KR102482470B1 - Composition for promoting angiogenesis and method for producing thereof - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서는 줄기세포로부터 분화된 내피세포와 HA-CA 하이드로겔을 포함하는, 혈관 신생 촉진용 조성물과 이의 제조 방법이 제공된다. 또한, 본 명세서에서는 본 발명이 제공하는 혈관 신생 촉진용 조성물을 포함한, 심혈관계 질환에 대하여 예방 또는 치료 효과를 갖는 세포 치료제 조성물이 제공된다. In the present specification, a composition for promoting angiogenesis, including endothelial cells differentiated from stem cells and HA-CA hydrogel, and a method for preparing the same are provided. In addition, in the present specification, a cell therapy composition having a preventive or therapeutic effect on cardiovascular diseases, including the composition for promoting angiogenesis provided by the present invention, is provided.

Description

혈관 신생 촉진용 조성물 및 이의 제조 방법{COMPOSITION FOR PROMOTING ANGIOGENESIS AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF}Composition for promoting angiogenesis and method for producing the same {COMPOSITION FOR PROMOTING ANGIOGENESIS AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF}

본 발명은 혈관 신생 촉진용 새로운 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a novel composition for promoting angiogenesis and a method for preparing the same.

혈관 신생 (neovascularization)은 혈관 전구세포(angioblasts)로부터 새로운 혈관이 직접 생성되는 과정(vasculogenesis), 기존 혈관으로부터 새로운 혈관이 형성되는 과정(angiogenesis) 및 혈관근 세포가 더해져 새로운 혈관을 형성하는 과정(arteriogenesis)을 포함할 수 있다. 이러한, 혈관 형성은 상처 수복, 배아 발생, 종양 형성, 만성염증, 비만 등 여러 가지 생리적 및 병리적 현상에 관여할 수 있다. Neovascularization is a process in which new blood vessels are directly generated from angioblasts (vasculogenesis), a process in which new blood vessels are formed from existing blood vessels (angiogenesis), and a process in which vascular muscle cells are added to form new blood vessels (arteriogenesis). ) may be included. Such blood vessel formation may be involved in various physiological and pathological phenomena such as wound repair, embryogenesis, tumor formation, chronic inflammation, and obesity.

혈관 신생은 특히 상처 치유나 조직 재생에 필수적인 현상일 수 있다. 예를 들어 체내에서 혈관 신생의 결핍이 있을 경우, 괴사, 궤양 및 허혈이 일어남에 따라, 조직 또는 기관의 기능 이상을 유발할 수 있다. 나아가, 혈액 공급이 원활하지 못함에 따라, 허혈성 심장질환, 동맥경화증, 심근경색증 및 협심증과 같은 심혈관계 질환 또한 야기될 수 있다. 이에 따라, 혈관 신생의 결핍으로 인한 조직 손상을 감소시키고, 이로 유발되는 심혈관계 질환을 치료하기 위한, 혈관 신생을 유도하거나 촉진시키는 치료법의 개발이 요구되었다.Angiogenesis may be a particularly essential phenomenon for wound healing or tissue regeneration. For example, when there is a lack of angiogenesis in the body, necrosis, ulceration, and ischemia may occur, resulting in tissue or organ dysfunction. Furthermore, as the blood supply is not smooth, cardiovascular diseases such as ischemic heart disease, arteriosclerosis, myocardial infarction and angina pectoris may also be caused. Accordingly, there has been a demand for the development of a therapy that induces or promotes angiogenesis in order to reduce tissue damage due to angiogenesis deficiency and treat cardiovascular diseases caused thereby.

한편, 혈관 신생의 유도와 이의 결핍과 연관된 심혈관계 질환에 있어서, 혈관 내피 성장 인자 (VEGF, vascular endothelial growth factor), 섬유아세포 성장 인자 (FGF, fibroblast growth factor), 표피 성장인자 (EGF, epidermal growth factor) 및 혈소판-유도 내피 성장인자 (PDEGF, platelet-derived endothelial growth factor) 를 이용한 요법들이 연구되고 있다. 그러나 이상의 인자들은, 이를 분리하거나 정제하기 어렵다는 문제점을 갖고 있고, 혈관 신생의 결핍으로 인한 심혈관계 질환에 대한 치료 효과가 미미함에 따라, 임상 적용에 있어 한계를 갖고 있다.On the other hand, in cardiovascular diseases associated with the induction of angiogenesis and its deficiency, vascular endothelial growth factor (VEGF), fibroblast growth factor (FGF), and epidermal growth factor (EGF) Factor) and platelet-derived endothelial growth factor (PDEGF) are being studied. However, the above factors have a problem that it is difficult to isolate or purify them, and as the therapeutic effect on cardiovascular diseases due to lack of angiogenesis is insignificant, they have limitations in clinical application.

이러한 이유로, 혈관 신생을 유도할 수 있고, 나아가 혈관 신생의 결함에 따른 혈관계 질환, 특히 심혈관계 질환에 대한 근본적인 치료 효과를 제공할 수 있는, 혈관 형성 촉진 방법에 대한 개발이 지속적으로 요구된다. For this reason, development of a method for promoting angiogenesis, which can induce angiogenesis and can provide a fundamental therapeutic effect on vascular diseases caused by angiogenesis defects, particularly cardiovascular diseases, is continuously required.

발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.The background description of the invention has been prepared to facilitate understanding of the present invention. It should not be construed as an admission that matters described in the background art of the invention exist as prior art.

한편, 배아로부터 분리한 인간 배아 줄기세포 (hESC, human embryonic stem cell) 와 체세포로부터 만들어진 인간 유도 만능줄기세포 (hiPSC, human induced pluripotent stem cell)는, 혈관 형성에 있어 중요한 역할을 하는 내피세포 (endothelial cell) 로 분화할 수 있어, 혈관 재생 치료에 이용될 수 있다. 이에 따라, 손상된 혈관을 재생하고, 나아가 혈관의 형성을 유도하는 새로운 전략으로, 인간 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포를 이용한 혈관 재생 치료법이 제시되었다.On the other hand, human embryonic stem cells (hESCs) isolated from embryos and human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) made from somatic cells are endothelial cells that play an important role in blood vessel formation. cell), so it can be used for blood vessel regeneration treatment. Accordingly, as a new strategy for regenerating damaged blood vessels and further inducing the formation of blood vessels, a blood vessel regeneration treatment using endothelial cells differentiated from human pluripotent stem cells has been proposed.

보다 구체적으로, 줄기세포로부터 분화된 내피세포를 이용한 혈관 재생 치료법은 전술한 혈관 신생의 과정 즉, 혈관 전구세포(angioblasts)로부터 새로운 혈관이 직접 생성되는 과정(vasculogenesis), 기존 혈관으로부터 새로운 혈관이 형성되는 과정(angiogenesis) 및 평활근 세포가 더해져 새로운 혈관을 형성하는 과정(arteriogenesis)을 모두 관여하여 혈관을 형성하기 때문에 매우 유용한 치료법일 수 있다.More specifically, revascularization therapy using endothelial cells differentiated from stem cells is the process of angiogenesis described above, that is, a process in which new blood vessels are directly generated from angioblasts (vasculogenesis), and new blood vessels are formed from existing blood vessels. It can be a very useful treatment because blood vessels are formed by involving both angiogenesis and arteriogenesis, in which smooth muscle cells are added to form new blood vessels.

한편, 본 발명의 발명자들은 혈관 재생 치료의 효과에 있어서, 유도 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포의 생체 내 생존률과 유지율의 중요성에 대하여 인지하였다.On the other hand, the inventors of the present invention recognized the importance of the in vivo survival rate and maintenance rate of endothelial cells differentiated from induced pluripotent stem cells in the effect of revascularization treatment.

이에, 본 발명의 발명자들은, 인간 유도 만능줄기세포로부터 분화된 다양한 세포주 (cell line) 로부터 혈관 형성능의 내피세포의 세포 내 생존률을 증진시킴으로써 혈관 형성능을 유지하고, 치료 효과 증진에 기여하는 새로운 혈관 신생 촉진용 조성물에 대하여 연구하였다. Accordingly, the inventors of the present invention maintain angiogenic ability by enhancing the intracellular viability of endothelial cells having angiogenic ability from various cell lines differentiated from human induced pluripotent stem cells, and new angiogenesis contributing to the enhancement of the therapeutic effect The composition for promotion was studied.

본 발명의 발명자들은, 다양한 생체 적합성을 갖는 재료 중, 생체 내에서 세포 독성과 염증 반응을 일으키지 않고 다양한 형태의 물질의 표면에 부착하기에 충분한 접착력을 가지고 있는, 카테콜기가 접합된 히알루론산인 HA-CA (catechol modified hyaluronic acid) 하이드로겔에 대하여 주목하였다.The inventors of the present invention, among materials having various biocompatibility, have catechol group-conjugated hyaluronic acid HA, which has sufficient adhesive strength to attach to the surface of various types of materials without causing cytotoxicity and inflammatory reactions in vivo. -CA (catechol modified hyaluronic acid) hydrogel was noted.

본 발명의 발명자들은 HA-CA 하이드로겔의 특성에 주목하였고, 인간 유도만능줄기세포 유래 내피세포를 HA-CA에 캡슐화시켜 허혈성 심근조직 또는 하지허혈 부위 등에 직접 주사 (주입) 함으로써, 기존의 세포치료제 보다 더욱 효율적으로 세포를 전달하고 치료효과를 기대할 수 있음을 처음으로 착안하기에 이르렀다. The inventors of the present invention paid attention to the characteristics of the HA-CA hydrogel, and encapsulated human induced pluripotent stem cell-derived endothelial cells in HA-CA and directly injected (injected) them into ischemic myocardial tissue or lower extremity ischemia, thereby making existing cell therapy products For the first time, we came to the idea that cells can be delivered more efficiently and therapeutic effects can be expected.

특히, 본 발명의 발명자들은, HA-CA 하이드로겔이 목적하는 세포를 조직내에 전달한 이후에는, 조직내에 존재하는 효소 (hyaluronidase)에 의해 HA-CA가 분해되는 생체내 시간별-생 분해역학 (biodegradation kinetics) 관계를 처음 발견할 수 있었고, 이에, HA-CA 하이드로겔이 허혈성 조직에 직접 주사 가능한 정도의 생체 적합성을 갖고 있음을 인지할 수 있었다. 또한, 본 발명의 발명자들은, HA-CA 하이드로겔 및 인간 유도 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포를 허혈성 조직에 직접 주사하여 이들의 장기적인 치료 효과를 기대할 수 있었다. In particular, the inventors of the present invention, after the HA-CA hydrogel has delivered the desired cells into the tissue, the in vivo time-by-biodegradation kinetics in which HA-CA is degraded by the enzyme (hyaluronidase) present in the tissue ) relationship was discovered for the first time, and thus, it was recognized that HA-CA hydrogel has biocompatibility to the extent that it can be directly injected into ischemic tissue. In addition, the inventors of the present invention could directly inject endothelial cells differentiated from HA-CA hydrogel and human induced pluripotent stem cells into ischemic tissue and expect long-term therapeutic effects thereof.

결과적으로, 본 발명의 발명자들은, HA-CA 하이드로겔이 인간 유도 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포와 함께 적용될 경우 생체내 도입한 내피세포의 높은 생존률과 유지율을 유지할 수 있음을 확인할 수 있었다. As a result, the inventors of the present invention confirmed that, when the HA-CA hydrogel is applied together with endothelial cells differentiated from human induced pluripotent stem cells, it is possible to maintain a high survival rate and maintenance rate of endothelial cells introduced in vivo.

특히, 본 발명의 발명자들은, 인간 유도 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포를 HA-CA 하이드로겔에 의해 캡슐화하여 조직내로 주입하였을 경우, 기존에 알려져 사용되던 생체활성 물질과 함께 투여된 경우보다, 조직내 부착율, 조직내로 투여한 세포의 생존율 및 혈관신생 촉진효과가 보다 뛰어남을 확인할 수 있었다.In particular, the inventors of the present invention found that, when endothelial cells differentiated from human induced pluripotent stem cells were encapsulated by HA-CA hydrogel and injected into the tissue, compared to the case of administration together with previously known and used bioactive substances, the tissue It was confirmed that the internal adhesion rate, the survival rate of the cells administered into the tissue, and the effect of promoting angiogenesis were more excellent.

한편, 본 발명의 발명자들은, 겔 형태의 HA-CA가 허혈 부위에 직접 주사됨에 따라, 이의 농도가 혈관 신생에 영향을 미칠 수 있음에 더욱 주목하였다. On the other hand, the inventors of the present invention, as HA-CA in gel form is directly injected into the ischemic site, it was more noteworthy that its concentration may affect angiogenesis.

나아가, 본 발명의 발명자들은 분화된 내피세포에서 다양한 내피세포 마커 (marker) 들중 중 CDH5의 mRNA 및 단백질 발현 수준이 현저하게 높은 것을 발견하였고, 이에 CDH5를 순수분리를 위한 마커로 사용하여 분화된 내피세포를 높은 순도로 분리할 수 있었다.Furthermore, the inventors of the present invention found that the mRNA and protein expression levels of CDH5 among various endothelial cell markers were remarkably high in differentiated endothelial cells. Endothelial cells could be isolated with high purity.

