the form of a sprooid, and a cell therapy composition comprising the same.
기관지 천식, COPD, 폐선유증 (간질성 폐렴) 등의 급성 혹은 만성 호흡기 질환의 상당수는 기도의 염증을 수반한 병태를 나타낸다. 일반적인 염증의 병태 형성으로서, 먼저 초기 단계에 있어서 유리된 주화성 인자라고 하는 정보 전달 분자가 호중구, 호염기구, 호산구, 매크로파지 등의 염증성 세포의 국소에 대한 유주를 재촉하여, 유주한 염증성 세포가 장해성의 효소나 라디칼을 유리하여 조직을 장해함과 동시에 사이토카인 등을 방출함으로써 더 나은 염증성 세포의 유주 및 활성화를 초래하는 것이 알려져 있다. 이와 같은 염증이 기도에서 발증한 경우, 침윤된 염증성 세포는 기관지 및 폐의 조직을 장해하고, 최종적으로는 각 질환에 특징적인 호흡 유량이나 산소 교환능의 저하라는 호흡 기능의 장해를 일으키게 된다. 따라서 염증성 호흡기 질환의 치료에는 항염증 작용을 갖는 약제가 응용되고 있고, 이미 경증 내지 중등도의 기관지 천식에서는 부신 피질 스테로이드가 효과가 있음이 알려져 있다. 또 부신 피질 스테로이드는 COPD 의 악화를 예방하는 것도 보고되어 있는데, COPD 의 병태에 대한 효과는 한정적이며, 폐섬유증에 있어서는 부신 피질 스테로이드의 유효성이 명확하게 입증되지 않았다. 한편으로, 부신 피질 스테로이드는 면역 기능을 비특이적으로 억제할 뿐만 아니라, 전해질 이상, 소화성 궤양, 근질환, 행동 이상, 백내장, 골다공증, 골괴사, 및 발육 저해 등 다양한 부작용을 야기시킬 가능성도 알려져 있다. 또, 기관지 천식의 치료에 있어서는, 흡입 스테로이드제를 주류로 하는 치료의 침투에 의해, 발작에 의한 구급 외래 환자 수, 입원 환자 수는 감소되고, 외래에서 컨트롤할 수 있는 환자가 늘고 있다. 그와 같은 상황하에서도 환자 수는 저하되지 않고, 또한 여전히 치사적 발작에 의한 천식사가 존재하므로, 현재의 흡입 스테로이드제를 중심으로 하는 천식 치료제의 조합 요법으로는 여전히 충분한 치료에는 이르지 못하여, 높은 효과를 가지며 부작용이 경감된 새로운 치료제의 개발이 요망되고 있다. Many of the acute or chronic respiratory diseases such as bronchial asthma, COPD, and pulmonary embolism (interstitial pneumonia) represent conditions accompanied by airway inflammation. As a general inflammatory condition, first, the information carrier molecules called free chemotactic factors liberated in the early stage promote localization of inflammatory cells such as neutrophils, basophils, eosinophils and macrophages, The enzymes and radicals of the cell are inhibited and the cytokine and the like are released, resulting in better mobilization and activation of inflammatory cells. When such inflammation develops in the airways, infiltrating inflammatory cells interfere with the tissues of the bronchi and lungs, and eventually cause respiratory disturbances such as respiratory flow or oxygen exchange capacity characteristic of each disease. Therefore, it is known that medicines having an anti-inflammatory effect are applied for the treatment of inflammatory respiratory diseases and adrenocortical steroids are already effective for mild to moderate bronchial asthma. Adrenocortical steroids have also been reported to prevent the deterioration of COPD. The effect of COPD on the condition is limited, and the effectiveness of corticosteroids in pulmonary fibrosis has not been clearly demonstrated. On the other hand, it is known that adrenocortical steroid not only suppresses immune function nonspecifically, but also causes various side effects such as electrolyte abnormality, peptic ulcer, muscle disease, behavioral abnormality, cataract, osteoporosis, osteonecrosis, and developmental inhibition. In the treatment of bronchial asthma, the number of first aid outpatients and hospitalized patients due to seizures is reduced due to infiltration of treatment using a main ingredient of inhaled steroid, and the number of patients who can control the outpatient is increasing. Even in such a situation, the number of patients is not lowered, and still there is still asthma due to lethal seizure. Therefore, combination therapy of asthma treatment mainly with current inhaled steroids does not reach sufficient treatment, And the development of new therapeutic agents with reduced side effects is desired.
또한 폐기종은 종말 세기관지(terminal bronchiole) 원위부 공기공간(airspace)의 파괴로 인하여 비정상적이며 영구적인 말초 기도 및 폐포의 확장상태를 말한다. 오랜 기간 이 질환을 앓게 되면 폐 속에서 산소와 이산화탄소를 교환하는 작은 꽈리주머니인 폐포와 모세혈관에 상당한 손상이 있게 되며 이로 인해 폐고혈압 특히 이차성 폐고혈압의 원인이 된다. 이러한 폐기종 및 폐고혈압을 예방 및 치료하기 위한 몇몇 물질들이 알려져 있지만, 그 종류 및 효과가 미비하여 보다 효과적인 약재를 개발하기 위한 연구가 요구되고 있다. 폐기종은 최근 연구를 통해 엘라스타제와 관련이 있는 것으로 나타났다. 호중구 엘라스타제(또는 백혈구 엘라스타제)는 카이모트립신(chymotrypsin)과 같은 패밀리에 속하는 세린 단백질 분해효소(serine protease)이며, 다양한 기질 특이성을 나타낸다. 다른 세린 단백질분해효소와 함께 히스티딘(histidine), 아스파테이트(aspartate) 및 세린(serine) 잔기로 구성된 촉매 삼조원소(catalytic triad)로 이루어진 전하 전달 시스템을 가지고 있는데, 이 히스티딘, 아스파테이트 및 세린 잔기는 폴리펩티드의 1차 서열에서는 서로 분산되어 있지만, 3차 구조로 폴딩된 단백질에서는 서로 모여 있다. 호중구 엘라스타제는 콜라겐과 함께 탄성섬유를 구성하여 연결조직의 물리적 특성을 나타내는 엘라스틴을 분해하며, 내부식포 과정에 의해 면역체계 감퇴된 상태에서 살균물질의 역할을 하는 강력한 비특이적 세린 단백질분해효소로 염증, 폐기종 및 만성 폐색성 질병을 촉진시킨다. 지금까지 알려진 폐기종의 발달 원인으로는 염증, 엘라스타제, 매트릭스 메탈로프로테아제 불균형, 자가사멸 및 산화 스트레스의 조합이 있는데, 특히 엘라스틴에 대한 작용력이 뛰어난 효소인 돼지 췌장 엘라스타제에 폐가 노출되면, 호중구 및 대식세포로 인해 급성 폐 염증반응이 유발되는 것으로 나타났다.또한, 호중구 엘라스타제에 의해 활성 산소종(ROS)의 생성이 유도된다. 연구 결과에 따르면, 호중구 엘라스타제에서 MUC5AC 메신저 RNA 레벨의 증가는 세포내부 산화물질의 생성 또는 세포 산화환원 상태의 변화에 의존적인 것으로 나타났고, 이는 ROS가 엘라스타제 매게 염증에서 어떤 역할을 한다는 것을 의미한다. 산화질소 또한 엘라스타제 매개 질병에서 주축 역할을 한다.Emphysema also refers to an abnormal and permanent peripheral airway and alveolar expansion due to the destruction of the distal bronchiole distal airspace. A long-term illness causes considerable damage to the alveoli and capillaries, small alveoli that exchange oxygen and carbon dioxide in the lungs, which causes pulmonary hypertension, especially secondary pulmonary hypertension. Although some substances are known for the prevention and treatment of these emphysema and pulmonary hypertension, their kinds and effects are insufficient and research for developing more effective medicines is required. Emphysema has been associated with elastase in recent studies. Neutrophil elastase (or white blood cell elastase) is a serine protease belonging to the