KR102597093B1 - 줄기세포 노화 억제 신규 화합물 및 이의 약학적 용도 - Google Patents

줄기세포 노화 억제 신규 화합물 및 이의 약학적 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 줄기세포 노화 억제 신규 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 이의 용도에 관한 것으로, 산화스트레스 조절 및 미토콘드리아 재합성을 통해 줄기세포 기능을 강화하여, 줄기세포의 기능을 회복시킬 수 있고, 이를 통해, 노화 방지효과를 발생시킬 수 있다.

Description

줄기세포 노화 억제 신규 화합물 및 이의 약학적 용도{Novel compounds inhibiting stem cell senescence and pharmaceutical use thereof}
본 발명은 줄기세포 노화 억제 신규 화합물 및 이의 용도를 제공한다.
줄기세포 배양액은 성장인자, 염증감소 및 사이토카인 등의 피부 항노화 효과와 관련해 많이 연구되고 있고, 이를 이용하여 항노화 화장품으로 활용되고 있다. 다만, 줄기세포는 공여자의 노화와 배양과정 중 노화 (미토콘드리아 손상, 활성산소종(ROS) 생성 및 텔로미어 (Telomere) 길이 손상 등에 따른 세포 노화)로 인하여 화장품 원료로 사용 시 효과에 대한 문제점이 있었다.
노화된 성체줄기세포의 노화 억제 및 기능개선을 위한 대표적인 방법들로는 1) 유전자 조작을 통한 노화억제 2) 저분자물질 처리를 이용한 노화억제 방법이 있다. 유전자 조작을 통한 노화억제 방법은 기존 항노화 화장품 개발업체가 많이 사용하는 방법으로 바이러스를 이용하여 비용과 시간이 많이 걸리며, 독성 및 강한 면역원성을 가지고 있다고 알려져 있다. 저분자물질을 이용한 기능개선 방법은 정확한 메카니즘을 규명하기 쉽고, 안전성이 높아 세계적으로 많이 연구되는 추세이며, 비용과 시간이 적게 걸리며, 대량생산에 쉽게 적용할 수 있다.
특히, 줄기세포에 대한 노화는 에너지 생산과 관련 있는 AMPK (5´-adenosine monophosphate-activated protein kinase) 및 PGC-1α의 낮은 활성이 원인으로 알려져 있다. 이에 따라 AMPK/PGC-1α를 활성화하여 성체줄기세포를 젊게 만드는(rejuvenation) 신약 재창출 연구가 활발히 진행되고 있다.
이 중에서도 멜라토닌 (Melatonin)을 이용하거나, 레스베라트롤 (resveratrol)을 이용해 AMPK/PGC-1α pathway 활성화를 통한 줄기세포의 노화 억제 및 기능 개선을 보고했으나, 이들 물질은 알려진 물질로서 개발에 있어서 타사의 진입을 막기 위한 장벽 형성이 어렵다.
따라서, 새로운 저분자 물질을 이용한 줄기세포 노화 억제 배양 방법의 개발이 필요한 실정이다.
1. 대한민국 공개특허 10-2017-0039452호.
본 발명의 목적은 줄기세포 노화 억제 신규 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 줄기세포 배양용 배지 조성물을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 줄기세포 기능강화용 시약 조성물을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 배지 조성물에 의해 배양된 줄기세포 배양액을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 상기 배양액 중 어느 하나이상을 유효성분으로 포함하는 1) 피부노화 억제 또는 개선용 또는 2)피부 재생용 약학 조성물, 건강기능식품 조성물 또는 화장료 조성물을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 같거나 다를 수 있으며, 수소, 하이드록시, (C1-C5)알킬 및 (C1-C5)알콕시 중 하나 일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 줄기세포 배양용 배지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 줄기세포 기능강화용 시약 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 배지 조성물에 의해 배양된 줄기세포 배양액을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 상기 배양액 중 어느 하나이상을 유효성분으로 포함하는 1) 피부노화 억제 또는 개선용 또는 2)피부 재생 및 상처 치유용 약학 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 상기 배양액 중 어느 하나이상을 유효성분으로 포함하는 1) 피부노화 억제 또는 개선용 또는 2)피부 재생용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 상기 배양액 중 어느 하나이상을 유효성분으로 포함하는 1) 피부노화 억제 또는 개선용 또는 2)피부 재생용 화장료 조성물을 제공한다.
본 발명은 노화 억제 신규 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 이의 용도에 관한 것으로, 줄기세포의 NAD+/NADH 비를 조절하여 PGC-1α 기전을 활성화하여 피부 항노화 특화 줄기세포 배양액을 얻고, 이 배양액을 통해 노화방지를 위한 의약품, 건강기능식품 또는 화장품으로 활용될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 2-(4-(1-옥소아이소인돌린-2-일)페닐)프로필 3,4,5-트리하이드로벤조에이트 (2-(4-(1-oxoisoindolin-2-yl)phenyl)propyl 3,4,5-trihydroxybenzoate; 이하, YPD-100이라함)의 합성 모식도 및 NMR데이터를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 줄기세포노화 모델 구축 결과를 확인한 데이터를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 약물에 따른 줄기세포 노화억제능 실험데이터를 나타낸다.