이때, 본 발명의 발명자들은, 혈관 신생 촉진용 조성물을 허혈 조직에 이식하였을 때, 혈관 신생 촉진뿐만 아니라, 혈관 재생력이 뛰어난 것을 발견하였다. 이에 본 발명의 발명자들은, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물이 심혈관계 질환의 예방 또는 치료에 임상적으로 적용될 수 있음을 인식하였다.At this time, the inventors of the present invention found that when the composition for promoting angiogenesis was transplanted into an ischemic tissue, not only the promotion of angiogenesis but also the ability to regenerate blood vessels was excellent. Accordingly, the inventors of the present invention recognized that the composition for promoting angiogenesis according to one embodiment of the present invention can be clinically applied to the prevention or treatment of cardiovascular diseases.

이에 해결하고자 하는 과제는, 인간 유도만능줄기세포로부터 분화된 고순도의 내피세포와 HA-CA를 포함하는, 혈관 신생 촉진용 조성물, 이의 제조 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the problem to be solved is to provide a composition for promoting angiogenesis, including high-purity endothelial cells differentiated from human induced pluripotent stem cells and HA-CA, and a method for preparing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물을 포함하는, 심혈관계 질환의 예방용 또는 치료용의 세포 치료제 조성물을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a cell therapy composition for preventing or treating cardiovascular diseases, including the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 줄기세포로부터 분화된 내피세포 및 HA-CA (catechol-modified hyaluronic acid) 하이드로겔 (hydrogel)을 포함하는, 혈관 신생 촉진용 조성물이 제공된다. According to one embodiment of the present invention, a composition for promoting angiogenesis comprising endothelial cells differentiated from stem cells and catechol-modified hyaluronic acid (HA-CA) hydrogel is provided.

이때, 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 산화제 및 pH 조절제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화제는, 과요오드산나트륨 (sodium periodate), 과산화수소 (hydrogen peroxide), 겨자무과산화효소 (horseradish peroxidase), 및 타이로시나아제 (tyrosinase)으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, pH 조절제는, 수산화나트륨 (sodium hydroxide), 수산화리튬 (lithium hydroxide), 수산화칼륨 (potassium hydroxide), 수산화루비듐 (rubidium hydroxide), 수산화세슘 (cesium hydroxide), 수산화마그네슘 (magnesium hydroxide), 수산화칼슘 (calcium hydroxide), 수산화스트론튬 (strontium hydroxide) 및 수산화바륨 (barium hydroxide)으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. At this time, according to the features of the present invention, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention may further include an oxidizing agent and a pH adjusting agent. For example, the oxidizing agent may include at least one of the group consisting of sodium periodate, hydrogen peroxide, horseradish peroxidase, and tyrosinase, , the pH adjusting agent is sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide hydroxide), strontium hydroxide, and barium hydroxide.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 HA-CA는 HA (hyluronic acid)의 카르복실기(carboxy group)가 도파민 (dopamine)의 아민기(amine group)와 아마이드 결합으로 결합되어 형성될 수 있다. 이때, HA-CA의 화학식 1은 아래에 표기와 같으며, 화학식에서의 L은 -(CH2)-K이고, K는 1 내지 10의 정수이며, X는 각각 독립적으로 H 또는 OH이고, N은 2 내지 700의 정수이고, m은 n보다 작으며 1 내지 300의 정수를 의미할 수 있다.According to another feature of the present invention, HA-CA in the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention is HA (hyluronic acid) carboxyl group (carboxy group) of dopamine (amine group) (amine group) of dopamine (dopamine) And may be formed by combining with an amide bond. At this time, Formula 1 of HA-CA is as shown below, L in the formula is -(CH2)-K, K is an integer from 1 to 10, X is independently H or OH, and N is It is an integer from 2 to 700, and m is smaller than n and may mean an integer from 1 to 300.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020037609562-pat00001
Figure 112020037609562-pat00001

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 줄기세포는 인간 만능 줄기세포 또는 인간 유도 만능줄기세포일 수 있다.According to another feature of the present invention, the stem cells in the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention may be human pluripotent stem cells or human induced pluripotent stem cells.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 내피세포는, CDH5를 발현하는 내피세포를 98 % 이상 함유하고, 이때의 CDH5 mRNA의 발현 수준은, 미분화된 줄기세포 또는 중배엽적으로 분화된 줄기세포 (mesodermally-differentiated stem cell) 보다 10배 높을 수 있다. 나아가, 전술한 내피세포는, HA-CA 하이드로겔에 의해 캡슐화되고 (encapsulated), 내피세포의 생체 내 (in vivo) 생존률은, HA-CA 하이드로겔에 의해 캡슐화되지 않은 내피세포보다 10배 내지 15배 높을 수 있다. 이러한, 내피세포는 혈관 신생 촉진용 조성물의 총 부피에 대하여 75 부피 % 내지 90 부피 %의 함량일 수 있으며, 이때의 농도는 1 X 105 CFU/ml 내지 6 X 106 CFU/ml일 수 있다. According to another feature of the present invention, the endothelial cells in the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention contain 98% or more of endothelial cells expressing CDH5, and the expression level of CDH5 mRNA at this time is: It can be 10 times higher than that of undifferentiated stem cells or mesodermally-differentiated stem cells. Furthermore, the aforementioned endothelial cells are encapsulated by the HA-CA hydrogel, and the in vivo viability of the endothelial cells is 10 to 15 times higher than that of the endothelial cells not encapsulated by the HA-CA hydrogel. can be twice as high. These endothelial cells may be 75 vol % to 90 vol % of the total volume of the composition for promoting angiogenesis, and the concentration at this time may be 1 X 10 5 CFU/ml to 6 X 10 6 CFU/ml. .

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 HA-CA 하이드로겔의 함량은, 혈관 신생 촉진용 조성물의 총 부피에 대하여, 1 부피 % 내지 5 부피 %일 수 있다. According to another feature of the present invention, the content of the HA-CA hydrogel in the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention, based on the total volume of the composition for promoting angiogenesis, is 1% to 5% by volume may be %.

이러한, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 근육 내 주사, 정맥 주사, 피하 주사, 피내 주사, 기관 내 및 피부 국소 도포 중 적어도 하나의 방법으로 투여되는 형태일 수 있다.The composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention may be administered by at least one of intramuscular injection, intravenous injection, subcutaneous injection, intradermal injection, intratracheal and topical application to the skin.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 줄기세포로부터 내피세포 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계, 분화된 내피세포 계통 세포들 중에 CDH5 유전자의 발현 수준이 미리 결정된 수준 이상인 동질성의 내피세포를 선별(sorting)하는 단계 및 동질성의 내피세포 현탁액에 HA-CA 하이드로겔을 혼합하는 단계를 포함하는 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, culturing to differentiate from stem cells into endothelial cell lineage cells, sorting homogenous endothelial cells having a CDH5 gene expression level of a predetermined level or higher among the differentiated endothelial cell lineage cells There is provided a method for preparing a composition for promoting angiogenesis comprising the step of mixing the HA-CA hydrogel with a homogeneous endothelial cell suspension.

이때, 본 발명의 특징에 따르면, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법에서의 배양하는 단계는, 줄기세포를 중배엽 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계 및 중배엽 계통 세포를 내피세포 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 전술한 내피세포 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계는, DLL4를 처리한 배지에서 중배엽 계통 세포를 배양함으로써, 상기 내피세포 계통 세포로 분화시키는 단계를 포함할 수 있다. At this time, according to the features of the present invention, the culturing step in the manufacturing method of the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention described above includes culturing stem cells to differentiate into mesodermal lineage cells and mesodermal lineage cells. It may include culturing to differentiate into endothelial cell lineage cells. Furthermore, the step of culturing to differentiate into endothelial cell lineage cells described above may include the step of differentiating into the endothelial cell lineage cells by culturing the mesodermal lineage cells in a DLL4-treated medium.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법에서의 HA-CA 하이드로겔을 처리하는 단계는, 2 내지 7일 중 하나의 기간 동안 수행될 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법은 HA-CA 하이드로겔을 혼합하는 단계 이후에, 산화제 및 pH 조절제를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the step of treating the HA-CA hydrogel in the method for producing a composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention may be performed for one period of 2 to 7 days. . Furthermore, the method for preparing the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention may further include mixing an oxidizing agent and a pH adjusting agent after mixing the HA-CA hydrogel.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 혈관 신생 촉진용 조성물을 포함하는 심혈관계 질환의 예방용 또는 치료용 세포 치료제 조성물이 제공된다. According to one embodiment of the present invention, there is provided a cell therapy composition for preventing or treating cardiovascular diseases, including the above-described composition for promoting angiogenesis.

이때, 심혈관계 질환은, 혈전증, 말초동맥질환, 허혈성 심장질환, 협심증, 뇌혈관질환, 관상동맥질환, 협심증, 심근경색증, 동맥경화증, 부정맥, 고혈압 및당뇨병성 혈관 질환 등으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.At this time, the cardiovascular disease is at least one of the group consisting of thrombosis, peripheral arterial disease, ischemic heart disease, angina pectoris, cerebrovascular disease, coronary artery disease, angina pectoris, myocardial infarction, arteriosclerosis, arrhythmia, hypertension, and diabetic vascular disease. can include

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것에 불과하므로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, since these examples are merely intended to illustrate the present invention by way of example, the scope of the present invention should not be construed as being limited by these examples.

본 발명은 동물 유래 혈청 또는 피더 세포의 이용에 따라 발생되는 면역반응을 유발하지 않는 고순도의 내피세포와, 생체 적합성이 높은 재료인 HA-CA 하이드로겔을 함유하는 혈관 신생 촉진용 조성물 및 이의 제조 방법을 제공함으로써, 안정적으로 임상에 적용할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an angiogenesis-stimulating composition containing high-purity endothelial cells that do not induce an immune response generated by the use of animal-derived serum or feeder cells and HA-CA hydrogel, which is a highly biocompatible material, and a method for preparing the same By providing, there is an effect that can be stably applied to clinical practice.

구체적으로, 본 발명은 CDH5의 높은 발현 수준을 갖는 내피세포를 정제함으로써 고순도의 내피세포 및 이의 생체 내 생존률을 증가시키고 주변 조직으로의 이동을 원활하게 해주는 HA-CA 하이드로겔을 포함하는, 혈관 신생 촉진용 조성물 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다. Specifically, the present invention purifies endothelial cells having a high expression level of CDH5, thereby increasing high-purity endothelial cells and their in vivo survival rate and promoting angiogenesis, including HA-CA hydrogels that facilitate their migration to surrounding tissues. A composition for promoting and a method for preparing the same can be provided.

나아가, 본 발명은 혈관 신생을 촉진하고, 혈관 재생력이 뛰어난 혈관 신생 촉진용 조성물과 이의 제조 방법을 제공함으로써, 심혈관계 질환에 대한 예방 또는 치료에 효과적인 세포 치료제로서 활용될 수 있는 효과가 있다. Furthermore, the present invention promotes angiogenesis and provides an angiogenesis-stimulating composition with excellent blood vessel regeneration and a method for preparing the composition, which can be used as a cell therapeutic agent effective for preventing or treating cardiovascular diseases.

또한, 본 발명은, 허혈성 조직에 직접 주사되어 세포 내 생존률을 증가시키고, 효과적인 혈관 신생 및 혈관 재생을 위한, 조성물 내에서의 내피세포와 HA-CA 하이드로겔의 유효함량을 제공할 수 있다. In addition, the present invention can be directly injected into ischemic tissue to increase intracellular viability and provide effective amounts of endothelial cells and HA-CA hydrogel in the composition for effective angiogenesis and blood vessel regeneration.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법의 절차를 도시한 것이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법에서의 각 단계를 예시적으로 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법에 따라 분화된 내피세포의 CDH5 발현에 대한 유세포 분석결과를 도시한 것이다.
도 2b 내지 2c는 CDH5 발현에 기초하여 선별된 내피세포의 특이적 마커 발현에 대한 유세포 분석결과를 도시한 것이다.
도 3은 CDH5 발현에 기초하여 선별된 내피세포의 산화 질소 검출 결과 및 내피세포의 관 형성능에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 4는 HA-CA의 합성 구조식을 도시한 것이다.
도 5a 내지 5b는 HA-CA 하이드로겔에 의하여 캡슐화된 내피세포의 이미지를 도시한 것이다.
도 6a 내지 6b는 HA-CA 하이드로겔에 의한 내피세포의 생존력을 관찰한 이미지를 도시한 것이다.
도 7a 내지 7b는 본 발명의 혈관 신생 촉진용 조성물에 이용되는 HA-CA 하이드로겔의 생체 내(in vivo) 분해성 관찰 결과를 도시한 것이다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에 대한 하지 허혈 마우스 모델에서의 혈류 회복 관찰 결과를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에 대한 하지 허혈 마우스 모델에서의 혈류 회복 해부학 이미지를 도시한 것이다.
도 10a 내지 11c, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관신생 촉진용 조성물을 근육 주사한 하지 허혈 마우스 모델로부터 분리한 조직에 대한 면역조직화학적 분석 결과를 도시한 것이다.
도 12a 내지 12c는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물이 주입된 심근 경색증(Myocardial Infarction, MI)이 유도된 심장에 대한 면역조직화학적분석 결과를 도시한 것이다.
Figure 1a shows the procedure of the manufacturing method of the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention.
Figure 1b illustratively illustrates each step in the method for preparing a composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a shows the results of flow cytometric analysis of CDH5 expression in endothelial cells differentiated according to the method for preparing a composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention.
2b to 2c show the results of flow cytometry for the expression of specific markers in endothelial cells selected based on CDH5 expression.
3 shows the results of nitric oxide detection of endothelial cells selected based on CDH5 expression and the tube forming ability of endothelial cells.
Figure 4 shows the synthetic structural formula of HA-CA.
5A-5B show images of endothelial cells encapsulated by the HA-CA hydrogel.
6a to 6b show images of endothelial cell viability observed by the HA-CA hydrogel.
Figures 7a to 7b show the in vivo degradability observation results of the HA-CA hydrogel used in the composition for promoting angiogenesis of the present invention.
8a to 8c show results of observation of blood flow recovery in a mouse model of lower extremity ischemia for the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention.
9 illustrates an anatomical image of blood flow restoration in a lower limb ischemic mouse model for the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention.
10a to 11c show results of immunohistochemical analysis of tissues isolated from a mouse model of lower limb ischemia injected intramuscularly with a composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention.
12a to 12c show the results of immunohistochemical analysis of the heart induced with myocardial infarction (MI) injected with a composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various forms different from each other, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서 사용되는 용어, "줄기세포"는 다양한 신체 조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진 만능줄기세포 (Pluripotent stem cells) 를 의미할 수 있다. 한편, 만능줄기세포는 혈관 재생 치료를 포함하는 다양한 세포 재생 치료에 이용될 수 있다. 혈관 재생 치료의 이용에 있어서, 만능줄기세포는 인간 배아줄기세포 또는 인간 유도만능줄기세포가 바람직할 수 있다. 이에, 본 명세서 내에서 사용되는 줄기세포는 "인간 유도만능줄기세포"와 상호 교환적으로 이용될 수 있다.As used herein, the term "stem cell" may refer to pluripotent stem cells having the ability to differentiate into various body tissues. On the other hand, pluripotent stem cells can be used for various cell regeneration treatments including blood vessel regeneration treatments. In the use of revascularization treatment, pluripotent stem cells may preferably be human embryonic stem cells or human induced pluripotent stem cells. Accordingly, the stem cells used within the present specification may be used interchangeably with "human induced pluripotent stem cells".