family, such as chymotrypsin, and exhibits various substrate specificities. We have a charge transport system consisting of a catalytic triad consisting of histidine, aspartate and serine residues along with other serine proteases, which are histidine, aspartate and serine residues In the primary sequence of the polypeptide, they are dispersed to each other, but they are gathered in the proteins folded in the tertiary structure. Neutrogin elastase is a strong nonspecific serine protease that acts as a germicide in the form of collagen and degrades elastin, which represents the physical properties of the connective tissue. , Emphysema and chronic obstructive diseases. The developmental causes of emphysema, known to date, include a combination of inflammation, elastase, matrix metalloprotease imbalance, auto-apoptosis, and oxidative stress. Especially when the lung is exposed to pig pancreatic elastase, Neutrophils and macrophages have been shown to induce acute pulmonary inflammatory responses, and neutrophil elastase induces the production of reactive oxygen species (ROS). Studies have shown that the increase in MUC5AC messenger RNA levels in neutrophil elastase is dependent on the production of intracellular oxidants or changes in the state of cellular redox, suggesting that ROS plays a role in elastase-induced inflammation it means. Nitric oxide also plays a major role in elastase mediated diseases.
그러나 상기와 같은 연구 결과에도 불구하고 아직까지 폐기종을 비롯한 다양한 폐질환을 우수한 효율로 치료하기 위한 새로운 치료제에 대한 필요성이 있다.However, despite the above results, there is a need for a new therapeutic agent for treating various pulmonary diseases including emphysema with excellent efficiency.
본 발명자들은 부작용이 적고 폐기종을 비롯한 다양한 폐질환의 예방 및 치료 효과가 우수한 물질을 개발하기 위하여 연구를 진행하던 중, 특히 스페로이드 형태로 배양된 지방 유래 줄기세포가 폐포의 재생을 유도하는 효과가 우수하여 다양한 폐질환의 치료에 효과가 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have been studying to develop a substance having few side effects and having excellent effects for the prevention and treatment of a variety of pulmonary diseases including emphysema. In particular, it has been reported that adipose-derived stem cells cultured in the form of a sprooid induce the regeneration of alveoli And thus it is effective in the treatment of various lung diseases. Thus, the present invention has been completed.
따라서 본 발명의 목적은 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포(adipose-derived mesenchymal stem cells; ASC) 를 포함하는 폐 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 포함하는 세포 치료제를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for prevention or treatment of pulmonary disease comprising adipose-derived mesenchymal stem cells (ASC) and a cell therapy agent containing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포(adipose-derived mesenchymal stem cells; ASC) 를 포함하는 폐 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a pharmaceutical composition for prevention or treatment of pulmonary disease comprising adipose-derived mesenchymal stem cells (ASC).
또한 본 발명은 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포(adipose-derived mesenchymal stem cells; ASC) 를 포함하는 세포 치료제 조성물을 제공한다.The present invention also provides a cell therapeutic composition comprising adipose-derived mesenchymal stem cells (ASC) in the form of a sphere.
본 발명의 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포는 일반 형태로 배양된 지방-유래 줄기세포와 비교하여 폐포 재생 능력이 현저히 우수한 바, 이를 통해 폐기종을 포함하는 각종 폐질환의 치료에 유용하게 사용될 수 있다.The speroid-type fat-derived stem cells of the present invention are remarkably superior in alveolar regeneration ability as compared with fat-derived stem cells cultured in the general form, and thus can be useful for the treatment of various pulmonary diseases including emphysema have.
도 1은 콘케이브 마이크로-웰을 이용한 배양을 이용한 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포의 형성 과정을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 2는 일반 배양 방법으로 배양된 해리된 ASC 와 스페로이드 ASC에 의한 BAX 및 Bcl-2 의 발현 수준의 변화를 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 3 은 일반 배양 방법으로 배양된 해리된 ASC 와 스페로이드 ASC에 의한 FGF2, HGF, VEGF 의 발현량의변화를 mRNA 발현량 (A) 및 단백질 발현량 (B) 변화를 통해 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 4 의 A는 폐기종 마우스 모델을 이용한 실험 프로토콜을 간략하게 나타낸 도이며, B 내지 E는 엘라스타제 처리에 의한 폐포 파괴의 정도를 미처리군(B), 엘라스타제 단독 처리군(C), 엘라스타제+해리된 ASC 처리군(D), 엘라스타제+스페로이드 ASC 처리군(E) 에서 확인한 결과를 나타낸 도이다. 도 4의 F는 MLI(mean linear intercept) 를 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 손상된 폐조직에서 스페로이드ASC 의 처리에 의한 FGF-2, HGF 및 VEGF 의 발현량의 변화를 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 6의 A내지 C는 스페로이드 ASC 이식에 따른 조직 재생 효과를 MMP-2, MMP-9, MMP-12 의 발현 감소를 통해 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 6의 D는 스페로이드 ASC 이식에 따른 TIMP-1 및 SLPI 의 발현 변화를 확인한 결과를 나타낸 도이다.FIG. 1 is a view showing a result of confirming the formation process of speroid-type fat-derived stem cells using culture using cone cave micro-wells.
FIG. 2 is a graph showing the results of confirming changes in the expression levels of BAX and Bcl-2 by dissociated ASC and spolide ASC cultured by a general culture method.
FIG. 3 is a graph showing changes in the expression levels of FGF2, HGF, and VEGF by dissociated ASC and speroid ASC cultured by a general culture method through changes in mRNA expression level (A) and protein expression level (B) to be.