도 4는 인도프로펜과 YPD-100의 세포독성여부를 확인한 데이터를 나타낸다.
도 5는 줄기세포 노화 억제 관련하여 YPD-100의 최적의 농도 확인한 데이터를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 노화된 줄기세포에 YPD-100 처리 시 미토콘드리아 활성을 확인한 데이터를 나타낸다.
도 7은 노화된 줄기세포에 YPD-100 처리 시 항산화 효과를 나타낸 mRNA 분석한 결과를 나타낸다.
도 8은 노화된 줄기세포에 YPD-100 처리 시 과량의 오토파지를 제어하여 세포사멸 억제 효과를 나타낸다.
도 9a 및 9b는 줄기세포 배양액에 남아 있는 YPD-100을 검출해본 결과를 나타낸다.
도 10은 YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액을 Proliferation 평가한 데이터를 나타낸다.
도 11a 내지 도 11c는 YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액의 사이토카인 어레이 결과를 나타낸다.
도 12는 YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액의 상처치료 효능을 확인한 데이터를 나타낸다.
도 13은 YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액의 콜라겐 생성능을 확인한 실험을 나타낸다.
도 14a 내지 도 14b는 노화된 줄기세포에 YPD-100 처리시 노화 억제 신호 경로를 확인한 데이터를 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 같거나 다를 수 있으며, 수소, 하이드록시, (C1-C5)알킬 및 (C1-C5)알콕시 중 하나 일 수 있다.
상기 화학식 1에서 R1 내지 R3은 바람직하게 하이드록시 일 수 있다.
상기 화합물은 바람직하게 2-(4-(1-옥소아이소인돌린-2-일)페닐)프로필 3,4,5-트리하이드로벤조에이트 (2-(4-(1-oxoisoindolin-2-yl)phenyl)propyl 3,4,5-trihydroxybenzoate; YPD-100) 일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 줄기세포 배양용 배지 조성물을 제공한다.
상기 YPD-100은 줄기세포의 증식, 분화 촉진 또는 노화 억제할 수 있다.
상기 줄기세포는 중간엽줄기세포일 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 ‘배지’는 당, 아미노산, 각종 영양물질, 혈청, 성장인자, 무기질 등의 세포의 성장 및 증식 등에 필수적인 요소를 포함하는 시험관 내 (in vitro)에서 심근세포 등의 세포의 성장 및 증식을 위한 혼합물을 말하며, 특히, 본 발명의 배지는 줄기세포의 배양의 위한 배지이다. 상기 ‘배양’은 줄기세포의 성장 및 증식을 포함하는 의미이다.
또한, 본 발명에서 상기 '배지'는 세포가 살아가기 위해 필요한 필수적인 당, 아미노산, 물 등이 포함되어 있는 혼합물로서 인위적으로 합성하여 제조하여 사용하거나 상업적으로 제조된 배지를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 줄기세포 기능강화용 시약 조성물을 제공한다.
상기 기능강화는 줄기세포의 증식, 분화 촉진 또는 노화 억제하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 배지 조성물에 의해 배양된 줄기세포 배양액을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 상기 배양액 중 어느 하나이상을 유효성분으로 포함하는 1) 피부노화 억제 또는 개선용 또는 2)피부 재생 및 상처 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구체예에서, 약학 조성물은 약학 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제, 붕해제, 감미제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제, 향미제, 항산화제, 완충액, 정균제, 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로 담체, 부형제 및 희석제는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 사용할 수 있으며, 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트, 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제할 수 있다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용할 수 있다. 경구를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 있으며 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제 등이 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기재로는 위텝솔 (witepsol), 마크로골, 트윈 (tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 약학 조성물은 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 복강내, 흉골내, 경피, 비측내, 흡입, 국소, 직장, 경구, 안구내 또는 피내 경로를 통해 통상적인 방식으로 대상체로 투여할 수 있다.
본 발명에 따른 유효성분의 투여량은 대상체의 상태 및 체중, 질환의 종류 및 정도, 약물 형태, 투여경로 및 기간에 따라 달라질 수 있으며 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있고, 1일 투여량이 0.01 mg/kg 내지 200 mg/kg, 바람직하게는 0.1 mg/kg 내지 200 mg/kg, 보다 바람직하게는 0.1 mg/kg 내지 100 mg/kg 일 수 있다. 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고 수회로 나누어 투여할 수도 있으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 상기 배양액 중 어느 하나이상을 유효성분으로 포함하는 1) 피부노화 억제 또는 개선용 또는 2)피부 재생용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
상기 건강기능식품은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물 (전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제 (치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다.