나아가, 혈관 재생 치료에 있어서 인간 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포는, 생체 내에 이식되어 손상된 혈관을 재생하고 혈관의 형성 또는 혈관의 신생을 유도할 수 있다.Furthermore, in blood vessel regeneration treatment, endothelial cells differentiated from human pluripotent stem cells can be transplanted into a living body to regenerate damaged blood vessels and induce blood vessel formation or new blood vessel formation.

본 명세서 사용되는 용어, "혈관 형성" 또는 "혈관 신생"은 새로운혈관을 형성하는 모든 현상을 의미할 수 있고, 이에 따라 "혈관 형성" 또는 "혈관 신생"은 상호 교환적으로 이용될 수 있다. As used herein, the term "angiogenesis" or "angiogenesis" may refer to any phenomenon of forming new blood vessels, and thus "angiogenesis" or "angiogenesis" may be used interchangeably.

본 명세서 사용되는 용어, "내피세포"는 혈관과 림프관의 내벽을 덮고 있는 층을 구성하는 편평 세포를 의미할 수 있다. 이에, 내피세포는 "혈관 내피세포 (vascular endothelial cell)"와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 나아가, 본 명세서의 다양한 실시예에서 사용되는 "내피세포"는 "인간 유도만능 줄기세포로부터 분화된 내피세포"를 의미할 수 있다.As used herein, the term "endothelial cell" may refer to a squamous cell constituting a layer covering the inner walls of blood vessels and lymphatic vessels. Thus, endothelial cells may be used in the same sense as "vascular endothelial cells". Furthermore, "endothelial cells" used in various embodiments of the present specification may mean "endothelial cells differentiated from human induced pluripotent stem cells".

본 명세서 사용되는 용어, "심혈관계 질환"은 심혈관계 질환은 심장과 주요 동맥에 발생하는 질환을 의미할 수 있다. 이의 원인으로는 혈관 형성의 결핍으로 인한 원활하지 못한 혈액 공급이 있을 수 있다. 본 개시에서 심혈관계 질환은 혈전증, 말초동맥질환, 허혈성 심장질환, 협심증, 뇌혈관질환, 관상동맥질환, 협심증, 심근경색증, 동맥경화증, 부정맥 및 고혈압을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물 또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 심혈관계 질환의 예방용 또는 치료용 세포 치료제 조성물은 다양한 심혈관계 질환 중, 허혈성 심혈관계 질환에 특히 효과적일 수 있다. 그러나, 이들 조성물들의 효과는 허혈성 심혈관계 질환에 제한되는 것은 아니다. As used herein, the term "cardiovascular disease" may mean a disease that occurs in the heart and major arteries. The cause of this may be poor blood supply due to lack of blood vessel formation. In the present disclosure, cardiovascular disease may include thrombosis, peripheral arterial disease, ischemic heart disease, angina pectoris, cerebrovascular disease, coronary artery disease, angina pectoris, myocardial infarction, arteriosclerosis, arrhythmia, and hypertension. The composition for promoting angiogenesis according to another embodiment of the present invention or the cell therapy composition for preventing or treating cardiovascular disease according to another embodiment of the present invention may be particularly effective in ischemic cardiovascular disease among various cardiovascular diseases. there is. However, the effects of these compositions are not limited to ischemic cardiovascular disease.

본 명세서 사용되는 용어, "세포 치료제"는 세포와 조직의 기능을 복원하기 위하여 살아 있는 자가 (autologous), 동종 (allogenic), 이종 (xenogeneic) 세포를 체외에서 증식, 선별하거나 세포의 생물학적 특성을 변화시키는 등 일련의 행위를 통하여 치료, 진단, 예방 목적으로 사용되는 모든 의약품을 의미할 수 있다. 본원 명세서에서 세포 치료제는 손상 조직의 회복을 위해 이식될 수 있는 세포 그 자체를 의미할 수 있다. 예를 들어, 세포 치료제는 허혈 부위에 이식되어 혈관 형성에 기여하는, 인간 유도만능줄기세포로부터 분화된 내피세포일 수 있다. 이때, 세포 치료제는 HA-CA에 의해 캡슐화된 형태의 분화된 내피세포일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. As used herein, the term "cell therapy" refers to the proliferation, selection, or alteration of biological properties of living autologous, allogenic, or xenogeneic cells in vitro in order to restore cell and tissue functions. It can mean all medicines used for treatment, diagnosis, and prevention through a series of actions, such as ordering. In the present specification, cell therapy may refer to cells themselves that can be transplanted to repair damaged tissues. For example, the cell therapy agent may be endothelial cells differentiated from human induced pluripotent stem cells that are transplanted into an ischemic area and contribute to blood vessel formation. In this case, the cell therapy agent may be a differentiated endothelial cell encapsulated by HA-CA, but is not limited thereto.

본 명세서에서 사용되는 용어 " 분화(differentiation) "는 세포가 특별한 기능을 갖는 특정한 세포나 조직의 복합체 또는 개체의 수준으로 발달하는 것을 의미한다.As used herein, the term "differentiation" means that cells develop into a specific cell or tissue complex or individual level having a specific function.

본 명세서에서 사용되는 용어 " 증식(proliferation) "은 세포 수의 증가를 의미하는 것으로 성장(growth)과 동일한 의미로 사용된다. As used herein, the term "proliferation" refers to an increase in the number of cells and is used in the same sense as growth.

본 명세서에서 사용되는 용어 " 재생능(renewal ability) "은 세포가 자신과 똑같은 복사본을 만들어낼 수 있는 능력을 의미할 수 있으며, 재생능이 개선되는 경우 세포의 증식능이 우수할 수 있다.As used herein, the term "renewal ability" may refer to the ability of a cell to produce an identical copy of itself, and when the regeneration ability is improved, the proliferative ability of the cell may be excellent.

이하에서는 도 1a 내지 7b를 참조하여, 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조방법에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1A to 7B, a method for preparing a composition for promoting angiogenesis will be described in detail.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법의 절차를 도시한 것이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해서 도 1b 내지 7b를 참조하여 설명한다. Figure 1a shows the procedure of the manufacturing method of the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of description, it will be described with reference to FIGS. 1B to 7B.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법은 크게 줄기세포로부터 내피세포 계통의 세포로 분화하도록 배양하는 단계 (S110), 분화된 내피세포 계통의 세포들 중에 CDH5 유전자의 발현 수준이 미리 결정된 수준 이상인 동질성의 내피세포를 선별하는 단계 (S120) 및 동질성의 내피세포 현탁액에 HA-CA 하이드로겔을 혼합하는 단계 (S130)를 포함할 수 있으며, 전술한 단계의 순서로 혈관 신생 촉진용 조성물이 제조될 수 있다.Referring to FIG. 1A , the method for preparing a composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention includes culturing stem cells to differentiate into cells of endothelial cell lineage (S110), differentiated cells of endothelial cell lineage. (S120) and mixing the HA-CA hydrogel with the homogeneous endothelial cell suspension (S130). A composition for promoting angiogenesis may be prepared in the order of.

보다 구체적으로, 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법에서의 각 단계를 예시적으로 도시한 것이다.More specifically, referring to Figure 1b, each step in the manufacturing method of the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention is shown by way of example.

먼저, 줄기세포로부터 내피세포를 분화하는 단계(S110)는 줄기세포를 중배엽 계통 세포로 분화하도록 배양하도록 배양하는 단계(S111) 및 중배엽 계통 세포를 내피세포 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계(S112)를 포함할 수 있다. 이때, 줄기세포는 인간 유도만능줄기세포(human induced pluripotent stem cell, hi PSC)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, 배양 환경 조건의 온도는 36 ℃내지 38 ℃바람직하게는 36.5 ℃내지 37.5 ℃이며, 공급 산소(O2)는 1 % 내지 25 %이며, 공급 이산화탄소(CO2)는 1 % 내지 15 %일 수 있다.First, the step of differentiating endothelial cells from stem cells (S110) includes culturing stem cells to differentiate into mesodermal lineage cells (S111) and culturing mesodermal lineage cells to differentiate into endothelial lineage cells (S112). can include In this case, the stem cells may be human induced pluripotent stem cells (hi PSC), but are not limited thereto. Furthermore, the temperature of the culture environment conditions is 36 °C to 38 °C, preferably 36.5 °C to 37.5 °C, supply oxygen (O 2 ) is 1% to 25%, and supply carbon dioxide (CO 2 ) is 1% to 15%. can

먼저, 줄기세포를 중배엽 계통 세포로 분화하도록 배양하도록 배양하는 단계(S111)에서는, 미분화 상태의 인간 유도 만능 줄기세포를 플레이트상에 접종(seeding)시키고, 성장인자인 3 내지 5 ng/ml의 FGF2, GSK3β 저해제인 2 내지 4 μM의 CHIRR99021 및 10 내지 30 % 혈청 대체제(serum replacement)를 포함하는 배지에서 3일간 매일 배지를 교체하며 배양함으로써, 줄기세포에서 중배엽 계통 세포로 분화를 유도할 수 있다.First, in the step of culturing to differentiate stem cells into mesodermal lineage cells (S111), undifferentiated human induced pluripotent stem cells are seeded on a plate, and 3 to 5 ng/ml of FGF2 as a growth factor Differentiation from stem cells to mesodermal lineage cells can be induced by culturing in a medium containing 2 to 4 μM of CHIRR99021, a GSK3β inhibitor, and 10 to 30% serum replacement, replacing the medium every day for 3 days.

이에, 구형으로 부유되어 있던 줄기세포가 플레이트상에 부착되어 있는 중배엽 계통 세포로 분화된 것으로 나타난다.Accordingly, it appears that the stem cells suspended in a spherical shape have differentiated into cells of the mesodermal lineage attached to the plate.

이때, FGF2(Fibroblast growth factor)는 세포증식, 세포분화 등을 비롯해 분열 촉진, 혈관 생성, 뼈 형성 및 신경 성장 등의 다양한 생물학적 과정에 관련되어 있는 성장 인자이다.At this time, FGF2 (Fibroblast growth factor) is a growth factor related to various biological processes such as cell proliferation, cell differentiation, promotion of proliferation, angiogenesis, bone formation, and nerve growth.

또한, CHIRR99021는 GSK(Glycogen synthase kinase)의 활성을 억제하는 물질이다. 보다 구체적으로, GSK가 억제됨에 따라 세포 증식에 관여하는 신호전달체계의 ß-catenin이 GSK에 의해 분해되지 않아 세포 증식에 관여하는 유전자 발현량이 증가되어, 세포의 생존 및 증식이 향상될 수 있다.In addition, CHIRR99021 is a substance that inhibits the activity of GSK (Glycogen synthase kinase). More specifically, as GSK is inhibited, ß-catenin, a signal transduction system involved in cell proliferation, is not degraded by GSK, and the expression level of genes involved in cell proliferation is increased, so that cell survival and proliferation can be improved.