4A schematically shows an experimental protocol using an emphysema mouse model, and B to E show the degree of alveolar destruction by the elastase treatment in the untreated group (B), the elastase alone treated group (C) Elastase + Dissociated ASC treatment group (D), Elastase + SPEROID ASC treatment group (E). F in FIG. 4 is a graph showing the result of confirming MLI (mean linear intercept).
FIG. 5 is a graph showing changes in the expression levels of FGF-2, HGF, and VEGF in the damaged lung tissue by treatment with SPECT.
FIGS. 6A to 6C are graphs showing the results of confirming the tissue regeneration effect of sprouted ASC transplantation through reduction of expression of MMP-2, MMP-9, and MMP-12. FIG.
FIG. 6D shows the results of confirming the expression changes of TIMP-1 and SLPI according to the sprouted ASC transplantation.
본 발명은 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포(adipose-derived mesenchymal stem cells; ASC) 를 포함하는 폐 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 세포 치료제에 관한 것이다.The present invention relates to a pharmaceutical composition and a cell treatment agent for preventing or treating pulmonary disease, comprising adipose-derived mesenchymal stem cells (ASC).
본 발명의 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포는 일반 배양 방법을 통해 배양된 해리된 형태의 줄기세포와 비교하여 손상 폐 조직에서 폐포의 재생을 더욱 효과적으로 유도할 수 있으므로,폐 기종을 비롯한 폐질환의 예방 또는 치료에 매우 우수한 효과를 나타낸다.The speroid-type fat-derived stem cells of the present invention can more effectively induce the alveolar regeneration in injured lung tissue as compared with the dissociated form of stem cells cultured through the general culture method, Of the present invention.
이하,본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 있어서, 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포 (이하,스페로이드 ASC)는 3차원 세포 조직의 형태를 말하며, 세포들이 해리되어 있지 않고 뭉쳐있는 형태로 존재하는 것을 말한다. 스페로이드ASC 는 세포의 자기 조립 형태이다.In the present invention, the steroid-derived fat-derived stem cell (hereinafter, referred to as SPEROID ASC) refers to a form of a three-dimensional cell tissue, and refers to a cell in which the cells are not disassociated but aggregated. Spheroid ASC is a self-assembled form of cells.
본 발명의 스페로이드 ASC는 알려진 통상의 스페로이드 형성을 위한 배양 방법을 통해 수득될 수 있으며 예컨대 기존의 세포 스페로이드 형성 방법인 스피너 플라스크(Spinner Flask), 기존의 페트리 접시(Petri-dish) 방법, 콘케이브 마이크로 웰 배양 방법을 통해 수득될 수 있다. 바람직하게 콘케이브 마이크로 웰 배양 방법을 통해 수득되는 경우, 콘케이브 마이크로 웰은 PDMS 콘케이브 마이크로 웰(poly-di-methyl siloxane concave microwell)일 수 있다.The SPAROID ASC of the present invention can be obtained through a culture method for known conventional spoloid formation, and can be obtained, for example, by a conventional method of forming a cell spoloid, such as a Spinner Flask, a conventional Petri-dish method, Can be obtained through a cone-microwell culture method. Preferably, when obtained via a cone-microwell culture method, the cone-microwell may be a PDMS cone-microwell (poly-di-methyl siloxane concave microwell).
상기 스페로이드 ASC는 폐포의 재생을 매우 효과적으로 유도할 수 있으며, 이와 같은 폐포의 재생은 줄기세포는 FGF2, HGF 및 VEGF 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 성장인자의 발현이 스페로이드 ASC 처리에 의하여 일반 배양 방법으로 얻어지는 해리된 형태의 ASC 처리보다 현저히 높게 발현되는 것에 의하여 이루어질 수 있다.The spleen ASCs can induce the alveolar regeneration very efficiently. Regeneration of such alveoli is caused by the expression of at least one growth factor selected from the group consisting of FGF2, HGF and VEGF in the stem cells, Can be accomplished by significantly higher expression than the dissociated ASC treatment obtained by the culturing method.
따라서 본 발명은 상기 스페로이드 형태의 ASC가 폐포의 재생을 유도하고, FGF2, HGF 및 VEGF 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 성장인자의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는 폐질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating pulmonary disease, characterized in that said spolded ASC induces alveolar regeneration and increases the expression of at least one growth factor selected from the group consisting of FGF2, HGF and VEGF Lt; / RTI >
본 발명에 있어서, 상기 스페로이드ASC 는 성체 줄기세포를 배양하여 얻어지는 것이 바람직하며, 상기 성체줄기세포는 시판되는 줄기세포 또는 생체 조직으로부터 분리한 것을 모두 이용할 수 있다.In the present invention, it is preferable that the speroid ASC is obtained by culturing adult stem cells, and the adult stem cells may be those separated from commercially available stem cells or living tissues.
본 발명의 스페로이드 ASC 는 폐포의 재생에 매우 우수한 효과를 가지고 있으므로, 폐의 손상과 관련된 각종 폐질환의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서 폐질환은 바람직하게는 폐기종, 만성 기관지염, 폐렴, 폐고혈압, 만성폐쇄성 폐질환 및 천식으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.Since the SPECTOR ASC of the present invention has a very excellent effect on the alveolar regeneration, it can be effectively used for the prevention or treatment of various lung diseases related to lung injury. In the present invention, lung disease is preferably at least one selected from the group consisting of emphysema, chronic bronchitis, pneumonia, pulmonary hypertension, chronic obstructive pulmonary disease and asthma.
또한 폐질환이 폐기종인 경우, 상기 폐기종은 범소엽성 폐기종, 중심소엽성 폐기종, 간질성 폐기종, 및 대상성 폐기종으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.When the pulmonary disease is emphysema, the emphysema may be at least one selected from the group consisting of Crohn's lobulated emphysema, central lobulated emphysema, interstitial emphysema, and emphysema.
본 발명의 약학적 조성물은 투여를 위해서 상기한 성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용가능한 담체를 1종 이상 포함하여 제조할 수 있다. 약제학적으로 허용가능한 담체는 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. 이들 제제는 당 분야에서 제제화에 사용되는 통상의 방법 또는 Remington's Pharmaceutical Science(최근판), Mack Publishing Company, Easton PA에 개시되어 있는 방법으로 제조될 수 있으며 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 다양한 제제로 제제화 될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may further comprise at least one pharmaceutically acceptable carrier in addition to the aforementioned components for administration. The pharmaceutically acceptable carrier may be a mixture of saline, sterilized water, Ringer's solution, buffered saline, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol and one or more of these components. If necessary, an antioxidant, , And other conventional additives such as a bacteriostatic agent may be added. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders, and lubricants may be additionally added to formulate into injectable solutions, pills, capsules, granules or tablets such as aqueous solutions, suspensions, emulsions and the like. These formulations may be prepared by conventional methods used in the art for formulation, or by methods disclosed in Remington's Pharmaceutical Science (recent edition), Mack Publishing Company, Easton PA, and may be formulated into a variety of formulations, .