나아가, 플레이트는 세포 배양이 이루어질 수 있는 것이라면 한정되지 않고, 플라스크, 조직 배양용 플라스크, 디쉬, 페트리디쉬, 마이크로 플레이트, 마이크로 웰 플레이트, 마이크로 슬라이드, 팸버 슬라이드, 샬레, 튜브, 트레이 및 배양 백 등 다양한 모양의 플레이트가 이용될 수 있으며, 상부표면의 세포부착층 코팅막을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 플레이트의 코팅막은, 콜라겐, 피브로넥틴, 라미딘, 라미딘 프래그먼트, 비트로넥틴, 기저막 매트릭스, 젤라틴, 히알루론산, 폴리리신 및 비트로넥틴 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 1 mg/ml 이하, 바람직하게는 0.1 mg/ml의 콜라겐을 포함할 수 있다. 이에, 0.1mg/ml의 콜라겐 코팅막을 포함하는 플레이트에 배양됨에 따라 세포의 접착 및 신전이 촉진되어, 중배엽 계통 세포의 분화 효율이 증가될 수 있다. Furthermore, the plate is not limited as long as it can be used for cell culture, and various materials such as flasks, tissue culture flasks, dishes, petri dishes, micro plates, micro well plates, micro slides, pamber slides, petri dishes, tubes, trays and culture bags are used. A shaped plate may be used and may include a cell adhesion layer coating film on the upper surface. More specifically, the coating film of the plate may include at least one of collagen, fibronectin, ramidine, ramidine fragment, vitronectin, basement membrane matrix, gelatin, hyaluronic acid, polylysine, and vitronectin, and 1 mg/ml or less , preferably 0.1 mg/ml of collagen. Thus, as cultured on a plate containing a collagen coating of 0.1 mg/ml, cell adhesion and extension are promoted, and differentiation efficiency of mesodermal lineage cells may be increased.

그 다음, 중배엽 계통 세포를 내피세포 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계(S112)에서는, 분화된 중배엽 계통 세포를 성장인자인 3 내지 5 ng/ml의 FGF2, 3 내지 7 ng/ml의 EGF, 5 내지 15 ng/ml의 VEGF-A, 노치 신호 전달 리간드인 20 내지 30 ng/ml의 DLL4 및 10 내지 30 % 혈청 대체제(serum replacement)를 포함하는 배지에서 5 내지 9일 중 하나의 기간 동안 매일 배지를 교체하며 배양함으로써, 내피세포 계통 세포로 분화시킬 수 있다. 나아가, 선택적으로 3 내지 7 unit/ml의 헤파린(heparin)을 이용함으로써, 내피세포 계통으로의 분화 효율이 증가될 수 있다.Then, in the step of culturing the mesodermal lineage cells to differentiate into endothelial lineage cells (S112), the differentiated mesodermal lineage cells were treated with growth factors 3 to 5 ng/ml of FGF2, 3 to 7 ng/ml of EGF, and 5 medium daily for one of 5 to 9 days in medium containing VEGF-A at 15 ng/ml, DLL4 at 20 to 30 ng/ml, a Notch signaling ligand, and 10 to 30% serum replacement. By replacing and culturing, it is possible to differentiate into cells of the endothelial cell lineage. Furthermore, the efficiency of differentiation into the endothelial cell lineage can be increased by selectively using 3 to 7 units/ml of heparin.

이때, EGF(epidermal growth factor)는 이의 수용체와 결합하여 세포의 증식, 성장 및 분화를 촉진할 수 있는 성장 인자이며, 내피세포의 증식을 촉진하는 활성을 가질 수 있다.At this time, EGF (epidermal growth factor) is a growth factor capable of promoting proliferation, growth, and differentiation of cells by binding to its receptor, and may have an activity that promotes the proliferation of endothelial cells.

또한, VEGF-A(vascular endothelial growth factor)는 VEGF 신호전달을 활성화하여 배아 순환계 형성 및 혈관 형성에 관여하는 신호전달 물질이며, 내피세포의 세포 분열 및 세포 이동을 자극할 수 있다.In addition, VEGF-A (vascular endothelial growth factor) is a signaling substance involved in the formation of embryonic circulation and blood vessel formation by activating VEGF signaling, and can stimulate cell division and cell migration of endothelial cells.

또한, DLL4(delta-like ligand 4)는 내피세포의 성장, 이동, 동/정맥 분화의 결정, 팁/스톡 세포 결정 및 팁 세포 형성을 감소시켜 과도한 혈관신생을 억제하는 역할을 하는 노치(Notch) 수용체에 작용하여 혈관신생성 발아를 적절하게 조절하는 신호전달물질이다. 특히, DLL4의 추가로 인하여, 세포의 특성을 구별하고 유지하는데 작용하는 노치신호가 조절되어, 내피세포의 특성 즉, 내피세포의 마커인 CDH5, KDR, PECAM1, TEK 및 VWF의 발현 수준이 증가될 수 있다.In addition, DLL4 (delta-like ligand 4) reduces the growth and migration of endothelial cells, the determination of arterial/venous differentiation, the determination of tip/stock cells, and the formation of tip cells, thereby inhibiting Notch, which plays a role in suppressing excessive angiogenesis. It is a signaling substance that acts on receptors to properly regulate angiogenic sprouting. In particular, due to the addition of DLL4, the Notch signal, which acts to distinguish and maintain cell characteristics, is regulated, and the expression levels of endothelial cell characteristics, that is, endothelial cell markers CDH5, KDR, PECAM1, TEK, and VWF, are increased. can

이상의 줄기세포로부터 내피세포를 분화하도록 배양하는 단계(S110)를 통하여, 8 내지 12일차에 인간 유도 만능줄기세포 유래의 내피세포 계통 세포가 획득될 수 있다.Endothelial cell lineage cells derived from human induced pluripotent stem cells can be obtained on days 8 to 12 through the culturing step (S110) to differentiate endothelial cells from the above stem cells.

그 다음, 분화된 내피세포 계통 세포들 중에 CDH5 유전자의 발현 수준이 미리 결정된 수준 이상인 동질성의 내피세포를 선별하는 단계(S120)에서는 줄기세포로부터 분화된 다양한 세포주들로부터 내피세포의 특이적 표면 마커를 이용하여 내피세포를 선별(sorting)함으로써, 고순도의 내피세포를 획득할 수 있다. 예를 들어, 분화된 내피세포에서의 CDH5 유전자의 발현 수준은, 미분화된 줄기세포 또는 중배엽적으로 분화된 줄기세포보다 현저하게 높을 수 있다. Next, in the step of selecting homogenous endothelial cells having a CDH5 gene expression level higher than a predetermined level among differentiated endothelial cell lineage cells (S120), specific surface markers of endothelial cells from various cell lines differentiated from stem cells are selected. Endothelial cells of high purity can be obtained by sorting the endothelial cells using the. For example, the expression level of the CDH5 gene in differentiated endothelial cells can be significantly higher than in undifferentiated stem cells or mesodermally differentiated stem cells.

보다 구체적으로, 도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법에 따라 분화된 내피세포의 CDH5 발현에 대한 유세포 분석결과가 도시된다. 이때, 항체의 비특이적 결합(non-specific binding)을 보기위한 음성 대조군(negative control)으로 동형-APC(isotype- Allophycocyanin, APC)가 사용되었다. More specifically, referring to FIG. 2A , results of flow cytometry analysis for CDH5 expression in endothelial cells differentiated according to the method for preparing a composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention are shown. At this time, isotype-Allophycocyanin (APC) was used as a negative control to see the non-specific binding of the antibody.

인간 유도만능줄기세포로부터 분화된 내피세포 중 98.5 %의 세포가 CDH5 발현 양성인 세포로 나타난다. 이에, 내피세포를 선별하는 단계(S120)에서는, CDH5를 내피세포 마커로 이용하고, 이의 세포 내 발현 수준을 기초로, 분화된 다양한 세포주들 사이에서 내피세포를 높은 순도로 분리할 수 있다. Among the endothelial cells differentiated from human induced pluripotent stem cells, 98.5% of the cells appear as CDH5 expression-positive cells. Accordingly, in the step of selecting endothelial cells (S120), CDH5 is used as an endothelial cell marker, and based on its intracellular expression level, endothelial cells can be separated with high purity among various differentiated cell lines.

이에, 도 2b를 참조하면, CDH5 발현에 기초하여 선별된 내피세포의 특이적 마커 발현에 대한 유세포 분석결과가 도시된다. 이때, 항체의 비특이적 결합(non-specific binding)을 보기위한 음성 대조군(negative control)으로 동형-APC(isotype-Allophycocyanin, APC), 동형-PE(isotype-Phycoerythrin) 및 동형-FITC(isotype-Fluorescein)가 사용되었다. Accordingly, referring to FIG. 2B , flow cytometry analysis results for expression of a specific marker in endothelial cells selected based on CDH5 expression are shown. At this time, isotype-APC (isotype-Allophycocyanin, APC), isotype-PE (isotype-Phycoerythrin) and isotype-FITC (isotype-Fluorescein) were used as negative controls to see the non-specific binding of the antibody. was used

CDH5 발현(CDH5+)에 기초하여 선별된 내피세포에서 내피세포 특이적 마커인 CDH5, KDR, PECAM1, TEK 및 VWF를 발현하는 세포는 각각 94.1 %, 44.9 %, 28.5 %, 12.9 % 및 88.0 %인 것으로 나타난다. In the endothelial cells selected based on CDH5 expression (CDH5+), the number of cells expressing the endothelial cell-specific markers CDH5, KDR, PECAM1, TEK, and VWF was 94.1%, 44.9%, 28.5%, 12.9%, and 88.0%, respectively. appear.

이러한, 마커들의 발현 수준은 CDH5 발현 음성(CDH5-)의 내피세포, 또는 선별되지 않은 내피세포(유도 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포 계통 세포 자체)보다 현저하게 높은 것으로 나타난다. The expression level of these markers appears to be significantly higher than CDH5 expression-negative (CDH5-) endothelial cells or unselected endothelial cells (endothelial lineage cells themselves differentiated from induced pluripotent stem cells).

보다 구체적으로, 도 2c를 참조하면, CDH5 발현에 기초한 선별 유무에 따른 내피세포의 특이적 마커 발현에 대한 유세포 분석 결과를 비교한 그래프가 도시된다. More specifically, referring to FIG. 2C , a graph comparing flow cytometry results of endothelial cell-specific marker expression with and without selection based on CDH5 expression is shown.

먼저, CDH5 발현 양성(CDH5+)의 내피세포는 선별되지 않은 내피세포보다 CDH5 발현이 3.3 배 높은 것으로 나타난다. First, CDH5 expression-positive (CDH5+) endothelial cells show 3.3 times higher CDH5 expression than unselected endothelial cells.

그 다음, CDH5 발현 양성(CDH5+)의 내피세포는 CDH5 발현 음성(CDH5-)세포 및 선별되지 않은 내피세포보다 KDR 발현이 3.3 배 높은 것으로 나타난다. Then, CDH5 expressing positive (CDH5+) endothelial cells showed 3.3 times higher KDR expression than CDH5 expressing negative (CDH5−) cells and unselected endothelial cells.

그 다음, CDH5 발현 양성(CDH5+)의 내피세포는 CDH5 발현 음성(CDH5-)세포보다 PECAM1 발현이 2.25 배 높은 것으로 나타나며, 선별되지 않은 내피세포보다 PECAM1 발현이 15 배 높은 것으로 나타난다. Then, CDH5 expression-positive (CDH5+) endothelial cells showed 2.25 times higher PECAM1 expression than CDH5 expression-negative (CDH5-) cells, and 15 times higher PECAM1 expression than non-selected endothelial cells.

그 다음, CDH5 발현 양성(CDH5+)의 내피세포는 CDH5 발현 음성(CDH5-)세포보다 VWF 발현이 낮은 것으로 나타나나, 선별되지 않은 내피세포보다는 VWF 발현이 1.6 배 높은 것으로 나타난다. Then, CDH5 expression-positive (CDH5+) endothelial cells showed lower VWF expression than CDH5 expression-negative (CDH5-) cells, but showed 1.6 times higher VWF expression than non-selected endothelial cells.

그 다음, CDH5 발현 양성(CDH5+)의 내피세포는 CDH5 발현 음성(CDH5-)세포보다 TEK 발현이 2 배 높은 것으로 나타나며, 선별되지 않은 내피세포보다 TEK 발현이 3 배 높은 것으로 나타난다. Then, CDH5 expression-positive (CDH5+) endothelial cells showed 2-fold higher TEK expression than CDH5-expressing negative (CDH5-) cells, and 3-fold higher TEK expression than non-selected endothelial cells.

그 다음, CDH5 발현 양성(CDH5+)의 내피세포는 CDH5 발현 음성(CDH5-)세포보다 NOS3 발현이 1.5 배 높은 것으로 나타나며, 선별되지 않은 내피세포보다 NOS3 발현이 2.15 배 높은 것으로 나타난다. Then, CDH5 expression-positive (CDH5+) endothelial cells showed 1.5 times higher NOS3 expression than CDH5 expression-negative (CDH5-) cells, and 2.15 times higher NOS3 expression than non-selected endothelial cells.

즉, CDH5 발현에 기초한 선별을 통하여, 고순도의 내피세포 즉, 동질성의 내피세포만을 획득할 수 있다. 이때, 본 명세서에서 사용되는 용어 " 동질성(homogenous) "은 현미경 상에 관찰되는 형태학적 모양 및 마커의 발현 양상이 동일한 동종의 세포 유형을 의미할 수 있다. 나아가, 마커(marker)는 표적 세포와 주변의 다른 세포를 구별할 수 있도록 하는 모든 물질로서, 단백질, 당 지질, 핵산 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 혈관 내피세포에 대한 마커는 혈관 내피세포에서 특이적으로 발현되는 물질일 수 있으며, CDH5, KDR, PECAM1, VWF, TEK 및 NOS3을 포함할 수 있다. That is, only high-purity endothelial cells, that is, homogenous endothelial cells can be obtained through selection based on CDH5 expression. In this case, the term "homogeneous" used herein may refer to a homogeneous cell type having the same morphological shape and marker expression observed under a microscope. Further, a marker is any substance capable of distinguishing a target cell from other surrounding cells, and may be at least one of a group consisting of proteins, glycolipids, nucleic acids, and combinations thereof, but is not limited thereto. More specifically, markers for vascular endothelial cells may be substances specifically expressed in vascular endothelial cells, and may include CDH5, KDR, PECAM1, VWF, TEK, and NOS3.

이러한, 고순도의 내피세포를 이용하는 것은, 혈관 형성 또는 혈관 재생 효과와 연관될 수 있다. 예를 들어, 미분화된 줄기세포 또는 중배엽 계통의 줄기세포를 포함하는 낮은 순도의 내피세포를 허혈 조직에 이식할 경우, 혈관 형성 또는 혈관 재생의 효과는, 높은 순도의 내피세포를 이식했을 때 보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 고순도의 내피세포를 분리하는 것이 매우 중요할 수 있다. The use of such high-purity endothelial cells may be associated with angiogenesis or angiogenesis effect. For example, when low purity endothelial cells including undifferentiated stem cells or mesodermal stem cells are transplanted into an ischemic tissue, the effect of angiogenesis or blood vessel regeneration is lower than when high purity endothelial cells are transplanted. can Accordingly, it may be very important to isolate high-purity endothelial cells.

한편, 내피세포의 특징은 세포 내 산화 질소(nitric oxide, NO)을 통하여 확인할 수 있다. 산화 질소는 혈관 항상성 유지 인자로, 내피세포 즉, 혈관내피세포 내의 eNOS(endothelial nitric oxide synthase)라고 하는 단백질에 의해 생산된다. 이에, 산화 질소를 통하여 내피세포의 기능적 특징을 확인할 수 있다. On the other hand, the characteristics of endothelial cells can be identified through intracellular nitric oxide (NO). Nitric oxide is a vascular homeostasis factor, and is produced by a protein called endothelial nitric oxide synthase (eNOS) in endothelial cells, that is, vascular endothelial cells. Thus, functional characteristics of endothelial cells can be identified through nitric oxide.

보다 구체적으로, 도 3의 (a)을 참조하면, CDH5 발현에 기초하여 선별된 내피세포의 산화 질소 검출 결과가 도시된다. 이때, 산화 질소는 DAF-FM 시약을 이용하여 관찰되었으며, 대조군(control)으로 인간 탯줄 정맥 내피세포(Human umbilical vein endothelial cells, HUVEC)가 이용되었다. CDH5 발현에 기초하여 선별된 내피세포(hiPSC-EC)는 인간 탯줄 정맥 내피세포(HUVEC)와 유사한 수준의 산화 질소를 배출하는 것으로 나타난다. 즉, CDH5 발현 양성 세포는, 산화 질소를 합성하는 내피세포일 수 있다.More specifically, referring to (a) of FIG. 3 , nitric oxide detection results of endothelial cells selected based on CDH5 expression are shown. At this time, nitric oxide was observed using the DAF-FM reagent, and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) were used as a control. Endothelial cells (hiPSC-ECs) selected based on CDH5 expression appear to excrete nitric oxide at similar levels to human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). That is, CDH5 expression-positive cells may be endothelial cells that synthesize nitric oxide.

나아가, 도 3의 (b)를 참조하면, CDH5 발현에 기초하여 선별된 내피세포의 마트리겔(matrigel)상의 관찰 이미지가 도시된다. CDH5 발현에 기초하여 선별된 내피세포(hiPSC-EC)는 관(tube)의 형성 즉, 인간 탯줄 정맥 내피세포(HUVEC)와 유사한 망상 구조 형태를 갖는 것으로 나타난다. Furthermore, referring to FIG. 3 (b), an image of endothelial cells selected based on CDH5 expression observed on Matrigel is shown. Endothelial cells (hiPSC-EC) selected based on CDH5 expression appear to form tubes, that is, have a reticular structure similar to human umbilical vein endothelial cells (HUVEC).

이에, CDH5 발현에 기초하여 선별된 내피세포는 인간 탯줄 정맥 내피세포 즉, 체내 혈관 내피세포와 유사한 기능적 및 형태학적 특징을 갖는 것으로 나타난다. Thus, endothelial cells selected based on CDH5 expression appear to have functional and morphological characteristics similar to human umbilical vein endothelial cells, ie, vascular endothelial cells in vivo.

이상의 분화된 내피세포 계통 세포들 중에 CDH5 유전자의 발현 수준이 미리 결정된 수준 이상인 동질성의 내피세포를 선별하는 단계(S120)를 통하여, 고순도의 내피세포를 획득할 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은, 고순도의 내피세포를 제공함에 따라 혈관 신생 촉진능이 선별과정을 거치지 않은 인간 유도 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포보다 우수할 수 있다.High-purity endothelial cells can be obtained through the step of selecting homogeneous endothelial cells having a CDH5 gene expression level higher than a predetermined level among the differentiated endothelial cell lineage cells (S120). Furthermore, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention provides high-purity endothelial cells, so that the ability to promote angiogenesis may be superior to endothelial cells differentiated from unselected human induced pluripotent stem cells.

다시, 도 1b를 참조하면, 선별된 동질성의 내피세포 현탁액에 HA-CA 하이드로겔을 혼합하는 단계(S130)에서는 CDH5를 기초로 선별된 내피세포에 대하여, 조직내 세포 잔류성과 생존율을 증가시켜 줌으로써 혈관 신생능을 높일 수 있는 HA-CA 하이드로겔이 처리될 수 있다. Again, referring to FIG. 1B, in the step of mixing the HA-CA hydrogel with the selected homogeneous endothelial cell suspension (S130), by increasing the cell persistence and viability in the tissue for the endothelial cells selected based on CDH5, HA-CA hydrogels capable of enhancing angiogenesis can be treated.

처리된 HA-CA 하이드로겔의 함량은 전체 조성물의 총 부피에 대하여 1 부피 % 내지 5 부피 %일 수 있으나, 바람직하게는 1.2 부피 % 내지 3.2 부피 %일 수 있다. 그러나, 이의 함량에 제한되는 것은 아니며, 목적 부위의 종류 및 이의 상태, 목적하는 효과에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 나아가, 내피세포의 함량은 전체 조성물의 총 부피에 대하여 75 부피 % 내지 90 부피 %일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게, 최종 내피세포의 농도는 1 X 105 cells/ml 내지 6 X 106 cells/ml일 수 있다. 그러나, 이의 농도는 이에 제한되는 것은 아니며, 목적 부위의 종류 및 이의 상태, 목적하는 효과에 따라 다양하게 설정될 수 있다.The content of the treated HA-CA hydrogel may be 1 vol % to 5 vol %, preferably 1.2 vol % to 3.2 vol %, based on the total volume of the total composition. However, it is not limited to its content, and may be variously set according to the type and condition of the target site and the desired effect. Furthermore, the content of endothelial cells may be 75% by volume to 90% by volume based on the total volume of the total composition, but is not limited thereto. Preferably, the final concentration of endothelial cells may be 1 X 10 5 cells/ml to 6 X 10 6 cells/ml. However, the concentration thereof is not limited thereto, and may be variously set according to the type and condition of the target site and the desired effect.

이때, 본 명세서 사용되는 용어, "HA-CA (catechol-modified hyaluronic acid)"는 히알루론산(hyaluronic acid, HA)의 백본 (backbone)에 도파민(dopamine) 이 접합된 형태를 의미할 수 있다. In this case, the term "HA-CA (catechol-modified hyaluronic acid)" used herein may mean a form in which dopamine is conjugated to the backbone of hyaluronic acid (HA).

보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, HA-CA의 합성 구조식이 도시된다. HA-CA는 히알루론산의 카르복실기(carboxy group, -COOH)과 도파민의 아민기(amine group, -NH2)가 아마이드 결합으로 접합된 형태이다. 이러한, HA-CA는 EDC 및 NHS를 히알루론산과 동일한 몰비로 첨가하여 pH 5를 갖는 환경에서 30분간 교반시켜주고, 30분뒤 히알루론산과 동일한 몰비의 도파민을 첨가하여 18시간 이상 교반시켜 카르보디이미드 커플링 반응 (carbodiimide coupling reaction)을 유도하여 획득될 수 있다. More specifically, referring to Figure 4, the synthetic structural formula of HA-CA is shown. HA-CA is a form in which the carboxyl group (-COOH) of hyaluronic acid and the amine group (-NH2) of dopamine are bonded through an amide bond. Such HA-CA is added with EDC and NHS in the same molar ratio as hyaluronic acid, stirred for 30 minutes in an environment having pH 5, and after 30 minutes, dopamine in the same molar ratio as hyaluronic acid is added and stirred for more than 18 hours to obtain carbodiimide. It can be obtained by inducing a coupling reaction (carbodiimide coupling reaction).

나아가, HA-CA는 하이드로겔의 형태를 가질 수 있다. 이때, 본 명세서에서 사용된 용어 " 하이드로겔(hydrogel) "은 충분한 양의 수분을 보유하고 있는 친수성 고분자의 3차원적 구조를 의미할 수 있으며, 가교 반응에 의하여 형성된 하이드로겔 구조는 보다 향상된 결합력을 가질 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물 및 이의 제조 방법에 사용된 HA-CA는 높은 산화력을 지닌 카테콜을 통하여 가교제의 첨가 없이도 자체 산화력만으로 형성된 하이드로겔 형태를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Furthermore, HA-CA may have the form of a hydrogel. At this time, the term "hydrogel" used herein may refer to a three-dimensional structure of a hydrophilic polymer holding a sufficient amount of moisture, and the hydrogel structure formed by a crosslinking reaction has more improved bonding strength. can have On the other hand, HA-CA used in the composition for promoting angiogenesis and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention may mean a hydrogel formed only by its own oxidizing power without the addition of a crosslinking agent through catechol having high oxidizing power, but , but is not limited thereto.

한편, 선별된 동질성의 내피세포 현탁액에 HA-CA 하이드로겔을 혼합하는 단계(S130)이후에, 내피세포 현탁액 및 HA-CA 하이드로겔이 혼합된 용액에 산화제 및 pH 조절제를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 산화제를 첨가함으로써, HA-CA 하이드로겔은 히알루론산 유도체에서의 카테콜 그룹 간의 가교 결합이 더 향상될 수 있다. 나아가, pH 조절제를 첨가함으로써, HA-CA 하이드로겔은 히알루론산 유도체에서의 벤조퀴논 (benzoquinone) 그룹 간의 가교 결합이 더 향상될 수 있다. 이에, 산화제 및 pH 조절제 첨가로 인하여, 히알루론산 유도체간의 상호 결합력이 더 향상되어, HA-CA 하이드로겔은 보다 향상된 접착력을 가질 수 있다. 나아가, 접착력이 향상된 하이드로겔은 하이드로겔 내의 내피세포를 더욱 견고하게 캡슐화할 수 있으며, 나아가, 체내에 주입되었을 경우, 조직 내 부착율이 증가될 수 있다. On the other hand, after the step of mixing the HA-CA hydrogel with the selected homogeneous endothelial cell suspension (S130), the step of mixing an oxidizing agent and a pH adjusting agent with the mixed solution of the endothelial cell suspension and the HA-CA hydrogel is further included. can do. More specifically, by adding an oxidizing agent, the HA-CA hydrogel can further improve cross-linking between catechol groups in the hyaluronic acid derivative. Furthermore, by adding a pH adjusting agent, HA-CA hydrogel can further improve cross-linking between benzoquinone groups in hyaluronic acid derivatives. Thus, due to the addition of the oxidizing agent and the pH adjusting agent, the mutual bonding strength between the hyaluronic acid derivatives is further improved, and the HA-CA hydrogel can have more improved adhesive strength. Furthermore, the hydrogel with improved adhesion can more firmly encapsulate the endothelial cells in the hydrogel, and furthermore, when injected into the body, the adhesion rate in the tissue can be increased.

이때, 산화제의 농도는 3 내지 5 mg/ml일 수 있으며, 3 내지 5 mg/ml의 산화제를 내피세포 현탁액 및 HA-CA 하이드로겔이 혼합된 용액과 1 : 3의 용량 비율로 섞어 사용될 수 있다. 나아가, 산화제는 과요오드산나트륨 (sodium periodate), 과산화수소 (hydrogen peroxide), 겨자무과산화효소 (horseradish peroxidase), 및 타이로시나아제 (tyrosinase)으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 바람직하게는, 과요오드산나트륨일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다.At this time, the concentration of the oxidizing agent may be 3 to 5 mg/ml, and the oxidizing agent of 3 to 5 mg/ml may be mixed with a solution in which the endothelial cell suspension and the HA-CA hydrogel are mixed at a volume ratio of 1:3. . Furthermore, the oxidizing agent may include at least one of the group consisting of sodium periodate, hydrogen peroxide, horseradish peroxidase, and tyrosinase, but preferably may be sodium periodate. However, it is not limited thereto.

또한, pH 조절제의 농도는 0.4 M일 수 있으며, pH 조절제를 통하여 pH 8의 약알칼리성 환경을 유도하여 겔화(gelation)을 더욱 유도할 수 있다. 나아가, pH 조절제는 수산화나트륨 (sodium hydroxide), 수산화리튬 (lithium hydroxide), 수산화칼륨 (potassium hydroxide), 수산화루비듐 (rubidium hydroxide), 수산화세슘 (cesium hydroxide), 수산화마그네슘 (magnesium hydroxide), 수산화칼슘 (calcium hydroxide), 수산화스트론튬 (strontium hydroxide) 및 수산화바륨 (barium hydroxide)으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 바람직하게는, 수산화 나트륨일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, the concentration of the pH adjusting agent may be 0.4 M, and gelation may be further induced by inducing a slightly alkaline environment of pH 8 through the pH adjusting agent. Furthermore, the pH adjusting agent is sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide hydroxide), strontium hydroxide and barium hydroxide, but preferably sodium hydroxide. However, it is not limited thereto.