본 발명의 약학 조성물은 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 투여 경로를 통하여 투여될 수 있다.즉 목적하는 방법에 따라 경구 투여, 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 내피 투여, 비강내 투여, 폐내투여, 직장내 투여, 경막내 투여,흉강 내 투여될 수 있으며, 이에 제한되지 않으며 바람직하게는 폐질환 치료를 위하여 폐내 또는 흉강 내 투여될 수 있다. The pharmaceutical composition of the present invention can be administered through any conventional route of administration as long as it can reach the target tissue. That is, the pharmaceutical composition of the present invention can be administered orally, intraperitoneally, intravenously, intramuscularly, subcutaneously, Intrathecal, intrapulmonary, intrathecal, intrathecal, or thoracic, and is preferably, but not exclusively, administered intravenously or intrathecally for the treatment of pulmonary disease.
본 발명의 스페로이드 ASC는 해리된 형태의 ASC 와 비교하여 매우 우수한 치료 효과를 나타내며, ASC 에 별도의 화학물질의 처리를 요구하지 않으며,간단한 배양 방법을 통해 수득할 수 있으므로 줄기세포 치료제가 갖는 부작용이 낮은 장점과 함께 해리된 형태의 ASC 처리시 단점으로 지적되는 치료 효율의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있어 세포 치료제로 활용이 가능하다.Since the SPECTOR ASC of the present invention exhibits a very excellent therapeutic effect as compared with the dissociated form of ASC and does not require treatment of a separate chemical substance in ASC and can be obtained through a simple culture method, And it can be used as a cell therapy agent because it has an advantage of solving the problem of treatment efficiency which is pointed out as a disadvantage in dissociated type ASC treatment.
따라서 본 발명은 스페로이드 형태의 지방-유래 줄기세포(adipose-derived mesenchymal stem cells; ASC) 를 포함하는 세포 치료제 조성물에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a cell therapeutic composition comprising adipose-derived mesenchymal stem cells (ASC).
상기 조성물 또는 세포치료제는 인간을 포함하는 동물에 직접 적용되어 폐질환 치료 활성을 나타낼 수 있고, 상기 동물은 식물에 대응하는 생물군으로 꿩 또는 닭 등의 가금류를 포함하는 조류 또는 인간, 돼지, 소, 염소 등의 포유류 일 수 있다.The composition or the cell therapeutic agent may be directly applied to an animal including a human to exhibit a therapeutic activity for pulmonary disease. The animal is a group of organisms corresponding to a plant, such as birds including poultry such as pheasant or chicken, , Chlorine, and the like.
상기 조성물 또는 세포치료제는 상기 유효성분 외에 당질, 단백질, 지질, 비타민류, 미네랄류 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함할 수 있다.The composition or the cell therapy agent may further include any one selected from the group consisting of carbohydrates, proteins, lipids, vitamins, minerals, and combinations thereof, in addition to the active ingredients.
상기 당질은 그 사용 목적 및 용도에 따라 적절히 선택될 수 있고, 일예로 벌꿀, 덱스트린, 수크로오스, 팔라티노스, 포도당, 과당, 물엿, 당알콜(sugar alcohol), 소르비톨, 크실리톨, 말티톨일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 단백질은 그 사용 목적 및 용도에 따라 적의 선택될 수 있으며, 일예로, 카제인(casein), 유청 단백질(whey protein) 등의 우유 유래 단백질, 대두 단백질, 이들 단백질의 트립신, 펩신 등의 동물 유래 효소 및 뉴트라아제(neutrase), 알칼라아제(alkilase)에 의한 가수분해물일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 지질은 그 사용 목적 및 용도에 따라 적의 선택될 수 있으며, 일예로, 제1가 포화지방산, 다가 불포화지방산을 포함하는 해바라기유, 채종유(rapeseed oil), 올리브유, 홍화유(safflower oil), 옥수수유, 대두유, 팜유(palm oil), 야자유 등의 각종 식물 유래 유지, 중쇄 지방산(middle-chain fatty acid), EPA, DHA, 대두유래 인지질, 우유 유래 인지질일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 비타민류는 특별한 제한은 없으며, 상기 미네랄류는 그 사용 목적 및 용도에 따라 적의 선택될 수 있으며, 일예로, 인산칼륨, 탄산칼륨, 염화칼륨, 염화나트륨, 유산칼슘, 글루콘산칼슘, 판토텐산칼슘, 카제인칼슘, 염화마그네슘, 황산제1철, 탄산수소나트륨일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. The saccharide may be appropriately selected according to the purpose and use of the saccharide. Examples of the saccharide include honey, dextrin, sucrose, palatinose, glucose, fructose, starch syrup, sugar alcohol, sorbitol, xylitol, But is not limited thereto. The protein may be selected depending on the purpose and use of the protein. Examples of the protein include milk-derived proteins such as casein and whey protein, soybean proteins, animal-derived enzymes such as trypsin and pepsin And hydrolysates by neutrase and alkylase, but are not particularly limited thereto. The lipid may be selected depending on the purpose and use of the lipid. For example, the first lipid may be selected from saturated fatty acids, sunflower oil containing polyunsaturated fatty acids, rapeseed oil, olive oil, safflower oil, corn oil , A variety of plant-derived fats such as soybean oil, palm oil and palm oil, middle-chain fatty acid, EPA, DHA, soybean-derived phospholipids and milk-derived phospholipids. The above-mentioned vitamins are not particularly limited, and the minerals may be appropriately selected depending on the purpose and use of the minerals. Examples thereof include potassium phosphate, potassium carbonate, potassium chloride, sodium chloride, calcium lactate, calcium gluconate, calcium pantothenate, , Magnesium chloride, ferrous sulfate, sodium hydrogencarbonate, but is not particularly limited thereto.
상기 세포치료제는 약학적 분야에서 통상의 방법에 따라, 목적에 적합한 제형을 갖는 제제 일 수 있다. 또한, 상기 조성물은 약학적 분야에서 통상의 방법에 따라 환자의 신체 내 투여에 적합한 단위 투여형의 제제로 제형화시켜 투여할 수 있다. The cell therapeutic agent may be an agent having a formulation suitable for the purpose according to a conventional method in the pharmaceutical field. In addition, the composition may be formulated into a unit dosage form suitable for administration to a patient in the body according to a conventional method in the pharmaceutical field.