나아가, HA-CA 하이드로겔에 의한 내피세포의 캡슐화 방법을 증진시키는 방법은 전술한 산화제 및 pH 조절제에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 히알루론산 유도체간의 가교 결합 증진 방법은, 화학적 가교, 물리적 가교 및 생물학적 가교 방법 등을 포함할 수 있다. 화학적 가교는 광가교(photo-crosslinking) 및 반응성 가교제(reactive crosslinker)를 이용한 가교를 포함할 수 있으며, 생물학적 가교는 헤파린과 성장인자의 결합력을 활용한 가교 및 DNA 등의 상보적인 결합을 이용한 가교를 포함할 수 있으며, 물리적 가교는 수소결합에 의한 가교, 소수성 상호작용에 의한 가교 및 정전기적 상호작용에 의한 가교를 포함할 수 있다.Furthermore, the method of enhancing the encapsulation method of endothelial cells by the HA-CA hydrogel is not limited to the oxidizing agent and the pH adjusting agent described above. For example, methods for promoting cross-linking between hyaluronic acid derivatives may include chemical cross-linking, physical cross-linking, and biological cross-linking methods. Chemical crosslinking may include photo-crosslinking and crosslinking using a reactive crosslinker, and biological crosslinking may include crosslinking using the binding force of heparin and growth factors and crosslinking using complementary bonds such as DNA. physical cross-linking may include cross-linking by hydrogen bonding, cross-linking by hydrophobic interaction, and cross-linking by electrostatic interaction.

이에, 접착력이 향상된 HA-CA 하이드로겔은 내피세포를 안정적으로 캡슐화(encapsulation)할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 5a를 참조하면, HA-CA 하이드로겔에 의하여 캡슐화된 인간 탯줄 정맥 내피세포의 이미지가 도시된다. 이때, 인간 탯줄 정맥 내피세포는 캡슐화를 위하여 HA-CA 하이드로겔과 함께 24시간 배양되었다. 배양 24시간 이후, 인간 탯줄 정맥 내피세포 군집이 HA-CA 하이드로겔로 감싸져 있는 것으로 나타난다. 즉, 인간 탯줄 정맥 내피세포가 HA-CA 하이드로겔에 의해 캡슐화된 것으로 나타난다. Thus, the HA-CA hydrogel with improved adhesion can stably encapsulate endothelial cells. More specifically, referring to FIG. 5A , an image of human umbilical vein endothelial cells encapsulated by the HA-CA hydrogel is shown. At this time, human umbilical vein endothelial cells were cultured for 24 hours with HA-CA hydrogel for encapsulation. After 24 hours of incubation, human umbilical vein endothelial cell populations are shown to be wrapped in HA-CA hydrogel. That is, human umbilical vein endothelial cells are shown to be encapsulated by HA-CA hydrogel.

나아가, 도 5b를 참조하면, HA-CA 하이드로겔에 의하여 캡슐화된 줄기세포로부터 유래된 내피세포의 이미지가 도시된다. 이때, 대조군으로 양친매성 펩타이드 생체 재료인 PA-RGDS 및 PA-YIGS가 이용되었다. 줄기세포로부터 유래된 내피세포(hiPSC-EC)의 캡슐화는 HA-CA 하이드로겔이 가장 균일한 것으로 나타난다. 즉, 줄기세포로부터 유래된 내피세포의 캡슐화에는 종래의 생체 재료들보다 HA-CA 하이드로겔이 더 적합한 것을 의미할 수 있다.Furthermore, referring to FIG. 5B , an image of endothelial cells derived from stem cells encapsulated by the HA-CA hydrogel is shown. At this time, PA-RGDS and PA-YIGS, which are amphiphilic peptide biomaterials, were used as controls. The encapsulation of stem cell-derived endothelial cells (hiPSC-EC) appears to be the most uniform for the HA-CA hydrogel. That is, it may mean that the HA-CA hydrogel is more suitable than conventional biomaterials for encapsulation of endothelial cells derived from stem cells.

이상의 선별된 동질성의 내피세포 현탁액에 HA-CA 하이드로겔을 혼합하는 단계(S130)를 통하여, 내피세포는 캡슐화되어 미세 환경으로부터 내피세포를 보호하여 생존률 및 분화율이 증가될 수 있다. Through the step of mixing the HA-CA hydrogel with the selected homogeneous endothelial cell suspension (S130), the endothelial cells are encapsulated to protect the endothelial cells from the microenvironment, so that the survival rate and differentiation rate can be increased.

보다 구체적으로, 도 6a를 참조하면, HA-CA 하이드로겔에 의한 내피세포의 생존력을 관찰한 이미지가 도시된다. 이때, 인간 유도 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포는 HA-CA 하이드로겔과 함께 7일간 배양되었으며, 살아있는 세포를 확인하기 위하여 calcein AM을 이용하였으며, 사멸된 세포를 확인하기 위하여 ethidium homodimer-1을 이용하였다. More specifically, referring to FIG. 6A , an image obtained by observing the viability of endothelial cells by the HA-CA hydrogel is shown. At this time, endothelial cells differentiated from human induced pluripotent stem cells were cultured with HA-CA hydrogel for 7 days, calcein AM was used to identify live cells, and ethidium homodimer-1 was used to identify dead cells. did

배양 7일 후 HA-CA 하이드로겔이 처리된 내피세포는 HA-CA 하이드로겔이 처리되지 않은 대조군보다 사멸된 세포수가 적은 것으로 나타난다. 즉, HA-CA 처리로 인하여 내피세포는 보다 높은 생존률을 갖는 것으로 나타난다. After 7 days of culture, the HA-CA hydrogel-treated endothelial cells showed fewer dead cells than the HA-CA hydrogel-untreated control group. That is, endothelial cells appear to have a higher survival rate due to HA-CA treatment.

나아가, 도 6b를 참조하면, 산화 스트레스 환경 조건에서의 HA-CA 하이드로겔에 의한 내피세포의 생존력을 관찰한 이미지가 도시된다. 이때, 산화 스트레스 환경 조건은 H2O2 처리를 통하여 조성하였다. HA-CA 하이드로겔이 처리된 내피세포는 산화 스트레스 조건에서도 무처리 대조군과 유사한 수준으로 내피세포가 생존하는 것으로 나타난다. 이와 대조적으로, HA-CA 하이드로겔을 처리하지 않은 내피세포는 생존 세포가 거의 없는 것으로 나타난다. Furthermore, referring to FIG. 6B , an image showing the viability of endothelial cells by the HA-CA hydrogel under oxidative stress environmental conditions is shown. At this time, the oxidative stress environment conditions were created through H 2 O 2 treatment. Endothelial cells treated with the HA-CA hydrogel show that endothelial cells survive at a level similar to that of the untreated control group even under oxidative stress conditions. In contrast, endothelial cells not treated with HA-CA hydrogels appear to have few viable cells.

즉, 이러한 결과는 HA-CA 하이드로겔은 특히 인간 유도 만능줄기세포로부터 분화된 내피세포에 대하여 세포 독성을 갖지 않고, 해로운 미세환경으로부터 내피세포를 보호할 수 있음을 의미할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은, HA-CA 하이드로겔과 함께 높은 순도의 내피세포를 제공함에 따라, 생체 내에서 높은 세포 생존률을 제공하여 보다 긴 기간동안 혈관 신생에 기여할 수 있다. That is, these results may mean that the HA-CA hydrogel can protect endothelial cells from a harmful microenvironment without having cytotoxicity against endothelial cells differentiated from human induced pluripotent stem cells. Therefore, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention provides high purity endothelial cells together with the HA-CA hydrogel, thereby providing high cell viability in vivo, thereby promoting angiogenesis for a longer period of time. can contribute

더 나아가, 도 7a를 참조하면, 본 발명의 혈관 신생 촉진용 조성물에 이용되는 HA-CA 하이드로겔의 생체 내(in vivo) 분해성 관찰 이미지가 도시된다. 이때, FITC(Fluorescein isothiocyanate)로 라벨링된 HA-CA 하이드로겔은 마우스 뒷다리 근육조직에 이식되어 관찰되었다. Furthermore, referring to FIG. 7A, an in vivo degradability observation image of the HA-CA hydrogel used in the composition for promoting angiogenesis of the present invention is shown. At this time, the HA-CA hydrogel labeled with FITC (Fluorescein isothiocyanate) was implanted into mouse hind limb muscle tissue and observed.

HA-CA 하이드로겔은 마우스 뒷다리 근육 조직에 주사된 후 시간 경과에 따라 소실 즉, 생체 내 분해되는 것으로 나타나며, 17 일(day 17) 이후에는 거의 관찰되지 않는 것으로 나타난다. The HA-CA hydrogel appears to disappear over time after being injected into the muscle tissue of the hind limb of the mouse, that is, to be degraded in vivo, and is hardly observed after 17 days (day 17).

보다 구체적으로, 도 7b를 참조하면, 도 7a를 그래프로 나타난 결과가 도시된다. HA-CA 하이드로겔은 마우스 뒷다리 근육 조직에 주사된 첫날(0 week)부터 빠르게 분해되어, 1주(1 week) 째에는 25 %의 잔존률을 보이며, 2주(2 weeks) 째부터는 18 %의 잔존률을 보이는 것으로 나타난다. 즉, 생체 내에 주입된 HA-CA는 약 14 내지 17일까지 (2 weeks) 빠르게 분해되는 것으로 나타난다. More specifically, referring to FIG. 7B , the result of the graph of FIG. 7A is shown. The HA-CA hydrogel was rapidly degraded from the first day (week 0) of injection into the muscle tissue of the hind limb of the mouse, showing a residual rate of 25% at week 1 and 18% at week 2 (week 2). It appears that the retention rate is That is, HA-CA injected into the body appears to be rapidly decomposed by about 14 to 17 days (2 weeks).

또한, 이러한 생체 내 분해성은 뒷다리 허혈 마우스 모델에 있어서도 유사한 결과를 갖는 것으로 나타난다.In addition, this in vivo degradability appears to have similar results in a mouse model of hind limb ischemia.

따라서, 허혈 조직에서 HA-CA 하이드로겔에 의해 캡슐화된 내피세포가 주입될 경우, 내피세포는 지속적으로 허혈 조직 내에서 혈관 신생을 유도하고 HA-CA 하이드로겔은 생체 내 분해되는 것을 의미할 수 있다. 이때, HA-CA 하이드로겔은 허혈 조적 상에서 생체 내 분해되지만, 세포 내에서 내피세포에 대하여 충분히 높은 생존율을 제공할 수 있다. Therefore, when endothelial cells encapsulated by HA-CA hydrogel are injected in ischemic tissue, endothelial cells continuously induce angiogenesis in ischemic tissue and HA-CA hydrogel is degraded in vivo. . At this time, the HA-CA hydrogel is degraded in vivo on ischemic tissue, but can provide a sufficiently high survival rate for endothelial cells within cells.

이상의 제조 방법에 따라 제조된 혈관 신생 촉진용 조성물은, 고순도의 내피세포 및 이를 안정적으로 보호하여 효율을 증진시킬 수 있는 HA-CA 하이드로겔을 포함함에 따라, 보다 향상된 혈관 형성 및 혈관 재생을 가질 수 있다. The composition for promoting angiogenesis prepared according to the above manufacturing method includes high-purity endothelial cells and HA-CA hydrogel capable of stably protecting them to improve efficiency, and thus can have more improved blood vessel formation and blood vessel regeneration. there is.

실시예 1: 본 발명의 혈관 신생 촉진용 조성물의 혈관 신생 촉진능Example 1: Angiogenesis-stimulating ability of the composition for promoting angiogenesis of the present invention

이하에서는, 도 8a 내지 11c를 참조하여, 본 발명의 다양한 조성물에 대한 혈관 형성 효과에 대하여 설명한다. 이하의 실험에서는 하지 허혈 (Hind Limb Ischemia, HLI) 마우스 모델을 사용하였다. Hereinafter, the angiogenic effect of various compositions of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A to 11C . In the following experiments, a hind limb ischemia (HLI) mouse model was used.

도 8a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에 대한 하지 허혈 마우스 모델에서의 혈류 회복 관찰 이미지가 도시된다. 이때, 대조군은 PBS, 실시예는 HA-CA 하이드로겔로 캡슐화된 내피세포, 비교예 1은 HA-CA 하이드로겔 및 비교예 2는 내피세포가 사용되었으며, 각각 조성물은 하지 허혈 마우스 모델에 근육 주사되어 사용되었다. 나아가, 혈류 회복 관찰 이미지는 레이저 도플러 관류 이미져 (laser Doppler perfusion imager, LDPI)를 이용하여 측정하였다. Referring to FIG. 8A , an image of blood flow recovery observation in a lower limb ischemic mouse model for the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention is shown. At this time, PBS was used as a control group, endothelial cells encapsulated with HA-CA hydrogel in Examples, HA-CA hydrogels in Comparative Example 1 and endothelial cells in Comparative Example 2 were used, and each composition was injected intramuscularly into a mouse model of lower limb ischemia. has been used Furthermore, blood flow restoration observation images were measured using a laser Doppler perfusion imager (LDPI).

각 조성물을 주입 4주 후, 실시예가 가장 빠르게 족부의 혈류가 회복되는 것으로 나타난다. 이와 대조적으로, 대조군, 비교예 1 및 2는 족부의 혈류가 완전히 회복되지 못하여, 족부 손실이 발생하는 것으로 나타난다.After 4 weeks of injecting each composition, the example shows that the foot blood flow is restored the fastest. In contrast, in the control group, Comparative Examples 1 and 2, blood flow to the feet was not completely restored, resulting in foot loss.

보다 구체적으로, 8b를 참조하면, 도 8a의 실험 동물에 대한 결과 그래프이다. 이때, 도 8c의 (a)를 참조하면, 그래프의 빨간색은 하지 회복(limb salvage)을 의미하며, 보라색은 하지 근육의 위축(limb muscle atrophy)을 의미하며, 하늘색은 족부 상실 및 괴사(foot loss and necrosis)를 의미하며, 파랑색은 하지 손실(limb loss)을 의미하며, 각각에 대한 결과는 실험 동물수에서 차지하는 비율로 나타내었다.More specifically, referring to 8b, it is a result graph for the experimental animals of FIG. 8a. At this time, referring to (a) of FIG. 8C, red in the graph means limb salvage, purple means limb muscle atrophy, and light blue means foot loss and necrosis. and necrosis), blue color means limb loss, and the results for each are expressed as a percentage of the number of experimental animals.

도 8c의 (b)를 참조하면, 실시예에서는 88 %의 실험 동물이 하지를 회복한 것으로 나타나며, 대조군, 비교예 1 및 2에서는 각각 29 %, 43 % 및 33 %의 실험 동물이 하지를 회복한 것으로 나타난다. 즉, HA-CA 하이드로겔 및 내피세포를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물이 허혈 부위의 혈관 신생을 가장 효과적으로 촉진시키는 것으로 나타난다. Referring to (b) of FIG. 8c, in the example, 88% of the experimental animals recovered their lower limbs, and in the control group and Comparative Examples 1 and 2, 29%, 43%, and 33% of the experimental animals recovered their lower limbs, respectively. appears as one That is, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention including HA-CA hydrogel and endothelial cells appears to most effectively promote angiogenesis in an ischemic area.

나아가, 8c를 참조하면, 도 8a에 대한 관류 비율이 도시된다. 이때, 관류 비율(perfusion ratio)는 비허혈성 족부에서의 허혈성 족부의 비율을 의미한다. Further referring to FIG. 8C , perfusion rates relative to FIG. 8A are shown. In this case, the perfusion ratio means the ratio of the ischemic foot to the non-ischemic foot.

관류 비율을 2주차(2 wk)까지는 비교예 2가 높은 것으로 나타나나, 3주차(3 wk)부터는 실시예가 가장 높은 것으로 나타난다. 즉, HA-CA 하이드로겔 및 내피세포를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물이 혈관 신생 효과를 가장 지속적으로 유지할 수 있는 것으로 나타난다. 이는, HA-CA 하이드로겔에 의하여 캡슐화된 내피세포가 생존력이 향상됨에 따라, 생체 내에서의 혈관 재생 효과가 장시간 지속된 것을 의미할 수 있다.Comparative Example 2 appears to have a high perfusion rate up to the 2nd week (2 wk), but from the 3rd week (3 wk), the Example appears to be the highest. That is, it appears that the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention including the HA-CA hydrogel and endothelial cells can most continuously maintain the angiogenic effect. This may mean that, as the viability of the endothelial cells encapsulated by the HA-CA hydrogel improves, the vascular regeneration effect in vivo lasts for a long time.

이에, 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에 대한 하지 허혈 마우스 모델에서의 혈류 회복 해부학 이미지가 도시된다. 이때, 혈관 신생 촉진용 조성물을 하지 허혈 부위에 근육 주사하고, 8개월 후, 근육 주사된 부위를 해부하여 정상 조직과 비교하였다. Accordingly, referring to FIG. 9 , an anatomical image of blood flow restoration in a lower limb ischemic mouse model for the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention is shown. At this time, the composition for promoting angiogenesis was intramuscularly injected into the lower extremity ischemic region, and 8 months later, the intramuscularly injected region was dissected and compared with normal tissue.

8개월 후 관찰된 하지 허혈 부위는 하지 허혈이 회복되어 정상 조직과 유사한 것으로 나타나며, 사지 또는 족부의 손실 및 괴사가 발생하지 않은 것으로 나타난다. The lower extremity ischemic area observed after 8 months appeared to be similar to normal tissue as the lower extremity ischemia was recovered, and no loss or necrosis of the limbs or feet appeared.

나아가, 도 10a 내지 11c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관신생 촉진용 조성물을 근육 주사한 하지 허혈 마우스 모델로부터 분리한 조직에 대한 면역조직화학적 분석 결과가 도시된다. 이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 내피세포는 CM-Dil에 의해 라벨링되어 붉은 빛으로 나타나며, 혈류가 흐를 수 있는 기능을 가진 혈관은 FITC가 염색된 ILB4 (isolectin B4) 용액을 혈관 내로 관류함으로써, 녹색 빛으로 나타난다. 더 나아가, DAPI 염색을 이용하여 핵과 염색질(chromatin)을 대조적으로 확인하였다. 이때, 대조군은 내피세포만으로 구성된 조성물이 주입된 군을 의미하며, 실시예는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물이 주입된 군을 의미한다.Furthermore, referring to FIGS. 10A to 11C , results of immunohistochemical analysis of tissues isolated from a lower limb ischemic mouse model intramuscularly injected with a composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention are shown. Hereinafter, endothelial cells in the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention are labeled by CM-Dil and appear in red light, and blood vessels having a function to allow blood flow are FITC-stained ILB4 (isolectin B4) By perfusing the solution intravascularly, it appears as green light. Furthermore, nuclei and chromatin were contrasted using DAPI staining. At this time, the control group refers to a group injected with a composition consisting only of endothelial cells, and the embodiment refers to a group injected with the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 10a를 참조하면, 각각의 조성물을 근육 주사한 뒤 3 내지 4주 후, 실시예는 대조군 보다 붉은 빛의 내피세포가 더 많은 것으로 나타난다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물이 내피세포로만 이루어진 대조군 보다 생체 내 잔류 및 생존력이 높다는 것을 의미할 수 있다.First, referring to Figure 10a, after 3 to 4 weeks after intramuscular injection of each composition, the examples appear to have more endothelial cells of red light than the control group. That is, it may mean that the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention has higher retention and viability in vivo than the control group consisting only of endothelial cells.

이에, 도 10b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 내피세포는 생체 내에 주사된 뒤 12개월까지 생존하는 것으로 나타난다. 즉, HA-CA 하이드로겔에 의하여 내피세포의 생존력 및 생착 능력이 증가하여, 내피세포가 12개월까지도 생체 내에서 지속될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.Accordingly, referring to FIG. 10B , endothelial cells in the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention are shown to survive up to 12 months after being injected into the body. That is, it may mean that the viability and engraftment ability of endothelial cells are increased by the HA-CA hydrogel, so that the endothelial cells can last up to 12 months in vivo.

나아가, 도 11a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 내피세포는 생체 내에 주사된 뒤 8주 차에 붉은 색의 내피세포가 선형으로 나열(노란 점선 참조)되는 것으로 나타난다. 이는, 내피세포가 선형의 혈관 신생에 대한 가이드 역할을 하는 것을 의미할 수 있다. Furthermore, referring to Figure 11a, the endothelial cells in the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention are injected into the body and then 8 weeks after the red endothelial cells are linearly arranged (see the yellow dotted line) appears as This may mean that endothelial cells serve as guides for linear angiogenesis.

이에, 도 11b를 참조하면, 선형으로 나열된 붉은 빛의 내피세포를 따라, 녹색 빛의 혈관이 신생되는 것으로 나타난다. Accordingly, referring to FIG. 11B , along the linearly arranged red endothelial cells, green light blood vessels appear to be newly formed.

나아가, 도 11c를 참조하면, 붉은 빛의 내피세포가 녹색 빛의 혈관 내에 포함되어 있는 것으로 나타난다. Furthermore, referring to FIG. 11C , it appears that red-colored endothelial cells are included in green-colored blood vessels.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 허혈 조직 내에서 혈관 신생의 가이드 역할을 하며 자체적인 혈관 신생을 유도할 수 있으며, 나아가, 기존에 존재하는 혈관 내에서 손상된 혈관의 회복 즉, 재생을 유도할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 내피세포로부터 새로운 혈관을 직접 생성하는 과정(vasculogenesis) 및 기존 혈관으로부터 새로운 혈관이 형성되는 과정(angiogenesis)을 동시에 유도할 수 있다.That is, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention serves as a guide for angiogenesis in ischemic tissue and can induce angiogenesis on its own, and furthermore, restores damaged blood vessels in existing blood vessels. That is, regeneration can be induced. As a result, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention can simultaneously induce a process of directly generating new blood vessels from endothelial cells (vasculogenesis) and a process of forming new blood vessels from existing blood vessels (angiogenesis).

이상의 실시예 1의 결과로, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 HA-CA 하이드로겔을 통하여 부착력 및 내피세포의 생존력이 증진되어, 혀혈 조직에서 오랜 기간 동안 내피세포가 적용되어 혈관 신생을 보다 장시간 효과적으로 유도할 수 있다.As a result of the above Example 1, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention has improved adhesion and viability of endothelial cells through the HA-CA hydrogel, so that endothelial cells are applied for a long period of time in the tongue blood tissue Angiogenesis can be effectively induced for a longer period of time.

실시예 2: 본 발명의 혈관 신생 촉진용 조성물의 심혈관 질환에서의 치료 및 예방 효과Example 2: Therapeutic and preventive effects of the composition for promoting angiogenesis of the present invention in cardiovascular diseases

이하에서는, 도 12a 내지 12c를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물의 심혈관 질환에 대한 치료 및 예방 효과에 대하여 설명한다. Hereinafter, the therapeutic and preventive effects of the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention on cardiovascular diseases will be described with reference to FIGS. 12a to 12c.

도 12a 내지 12c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물이 주입된 심근 경색증(Myocardial Infarction, MI)이 유도된 심장에 대한 면역조직화학적분석 결과가 도시된다, 12a to 12c, the results of immunohistochemical analysis of the heart induced with myocardial infarction (MI) injected with the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention are shown.

먼저, 도 12a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물이 주입된 심근 경색증(Myocardial Infarction, MI)이 유도된 심장에 대한 4주차의 면역조직화학적분석 이미지가 도시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 내피세포는 심근 경색이 유도된 심장에 주사된 뒤 4주차까지 생존하는 것으로 나타난다. 보다 구체적으로, 붉은 빛의 내피세포가 4주차까지 생존하여, 심장 조직에 존재하는 것으로 나타나며, 녹색 빛의 혈관 내외에 겹쳐져 존재하는 것으로 나타난다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은, 내피세포로부터 새로운 혈관이 직접 생성되는 과정(vasculogenesis) 및 기존 혈관으로부터 새로운 혈관이 형성되는 과정(angiogenesis) 뿐만 아니라, 심장과 같이 근육 세포가 존재하는 조직 내에서 혈관근 세포가 더해져 새로운 혈관을 형성하는 과정(arteriogenesis)을 유도할 수 있다. First, referring to FIG. 12A, a 4-week immunohistochemical analysis image of a heart induced with myocardial infarction (MI) injected with a composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention is shown. Endothelial cells in the composition for promoting angiogenesis according to one embodiment of the present invention are shown to survive up to 4 weeks after being injected into the heart in which myocardial infarction was induced. More specifically, endothelial cells of red light survive up to 4 weeks, appear to be present in heart tissue, and appear to overlap inside and outside blood vessels of green light. That is, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention can be used to directly generate new blood vessels from endothelial cells (vasculogenesis) and to form new blood vessels from existing blood vessels (angiogenesis), as well as to muscle cells such as the heart. A process of forming new blood vessels (arteriogenesis) by adding vascular myocytes in a tissue in which cells are present may be induced.

이에, 도 12b를 참조하면, 12a에서 심근 경색이 일어난 부위의 확대 이미지가 도시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 내피세포(EC/HA-CA)는 선형으로 나열되어 있으며, 이를 따라 선형의 혈관(FITC-IB4)이 신생되는 것으로 나타난다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 심근 경색이 일어난 심장 조직에서도 혈관 신생의 가이드 역할을 하며, 혈관 신생(vasculogenesis)을 유도할 수 있다는 것을 의미할 수 있다.Accordingly, referring to FIG. 12B , an enlarged image of a site where myocardial infarction occurred in FIG. 12A is shown. In the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention, endothelial cells (EC/HA-CA) are lined up linearly, and linear blood vessels (FITC-IB4) appear to be newly formed along the line. That is, it may mean that the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention serves as a guide for angiogenesis even in heart tissue where myocardial infarction has occurred, and can induce vasculogenesis.

나아가, 도 12c를 참조하면, 심장 조직에서의 기존에 존재하는 혈관 내에 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물에서의 내피세포가 포함되어 존재하는 것으로 나타난다. 즉, 내피세포가 기존에 존재하는 손상된 혈관에 부착되어 회복(angiogenesis)시키는 것을 의미할 수 있다. Furthermore, referring to FIG. 12c , it is shown that endothelial cells in the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention are contained and present in existing blood vessels in heart tissue. That is, it may mean that endothelial cells attach to and restore (angiogenesis) existing damaged blood vessels.