상기 제제는 1회 또는 수회 투여에 의해 폐질환 치료 효과를 나타낼 수 있는 효과적인 투여량을 포함한다. 상기 약학적 제제에는 상기 유효성분 외에 하나 또는 그 이상의 약학적으로 허용 가능한 통상의 불활성 담체, 일 예로, 주사제의 경우에는 보존제, 무통화제, 가용화제 또는 안정화제 등을, 국소 투여용 제제의 경우에는 기제 (base), 부형제, 윤활제 또는 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.The formulation includes an effective dose capable of exhibiting the therapeutic effect of pulmonary disease by one or several doses. In addition to the above-mentioned active ingredients, the pharmaceutical preparations may contain one or more pharmaceutically acceptable conventional inert carriers, for example, a preservative, an anhydrous agent, a solubilizing agent or a stabilizer in the case of an injection, Base, excipient, lubricant or preservative, and the like.
이렇게 제조된 본 발명의 조성물 또는 약학적 제제는 당업계에서 통상적으로 사용하는 투여방법을 이용하여 이식 및 기타 용도에 사용되는 다른 줄기세포와 함께 또는 그러한 줄기세포와의 혼합물의 형태로 투여될 수 있다. 또한, 상기 투여는 카테터를 이용한 비외과적 투여 및 흉부 절개 후 주입 또는 이식 등 외과적 투여방법 모두 가능하나 카테터를 이용한 비외과적 투여방법이 보다 바람직하다.The thus-prepared composition or pharmaceutical preparation of the present invention can be administered in the form of a mixture with other stem cells used for transplantation and other uses, or a mixture thereof with such stem cells, using the administration methods commonly used in the art . In addition, the above-mentioned administration is both non-surgical administration using a catheter and surgical administration such as implantation or transplantation after chest incision, but a non-surgical administration method using a catheter is more preferable.
상기 조성물의 유효성분인 스페로이드 ASC 의 1일 투여량은 배양액 1 ml에 대하여 스페로이드 ASC 를 0.1 ~ 10 x 106 cell로 포함하는 것을 kg당 (체중)으로 투여될 수 있다. 상기 1일 투여량은 1회 또는 수회로 나누어 투여할 수 있다. 또한, 상기 투여개체가 상이한 경우, 유효성분의 실제 투여량은 치료하고자 하는 질환, 질환의 중증도, 투여경로, 투여 개체의 체중, 연령 및 성별 등의 여러 관련 인자에 비추어 결정될 수 있다. The daily dose of the active ingredient of the composition, SPEROID ASC, may be administered in the form of 0.1 to 10 x 10 6 cells per ml of the culture solution, in terms of weight per kilogram. The daily dose may be administered in single or divided doses. In addition, when the administration subject is different, the actual dosage of the active ingredient may be determined in view of various factors such as the disease to be treated, the severity of the disease, the route of administration, the weight of the subject, age and sex.
이하, 본 발명을 실시예 및 제조예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 제조예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 제조예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Production Examples. However, the following examples and preparations are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples and production examples.
실시예Example 1. One. 스페로이드Speroid ASC 의ASC 형성 관찰 Formation observation
인간 지방-유래 줄기세포(ASC)를 인비트로젠에서 구입하여 사용하였다. ASC 는 성장 보충물(인비트로젠) 및 1% 페니실린이 보충된 MesenPRO RSTM 에서 37℃, 5% CO2 환경의 배양기에서 배양하였다. 모든 실험에서 ASC는 5계대를 이용하였으며, Qtracker 800 Cell Labeling Kit (QDs; Invitrogen)를 이용하여 표지하였다. 간단하게, 세포 (1x106) 는 10nM QD 용액을 이용하여 37℃ 에서 45-60분 동안 배양하였다. 표지 이후,세포들을 완전 성장 배지로 2회 세척하였다. T175 배양 플레이트에서 3일 동안 배양된 ASC(adipose-derived mesenchymal stem cells)의 단층을 3% BSA 용액으로 코팅하여 준비된 PDMS 콘케이브 마이크로-웰에 분주하였다. 300μm 직경을 갖는 콘케이브 마이크로-웰을 70%(v/v) 에탄올로 코팅하였으며,세포 부착을 방지하기 위해, PBS 및 3% (w/v) BSA 를 처리하였다. 64개의 구멍을 갖는 각각의 콘케이브 마이크로-웰상에 세포들을 분주하고 세포 분주 5분 후, 남아있는 세포들을 ASC 컨디션 배지를 이용하여 제거하였다. ASC가 분주되어 있는 콘케이브 마이크로-웰을 37℃, 5% CO2에서 1일 동안 배양하였다. 세포들을 1시간이 지난 후,집합을 형성하기 시작하였으며 단층 세포 및 1시간, 24시간 후의 세포의 모습을 도 1에 나타내었다.Human fat-derived stem cells (ASC) were purchased from Invitrogen and used. ASC was cultured in an incubator in a 5% CO 2 environment at 37 ° C in MesenPRO RSTM supplemented with growth supplement (Invitrogen) and 1% penicillin. In all experiments, ASC was transfected using 5 passages and labeled with Qtracker 800 Cell Labeling Kit (QDs; Invitrogen). Briefly, cells (1x10 6 ) were incubated for 45-60 min at 37 ° C with 10 nM QD solution. After labeling, cells were washed twice with complete growth medium. Monolayers of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASC) cultured on T175 culture plates for 3 days were coated with 3% BSA solution and dispensed into PDMS cone-well micro-wells prepared. Cone cave micro-wells with a diameter of 300 mu m were coated with 70% (v / v) ethanol and treated with PBS and 3% (w / v) BSA to prevent cell adhesion. Cells were dispensed on each cone-cup micro-well with 64 wells and after 5 minutes of cell division, the remaining cells were removed using ASC condition medium. Cone ASC is dispensed Cave micro-wells and incubated for 37 ℃, 1 il eseo 5% CO 2. The cells started to form aggregates after 1 hour, and the appearance of the monolayer cells and the cells after 1 hour and 24 hours are shown in FIG.
도 1에 나타낸 바와 같이, ASC 세포들은 처음에 단층의 세포층을 형성(A) 하였다가, 자기-조립(self-assembly)에 의하여 시간이 지남에 따라 스스로 스페로이드 형태를 형성하였다. 1시간 후 ASC가 집합을 형성하기 시작하는 것이 PDMS 콘케이브 마이크로-웰에서 확인되었으며 (B), 24시간 후에는 뚜렷한 스페로이드 형태의 ASC 형성이 관찰되었다(C). As shown in Fig. 1, ASC cells first formed a monolayer cell layer (A), and self-assembled self-assembled spoloids over time. After 1 hour, ASC was found to begin to form aggregates in the PDMS cone microwell (B), and after 24 hours a pronounced sprooid-shaped ASC formation was observed (C).
실시예2Example 2 . . 스페로이드Speroid ASC 에서의In ASC 인자 발현의 증가 확인 Confirmation of increased expression of factor
기존에 알려진 세포배양 플레이트에 1차 layer를 형성하게 배양하는 ASC 통상의 배양방법을 이용한 ASC는 스페로이드와 같은 형태가 아닌 해리된(dissociated) 형태로 나타났으며, 이와 같은 해리된 형태의 ASC (이하, 해리된 ASC) 와 스페로이드 형태의 ASC (이하, 스페로이드ASC)의 특성 분석을 위하여,먼저 세포 생존-연관 아폽토시스 단백질과 성장 인자의 발현을 비교하였다. 항-아폽토시스 인자 Bcl-2(anti-apoptotic protein)는 미토콘드리아와 전-아폽토시스 인자인 BAX (pro-apoptotic protein) 사이의 상호작용을 억제하는 것으로 알려져 있다.이러한 평가를 위하여 해리된 ASC 및 스페로이드 ASC 로부터 단백질을 각각 추출하였다. 이와 같은 분석은 배양 1일째에 웨스턴 블랏을 이용하여 수행하였다. 웨스턴 블랏 수행을 위하여 조직 및 세포의 용해물들 10분 동안 4℃에서 1200rpm 을 원심분리하여 분리하였다. 단백질들을 BCA 어세이를 이용하여 정량화하였고 30 μg 시료를 단백질 크기에 따른 10-15% 겔을 이용한 SDS-폴리아크릴아미드 겔 전기영동 (PAGE)을 이용하여 분류하였다. 단백질을 PVDF 막으로 이동시켰고 5% 스킴 밀크를 이용하여 1시간 동안 실온에서 차단하였다. 일차 및 이차 항체들은 각각 4℃ 하룻밤 동안 막과 함께 1시간 동안 실온에서 배양하였다.막은 신호 검출을 위한 필름을 이용하는 LAS 에 의해 스캔하였으며, 결과를 도 2에 나타내었다.ASC, which cultured to form a primary layer on a known cell culture plate, was cultured in a dissociated form rather than a sphere-like form, Hereinafter, the expression of cell survival-associated apoptosis protein and growth factors was first compared for the characterization of dissociated ASCs and spoloidal ASCs (hereinafter, referred to as SPECTOID ASC). The anti-apoptotic protein Bcl-2 is known to inhibit the interaction between the mitochondria and the pro-apoptotic protein, BAX (pro-apoptotic protein). For this evaluation, dissociated ASC and sprouted ASC Respectively. This assay was performed using Western blot on the first day of culture. For western blotting, tissue and cell lysates were separated by centrifugation at 1200 rpm at 4 ° C for 10 minutes. Proteins were quantified using a BCA assay and 30 μg samples were sorted by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) using 10-15% gel according to protein size. Protein was transferred to the PVDF membrane and blocked at room temperature for 1 hour using 5% skim milk. The primary and secondary antibodies were incubated with the membranes for 1 hour at room temperature overnight at 4 ° C. The membranes were scanned by LAS using a film for signal detection and the results are shown in FIG.
도 2 에 나타낸 바와 같이 단백질 수준에서, BAX의 발현은 스페로이드와 해리된 ASC에서 모두 유사한 것으로 나타났다. 그러나 Bcl-2의 발현은 해리된 ASC와 비교하여 스페로이드 ASC 에서 더욱 증가한 것을 확인하였다.At the protein level, as shown in Figure 2, the expression of BAX was found to be similar in both speroid and dissociated ASC. However, the expression of Bcl-2 was found to be further increased in the spleen ASC compared to the dissociated ASC.
또한 스페로이드 형태로 배양된 ASC에서 폐기종에 의해 파괴된 폐포의 재생에 중요한 영향을 미칠 수 있는 성장인자 발현의 증가여부를 측정하기 위하여, 해리된 ASC 및 스페로이드 ASC 의 배양 배지를 이용하여 성장인자인 FGF2, HGF, VEGF 의 mRNA 발현량을 SYBR 을 이용한 실시간 PCR을 통해 확인하였으며, 단백질 발현량을 웨스턴 블랏을 통해 확인하였다. 상기 결과를 도 3에 나타내었다.In order to measure the increase in expression of growth factors that may have an important effect on the remodeling of alveoli destroyed by emphysema in ASC cultured in the form of spleod, The amount of mRNA expression of FGF2, HGF and VEGF was confirmed by real-time PCR using SYBR, and the amount of protein expression was confirmed by Western blotting. The results are shown in Fig.
도 3 나타낸 바와 같이, FGF2, HGF, VEGF 의 mRNA 발현량은 스페로이드 형태로 배양된 ASC 에서 현저하게 증가되었고, 단백질 발현량 역시 스페로이드 형태에서 더욱 증가한 것을 확인하였다. 따라서 스페로이드 형태로 배양된 ASC의 경우폐기종에 의해 파괴된 폐포의 재생을 효과적으로 유도할 수 있는 잠재성이 있는 것을 확인하였다.As shown in FIG. 3, the mRNA expression level of FGF2, HGF, and VEGF was significantly increased in the ASC cultured in the sphere form, and the protein expression level was further increased in the speroid form. Therefore, ASCs cultured in the form of spoloids have the potential to effectively induce the regeneration of alveoli destroyed by emphysema.