이상의 실시예 2의 결과로, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 사지 뿐만 아니라, 혈관이 존재하는 다양한 조직의 심혈관계 질환을 예방 또는 치료할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 세포 치료제로서, 손상된 혈관을 회복시키거나, 새로운 혈관의 신생을 유도하여 혈관의 부재 및 장애로 인한 질환을 치료 및 예방할 수 있다. As a result of the above Example 2, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention can prevent or treat cardiovascular diseases not only in extremities but also in various tissues in which blood vessels are present. More specifically, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention is a cell therapeutic agent, and can treat and prevent diseases caused by the absence and disorder of blood vessels by restoring damaged blood vessels or inducing new blood vessels. .

이상의 실시예 1 내지 2의 결과로, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 심혈관계 질환의 예방용 또는 치료용 세포 치료제 조성물에 이용되는 내피세포 및 HA-CA 하이드로겔에 대한, 허혈성 조직의 회복 및 기능성 혈관 형성의 효과를 확인할 수 있었다.As a result of Examples 1 and 2 above, endothelial cells used in the composition for promoting angiogenesis according to one embodiment of the present invention and the cell therapy composition for preventing or treating cardiovascular diseases according to another embodiment of the present invention and The effects of the HA-CA hydrogel on recovery of ischemic tissue and formation of functional blood vessels were confirmed.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 고순도의 동질성 내피세포를 포함함에 따라, 재생 치료 효과를 증진시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 신생 촉진용 조성물은 HA-CA 하이드로겔을 포함함에 따라, 전술한 고순도의 내피세포를 미세 환경으로부터 보호하여 생존률을 증가시키고, 생체 내 부착성을 장기간 증가시켜, 재생 치료 효과를 더욱 향상될 수 있다.More specifically, the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention contains homogeneous endothelial cells of high purity, and thus, regenerative treatment effects can be enhanced. Moreover, as the composition for promoting angiogenesis according to an embodiment of the present invention includes the HA-CA hydrogel, it protects the high-purity endothelial cells from the microenvironment to increase the survival rate and increase the in vivo adhesion for a long period of time. Thus, the regenerative treatment effect can be further improved.

이에, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 조성물들은 심혈관계 질환의 치료에 있어서, 높은 이식률을 갖는 세포 치료제로서 이용될 수 있다.Thus, the compositions according to various embodiments of the present invention can be used as a cell therapy having a high transplantation rate in the treatment of cardiovascular diseases.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실 시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다. Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, and as a person skilled in the art can fully understand, various interlocking and driving operations are possible, and each embodiment can be implemented independently of each other. and may be implemented together in a related relationship.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and may be variously modified and implemented without departing from the technical spirit of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (21)

줄기세포로부터 분화된 내피세포 및 HA-CA (catechol-modified hyaluronic acid) 하이드로겔 (hydrogel)을 포함하고,
상기 줄기세포는,
인간 만능줄기세포 또는 인간 유도만능줄기세포이고,
상기 내피세포는,
CDH5(Cadherin 5)를 발현하는 내피세포를 98 % 이상 함유하고,
산화제 및 pH 조절제를 더 포함하고,
상기 산화제는,
과요오드산나트륨 (sodium periodate), 과산화수소 (hydrogen peroxide), 겨자무과산화효소 (horseradish peroxidase), 및 타이로시나아제 (tyrosinase)로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 산화제의 농도는,
3 내지 5 mg/ml이고,
상기 pH 조절제는,
수산화나트륨 (sodium hydroxide), 수산화리튬 (lithium hydroxide), 수산화칼륨 (potassium hydroxide), 수산화루비듐 (rubidium hydroxide), 수산화세슘 (cesium hydroxide), 수산화마그네슘 (magnesium hydroxide), 수산화칼슘 (calcium hydroxide), 수산화스트론튬 (strontium hydroxide) 및 수산화바륨 (barium hydroxide)으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 HA-CA는,
하기 화학식 1로 표시되는 화합물인, 혈관 신생 촉진용 조성물.
[화학식 1]
Figure 112022062042327-pat00029

상기 식에서, n은 2 내지 700의 정수이고, m은 n보다 작으며 1 내지 300의 정수이다.
Including endothelial cells differentiated from stem cells and catechol-modified hyaluronic acid (HA-CA) hydrogel,
The stem cells,
Human pluripotent stem cells or human induced pluripotent stem cells,
The endothelial cells,
It contains more than 98% of endothelial cells expressing CDH5 (Cadherin 5),
further comprising an oxidizing agent and a pH adjusting agent;
The oxidizing agent,
At least one of the group consisting of sodium periodate, hydrogen peroxide, horseradish peroxidase, and tyrosinase,
The concentration of the oxidizing agent is,
3 to 5 mg/ml;
The pH adjusting agent,
Sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide At least one of the group consisting of strontium hydroxide and barium hydroxide,
The HA-CA,
A composition for promoting angiogenesis, which is a compound represented by Formula 1 below.
[Formula 1]
Figure 112022062042327-pat00029

In the above formula, n is an integer from 2 to 700, and m is an integer from 1 to 300 smaller than n.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 HA-CA는,
HA (hyluronic acid)의 카르복실기(carboxy group)가 도파민 (dopamine)의 아민기(amine group)와 아마이드 결합으로 결합되어 형성된, 혈관 신생 촉진용 조성물.
According to claim 1,
The HA-CA,
A composition for promoting angiogenesis formed by binding a carboxyl group of HA (hyluronic acid) to an amine group of dopamine through an amide bond.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 내피세포의 CDH5 mRNA의 발현 수준은,
미분화된 줄기세포 또는 중배엽적으로 분화된 줄기세포 (mesodermally-differentiated stem cell) 보다 10배 높은, 혈관 신생 촉진용 조성물.
According to claim 1,
The expression level of CDH5 mRNA in the endothelial cells,
A composition for promoting angiogenesis that is 10 times higher than undifferentiated stem cells or mesodermally-differentiated stem cells.
제 1항에 있어서,
상기 내피세포는,
상기 HA-CA 하이드로겔에 의해 캡슐화되고 (encapsulated),
상기 내피세포의 생체 내 (in vivo) 생존률은,
상기 HA-CA 하이드로겔에 의해 캡슐화되지 않은 내피세포보다 10배 내지 15배 높은, 혈관 신생 촉진용 조성물.
According to claim 1,
The endothelial cells,
Encapsulated by the HA-CA hydrogel,
The in vivo survival rate of the endothelial cells,
A composition for promoting angiogenesis, which is 10 to 15 times higher than endothelial cells not encapsulated by the HA-CA hydrogel.
제 1항에 있어서,
상기 내피세포의 함량은,
상기 조성물의 총 부피에 대하여 75 부피 % 내지 90 부피 %인, 혈관 신생 촉진용 조성물.
According to claim 1,
The content of the endothelial cells,
75% by volume to 90% by volume relative to the total volume of the composition, the composition for promoting angiogenesis.
제 1항에 있어서,
상기 내피세포의 농도는,
1 X 105 CFU/ml 내지 6 X 106 CFU/ml인, 혈관 신생 촉진용 조성물.
According to claim 1,
The concentration of the endothelial cells,
1 X 10 5 CFU / ml to 6 X 10 6 CFU / ml, the composition for promoting angiogenesis.
제 1항에 있어서,
상기 HA-CA 하이드로겔의 함량은,
상기 조성물의 총 부피에 대하여, 1 부피 % 내지 5 부피 %인, 혈관 신생 촉진용 조성물.
According to claim 1,
The content of the HA-CA hydrogel,
Based on the total volume of the composition, 1% by volume to 5% by volume, the composition for promoting angiogenesis.
제 1항에 있어서,
상기 조성물은,
근육 내 주사, 정맥 주사, 피하 주사, 피내 주사, 기관 내 및 피부 국소 도포 중 적어도 하나의 방법으로 투여되는 형태인, 혈관 신생 촉진용 조성물.
According to claim 1,
The composition,
A composition for promoting angiogenesis in a form administered by at least one of intramuscular injection, intravenous injection, subcutaneous injection, intradermal injection, intratracheal and skin topical application.
줄기세포로부터 내피세포 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계;
분화된 상기 내피세포 계통 세포들 중에 CDH5(Cadherin 5)유전자의 발현 수준이 미리 결정된 수준 이상인 동질성의 내피세포를 선별(sorting)하는 단계;
상기 동질성의 내피세포 현탁액에 HA-CA 하이드로겔을 혼합하는 단계를 포함하고,
산화제 및 pH 조절제를 혼합하는 단계를 더 포함하고,
상기 미리 결정된 수준은,
98 %이고,
상기 산화제는,
과요오드산나트륨 (sodium periodate), 과산화수소 (hydrogen peroxide), 겨자무과산화효소 (horseradish peroxidase), 및 타이로시나아제 (tyrosinase)로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 산화제의 농도는,
3 내지 5 mg/ml이고,
상기 pH 조절제는,
수산화나트륨 (sodium hydroxide), 수산화리튬 (lithium hydroxide), 수산화칼륨 (potassium hydroxide), 수산화루비듐 (rubidium hydroxide), 수산화세슘 (cesium hydroxide), 수산화마그네슘 (magnesium hydroxide), 수산화칼슘 (calcium hydroxide), 수산화스트론튬 (strontium hydroxide) 및 수산화바륨 (barium hydroxide)으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 HA-CA는,
하기 화학식 1로 표시되는 화합물인, 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법.
[화학식 1]
Figure 112022062042327-pat00030

상기 식에서, n은 2 내지 700의 정수이고, m은 n보다 작으며 1 내지 300의 정수이다.
Cultivating stem cells to differentiate into endothelial cell lineage cells;
Selecting homogenous endothelial cells having a CDH5 (Cadherin 5) gene expression level of a predetermined level or higher among the differentiated endothelial cell lineage cells;
Mixing the HA-CA hydrogel with the homogeneous endothelial cell suspension,
Further comprising the step of mixing the oxidizing agent and the pH adjusting agent,
The predetermined level is,
is 98%,
The oxidizing agent,
At least one of the group consisting of sodium periodate, hydrogen peroxide, horseradish peroxidase, and tyrosinase,
The concentration of the oxidizing agent is,
3 to 5 mg/ml;
The pH adjusting agent,
Sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide At least one of the group consisting of strontium hydroxide and barium hydroxide,
The HA-CA,
A method for producing a composition for promoting angiogenesis, which is a compound represented by Formula 1 below.
[Formula 1]
Figure 112022062042327-pat00030

In the above formula, n is an integer from 2 to 700, and m is an integer from 1 to 300 smaller than n.
제 15항에 있어서,
상기 배양하는 단계는,
상기 줄기세포를 중배엽 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계, 및
상기 중배엽 계통 세포를 내피세포 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계를 포함하는, 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법.
According to claim 15,
The culturing step is
culturing the stem cells to differentiate into cells of the mesodermal lineage; and
A method for producing a composition for promoting angiogenesis comprising culturing the mesodermal lineage cells to differentiate into endothelial lineage cells.
제 16항에 있어서,
상기 내피세포 계통 세포로 분화하도록 배양하는 단계는,
DLL4(Delta Like Canonical Notch Ligand 4)를 처리한 배지에서 상기 중배엽 계통 세포를 배양함으로써, 상기 내피세포 계통 세포로 분화시키는 단계를 포함하는, 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법.
According to claim 16,
The step of culturing to differentiate into the endothelial cell lineage cells,
A method for producing a composition for promoting angiogenesis, comprising the step of differentiating into the endothelial cell lineage cells by culturing the mesodermal lineage cells in a medium treated with DLL4 (Delta Like Canonical Notch Ligand 4).
제 15항에 있어서,
상기 HA-CA 하이드로겔을 처리하는 단계는,
2 내지 7일 중 하나의 기간 동안 수행되는, 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법.
According to claim 15,
The step of processing the HA-CA hydrogel,
A method for producing a composition for promoting angiogenesis, which is performed for one period of 2 to 7 days.
제 15항에 있어서,
상기 HA-CA 하이드로겔을 혼합하는 단계 이후에, 산화제 및 pH 조절제를 혼합하는 단계를 더 포함하는, 혈관 신생 촉진용 조성물의 제조 방법.
According to claim 15,
After the step of mixing the HA-CA hydrogel, further comprising the step of mixing an oxidizing agent and a pH adjusting agent, a method for producing a composition for promoting angiogenesis.
제 1항, 제 5항, 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 기재된 혈관 신생 촉진용 조성물을 포함하는, 심혈관계 질환의 예방용 또는 치료용 세포 치료제 조성물.A cell therapy composition for preventing or treating cardiovascular diseases, comprising the composition for promoting angiogenesis according to any one of claims 1, 5, and 9 to 14. 제 20항에 있어서,
상기 심혈관계 질환은,
혈전증, 말초동맥질환, 허혈성 심장질환, 협심증, 뇌혈관질환, 관상동맥질환, 협심증, 심근경색증, 동맥경화증, 부정맥 고혈압, 및 당뇨병성 혈관 질환으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 심혈관계 질환의 예방용 또는 치료용 세포 치료제 조성물.
21. The method of claim 20,
The cardiovascular disease,
of cardiovascular disease, including at least one of the group consisting of thrombosis, peripheral arterial disease, ischemic heart disease, angina pectoris, cerebrovascular disease, coronary artery disease, angina pectoris, myocardial infarction, arteriosclerosis, arrhythmic hypertension, and diabetic vascular disease Cell therapy composition for prophylaxis or treatment.
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