실시예3Example 3 . . 스페로이드Speroid ASCASC 의 폐기종 모델에서의 회복 효과 확인 Confirmation of recovery effect in emphysema model of
폐기종 모델을 이용하여 스페로이드 ASC의 효과를 확인하기 위하여, 무균의 암컷 C57BL/6 마우스인 6주령의 20g (성남, 한국)의 마우스를 사용하였다.모든 동물 실험은 아산 의료 센터의 실험동물 윤리가이드 라인에 따라 실험하였다. C57BL/6 마우스는 복강내 주입을 통해 마취시켰으며, 기관내 투여(intra-tracheally)를 통해 돼지 췌장 엘라스타제(8 U/ml을 50 μl; Sigma Aldrich, St. Louis, MO)를 0일째에 투여하였다. 7일 후, 마우스에 해리된 또는 스페로이드 ASC (1x105 cells) 를 흉강내 주입 경로(intra-pleural)를 통해 주입하였다. 14일째에 마우스를 안락사시킨 후 폐 조직을 수집하였다. 심각한 폐포의 파괴를 나타내는 엘라스타제 처리된 그룹의 폐를 H&E 염색을 통해 확인하였다. 실험 방법에 대한 모식도를 도 4의 A 에 나타내었으며,염색 결과 및 이를 정량화한 결과를 도 4의 B 내지 E에 나타내었다.정량화를 위해서는 MLI(mean linear intercept) 방법을 이용하였다. 보다 구체적으로 처리 14일 후 수확한 폐기종 폐조직의 생검을 3.5%(v/v) 포름알데하이드에서 고정시키고 파라핀에 침윤되도록 하였다. 파라핀 블록을 5mm 두께의 섹션으로 자르고 H&E 로 염색하여 MLI(mean linear intercept) 를 분석하였다. 대조군으로 미처리 군 (n=5, B)를 설정하였으며, 엘라스타제 단독 처리군 (n=12, C), 엘라스타제+해리된ASC (n=10, D) 또는 엘라스타제+스페로이드 ASC (n=11, E) 를 이용하여 실험을 수행하였다.A 6-week-old 20 g (Sungnam, Korea) mouse, a sterile female C57BL / 6 mouse, was used to confirm the efficacy of the SPECTOR ASC using the emphysema model. Line. C57BL / 6 mice were anesthetized via intraperitoneal injection, and pig pancreatic elastase (50 μl; Sigma Aldrich, St. Louis, Mo.) was intravenously injected intra-tracheally at 0 day Lt; / RTI > Seven days later, mice were injected with dissociated or sprouted ASCs (1 x 10 5 cells) intra-pleural. On
도 4 B 내지 E 에 나타낸 바와 같이, ASC 의 두가지 타입이 주입된 마우스에서는 폐포의 손상 회복이 관찰되었으며, 대조군에서는 50.4μm(B)인 반면, 엘라스타제 단독 처리된 군의 109.6μm 으로 나타나 엘라스타제에 의해서 폐포의 손상이 효과적으로 유도됨을 확인하였다. 이후 해리된 ASC가 주입된 군 (D) 에서 97.9 μm, 스페로이드 ASC 가 주입된 군 (E) 에서 78.2μm로 대조군과 비교하여 감소된 MLI 수준의 감소가 확인되었다(F). 특히 스페로이드 ASC 주입된 군의 MLI 수준은 모든 처리군, 특히 해리된 ASC 주입된 군과 비교하여 매우 현저히 우수한 MLI 수준의 감소를 나타냈다.이러한 결과는 해리된 ASC보다 스페로이드 형태로 배양된 ASC가 폐포 회복에 더욱 우수한 효과를 나타낼 수 있음을 직접적으로 나타낸다.As shown in FIGS. 4B-E, restoration of alveolar damage was observed in mice injected with two types of ASCs, while in the control group it was 50.4 μm (B), while in the group treated with elastase only 109.6 μm, It was confirmed that alveolar damage was effectively induced by starase. There was a decrease in the level of reduced MLI compared to the control (F), which was 97.9 μm in the dissected group (D) and 78.2 μm in the group injected with the steroid ASC (F). In particular, the MLI levels of the group injected with the steroids showed a markedly better MLI level compared with all treated groups, especially the dissociated ASC injected group, And can exert a more excellent effect on alveolar restoration.
실시예4Example 4 . . 엘라스타제Elastase -유도된 폐기종 폐에 대한 - induced pulmonary emphysema ASCASC 이식의 효과 확인 Check the effect of transplantation
엘라스타제를 처리하여 폐기종을 유도하거나 유도하지 않은 마우스로부터 폐 조직을 수확하였으며, ELISA, qPCR 및 웨스턴 블랏을 이용하여 해리된 ASC 및 스페로이드로 배양된 ASC 를 이식한 후 숙주세포에서의 변화를 확인하였다.Elastase treatment was used to harvest pulmonary tissue from mice that did not induce or induce emphysema, and ELISA, qPCR, and Western blot analysis were used to determine changes in host cells after transplantation of dissociated ASCs and spleen cultured ASCs Respectively.
보다 구체적으로 qPCR 수행방법은 다음과 같다. 폐 조직 및 ASC 로부터 총 RNA 를 RNeasy 미니 키트(Qiagen, Duesseldorf, Germany) 를 이용하여 추출하였으며, 스펙트로포토미터를 이용하여 정량화하였다. mRNA 전사체를 그 후 cDNA 합성 키트를 이용하여 cDNA로 합성하였다. 폐 리모델링-관련 유전자인, MMP2(matrix metalloproteinase-2), MMP-9(matrix metalloproteinase-9), MMP12(matrix metalloproteinase-12) 및 TIMP-1 (tissue inhibitor of metalloproteinases-1, TIMP-1), SLPI(secretory leukocyte protease inhibitor) 에 대한 유전자 발현과 성장 인자 유전자 FGF-2(fibroblast growth factor 2), HGF (hepatocyte growth factor), VEGF(vascular endothelial growth factor) 의 유전자 발현을 분석하기 위하여 qPCR 을 실시간 LightCycler 480 과 SYBR 그린 I 마스터 믹스(che Diagnostics) 를 이용하여 수행하였다. 사용된 프라이머 셋트는 다음과 같다.More specifically, the method of performing qPCR is as follows. Total RNA from lung tissue and ASC was extracted using an RNeasy mini kit (Qiagen, Duesseldorf, Germany) and quantitated using a spectrophotometer. The mRNA transcripts were then synthesized using cDNA synthesis kit. MMP2 (matrix metalloproteinase-9), MMP12 (matrix metalloproteinase-12) and TIMP-1 (tissue inhibitor of metalloproteinases-1, TIMP-1), SLPI (secretory leukocyte protease inhibitor) and gene expression of genes for FGF-2 (fibroblast growth factor 2), HGF (hepatocyte growth factor) and VEGF (vascular endothelial growth factor) And SYBR Green I Master Mix (che Diagnostics). The primer set used is as follows.
또한 손상된 폐 조직에서의 재분화에 관여하는 FGF-2, HGF 및 VEGF 의 단백질 수준을 평가하기 위하여 단백질을 ELISA 를 이용하여 평가하였고, 구체적으로 총 10μg의 마우스 조직 유래 총 단백질 및 1x106 ASCs 유래 30μg 총 단백질을 ELISA 키트를 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 측정하였다. 측정된 단백질들은 인간 및 마우스 성장 인자, FGF-2, HGF 및 VEGF 를 포함하며, 측정 결과를 도 5에 나타내었다.In order to evaluate the protein levels of FGF-2, HGF and VEGF involved in regeneration in injured lung tissue, the protein was evaluated by ELISA. Specifically, a total of 10 μg of mouse protein derived from mouse tissue and 30 μg of 1 × 10 6 ASCs Proteins were measured in accordance with the manufacturer's manual using an ELISA kit. The measured proteins include human and mouse growth factors, FGF-2, HGF and VEGF, and the measurement results are shown in FIG.
도 5에 나타낸 바와 같이 FGF-2, HGF 및 VEGF는 스페로이드 ASC 이식군에서 해리된 ASC 와 비교하여 뚜렷한 증가를 나타내었다. 이와 같은 결과를 통해, 스페로이드 형태로 배양된 ASC 를 이식하는 경우 더욱 우수한 폐포 회복효과를 나타낼 수 있음을 동물모델을 통해 확인하였다.As shown in Fig. 5, FGF-2, HGF and VEGF showed a distinct increase compared to the dissociated ASC in the speroid ASC transplantation group. These results suggest that the transplantation of ASCs cultured in the form of spleoids can lead to better alveolar recovery.
실시예Example 5. 5. ASCASC 이식에 의한 By implantation MMPMMP 생산의 효과 확인 Check the effect of production
스페로이드 형태로 배양된 스페로이드 ASC 이식에 따른 조직 재생 효과를 MMP 생산 효과를 통해 확인하기 위하여, MMP2, 9, 12의 mRNA 전사체 수준을 qPCR을 통해 확인하였다. 결과를 도 6에 나타내었다.In order to confirm the effect of MMP production on the regeneration effect of spoloid ASC transplantation in the form of sprooid, mRNA transcript levels of MMP2, 9, and 12 were confirmed by qPCR. The results are shown in Fig.
도 6에 나타낸 바와 같이, MMP-2 mRNA 전사체는 음성 대조군과 비교하여 ASC이식 처리군에서 더 낮은 것으로 나타났으며, MMP-12 의 경우 스페로이드 ASC 이식군에서 현저히 낮은 전사체 수준을 확인하였다. 단백질 발현의 수준을 웨스턴 블랏 및 자이모그래피를 통해 확인하였다. 자이모그래피를 이용하여 마우스의 폐에서 MMP 활성을 검출하기 위하여, 이들 조직을 프로테아제 억제제가 없는 RIPA (radio immunoprecipitation assay) 완충액에서 균질화하였으며, 결과 용해물을 30 분동안 얼음상에서 배양하였다. 4℃에서 10분 동안 12,000rpm 으로 원심분리한 후, 전체 단백질을 포함하고 있는 상청액을 수집하고 이를 BCA 키트를 이용하여 정량화 하였다. 10μg 단백질을 포함하는 시료, 2x 자이모겐 시료 완충액 및 RIPA 완충액을 2.65 mg/ml 젤라틴을 포함하는 10% SDS-polyacrylamide gel 에 로딩하였다. 30mA 및 100V 에서 각각의 겔에 대한 전기 영동을 수행하였으며, 전기 영동 1시간 후 겔을 그 후 10분 동안 증류수 및 50ml 2.5% 트리톤 X-100 로 세척하였으며, 1x 자이모그램 전개 완충액에서 12시간 동안 37℃에서 배양하였다. 배양 후 겔은 0.5% 쿠마시 블루 R-250 을 이용하여 30% 에탄올 및 10% 아세트산 내에서 1시간 동안 염색되었고,이 후 30% 에탄올 및 10% 아세트산으로 탈염색되었다.밴드들을 관찰하기 위하여 겔을 ddH2O 를 이용하여 세척하였다.As shown in FIG. 6, the MMP-2 mRNA transcript was lower in the ASC transplantation group compared to the negative control group, and the MMP-12 transcript level was significantly lower in the speroid ASC transplantation group . Levels of protein expression were confirmed by Western blot and zymography. In order to detect MMP activity in the lungs of mice using zymography, these tissues were homogenized in a radioimmunoprecipitation assay (RIPA) buffer without protease inhibitor and the resulting lysates were incubated on ice for 30 min. After centrifugation at 12,000 rpm for 10 minutes at 4 째 C, the supernatant containing whole proteins was collected and quantified using a BCA kit. Samples containing 10 μg protein, 2 × zymogen sample buffer and RIPA buffer were loaded onto 10% SDS-polyacrylamide gel containing 2.65 mg / ml gelatin. Electrophoresis was performed for each gel at 30 mA and 100 V. After 1 hour of electrophoresis, the gel was then washed with distilled water and 50 ml of 2.5% Triton X-100 for 10 minutes and resuspended in 1x of Gram- And cultured at 37 ° C. After incubation, the gels were stained with 0.5% Coomassie blue R-250 in 30% ethanol and 10% acetic acid for 1 hour and then decolorized with 30% ethanol and 10% acetic acid. It was washed with ddH 2 O.
mRNA 및단백질 수준에서의 MMP-9 의 발현은 해리된 ASC와 스페로이드 ASC 이식 군에서 유사한 것으로 확인하였다. 두 개의 군 모두에서 MMP-2의 발현 및 활성은 감소된 것을 확인하였다. 추가적으로,상기 스페로이드 ASC가 이식된 군은 자이모그래피에 의한 분석 결과 해리된 ASC 가 이식된 군과 비교하여 더 큰 MMP-2 활성의 감소가 확인되었다.이와 같은 결과를 추가적으로 확인하기 위하여, MMP 의 억제능이 있는 것을 알려진 메탈로프로테아제-1(TIMP-1) 및 SLPI (secretory leukocyte protease) 의 조직 억제제의 발현 수준을 시험하였다. TIMP-1 및 SLPI 의 조직억제제 mRNA 발현은 ASC 이식 군이 각각 엘라스타제 단독 처리군과 비교하여 증가하였다는 것을 나타낸다(D). 또한 스페로이드 ASC 배양군에서는 더욱 유의성있는 증가 효과를 나타내었다.Expression of MMP-9 at mRNA and protein levels was found to be similar in dissociated ASC and spolide ASC transplant groups. The expression and activity of MMP-2 were decreased in both groups. In addition, in the group to which the speroid ASCs were transplanted, it was confirmed by the analysis by the quantification that a larger decrease in MMP-2 activity was observed as compared with the group to which the dissociated ASCs were transplanted. (TIMP-1) and secretory leukocyte protease (SLPI), which are known to be inhibitory in the inhibition of TIMP-1. Tissue inhibitor mRNA expression of TIMP-1 and SLPI indicates that the ASC transplantation group was increased compared with the elastase alone treatment group (D), respectively. Also, a significant increase was observed in the culture with SPECT ASC.
Claims (8)
The present invention relates to a pharmaceutical composition for prevention or treatment of emphysema, which comprises adipose-derived mesenchymal stem cells (ASC) in the form of spherooids, wherein the steroid-type fat-derived stem cells are for inducing alveolar regeneration Composition.
The pharmaceutical composition for preventing or treating emphysema according to claim 1, wherein the steroid-derived fat-derived stem cells are obtained by culturing in a PDMS cone-microwave microwell.
2. The method according to claim 1, wherein the spleen-shaped fat-derived stem cell comprises at least one growth factor selected from the group consisting of fibroblast growth factor 2 (FGF2), hepatocyte growth factor (HGF) and vascular endothelial growth factor Or a pharmaceutically acceptable salt or solvate thereof.
The pharmaceutical composition for preventing or treating emphysema according to claim 1, wherein the steroid-type fat-derived stem cell is an adult stem cell.
The pharmaceutical composition for the prevention or treatment of emphysema according to claim 1, wherein the emphysema is at least one selected from the group consisting of Staphylococcus emphysema, central nodular emphysema, interstitial emphysema, and emphysema.
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