그밖에 천연 과일 주스, 합성 과일 주스 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 건강기능식품 조성물은 육류, 소세지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 껌류, 아이스크림류, 스프, 음료수, 차, 기능수, 드링크제, 알코올 및 비타민 복합제 중 어느 하나의 형태일 수 있다.
또한, 상기 건강기능식품은 식품첨가물을 추가로 포함할 수 있으며, "식품첨가물"로서의 적합 여부는 다른 규정이 없는 한 식품의약품안전청에 승인된 식품첨가물공전의 총칙 및 일반 시험법 등에 따라 해당 품목에 관한 규격 및 기준에 의하여 판정한다.
상기 "식품첨가물공전"에 수재된 품목으로 예를 들어, 케톤류, 글리신, 구연산칼륨, 니코틴산, 계피산 등의 화학적 합성품, 감색소, 감초추출물, 결정셀룰로오스, 고랭색소, 구아검 등의 천연첨가물, L-글루타민산나트륨 제제, 면류 첨가 알칼리제, 보존료제제, 타르색소 제제 등의 혼합 제제류 등을 들 수 있다.
이때, 건강기능식품을 제조하는 과정에서 식품에 첨가되는 유효성분은 필요에 따라 그 함량을 적절히 가감할 수 있으며, 바람직하게는 식품 100 중량부에 1 중량부 내지 90 중량부 포함되도록 첨가될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 상기 배양액 중 어느 하나이상을 유효성분으로 포함하는 1) 피부노화 억제 또는 개선용 또는 2)피부 재생용 화장료 조성물을 제공한다.
본 발명의 화장료 조성물은 그 제형에 있어서 특별히 한정되는 바가 없으며, 예를 들면, 유연화장수, 수렴화장수, 영양화장수, 영양크림, 마사지크림, 에센스, 아이크림, 아이에센스, 클렌징크림, 클렌징폼, 클렌징워터, 팩, 파우더, 바디로션, 바디크림, 바디오일 및 바디에센스 등의 화장품으로 제형화가 될 수 있고 피부에 바르는 형태 또는 마이크로 니들 등을 이용하여, 피부 내부로 흡수되는 형태로 적용될 수도 있다.
본 발명의 화장료 조성물에서, 약제학상 또는 화장품 공전상 허용되는 담체로는 그의 제형에 따라 다르나, 바셀린, 유동 파라핀, 겔화 탄화수소(별명: 플라스티베이스)등의 탄화수소류; 중쇄지방산 트리글리세라이드, 돈지, 하드 팻트, 카카오지 등의 동식물성 오일; 세탄올, 스테아릴알코올, 스테아린산, 팔미틴산이소프로필 등의 고급지방산 알코올 및 지방산 및 그의 에스테르류; 마크로골(폴리에틸렌글리콜), 1,3-부틸렌글리콜, 글리세롤, 젤라틴, 백당, 당알코올 등의 수용성 기제; 글리세린 지방산에스테르, 스테아린산폴리옥실, 폴리옥시에틸렌경화 피마자유 등의 유화제; 아크릴산에스테르, 알긴산나트륨 등의 점착제; 액화석유가스, 이산화탄소 등의 분사제; 파라옥시벤조산에스테르류 등의 방부제 등을 들 수 있으며, 본 발명의 외용제는 이들을 사용하여 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다. 또한, 이들 이외에도 안정제, 향료, 착색제, pH 조정제, 희석제, 계면활성제, 보존제, 항산화제 등을 필요에 따라 배합할 수도 있다. 본 발명의 외용제의 사용은 통상의 방법에 의해 국소창상부에 도포 될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예 등은 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예 등에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예 등은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[ 실시예 1] YPD -100 합성 및 구조 확인(NMR)
갈산 (Gallic acid; 340.24 mg, 2 mmole)을 정확히 재고 100 ml 3구 플라스크에 넣은 후 THF 10 ml를 첨가하여 완전히 녹였다. 이 용액에 천천히 교반하면서 SOCl2 2.38g (20 mmole)을 드롭핑 깔때기 (dropping funnel)를 이용하여 조금씩 첨가 후 60 내지 70 ℃에서 1시간 이상 반응 시킨 다음 실온으로 온도를 낮췄다. 여기에다 2-(4-(1-하이드록시프로판-2-일)페닐)이소인돌린-1-온 (2-(4-(1-hydroxypropan-2-yl)phenyl)isoindolin-1-one; YPD-01, 534.6 mg, 2mmole)과 Et3N (Triethyl amine) 303.6 mg (3 mmole)이 혼합된 THF 용액 10 ml를 천천히 첨가 하고, 반응온도를 다시 60 내지 70 ℃로 올린 다음 1시간 동안 반응 시켰다. 반응 완료 후, 반응액을 250 ml 1구 둥근 플라스크에 옮기고, 용매을 감압 하에서 최대한 제거한 다음 물과 EA (Etyhl acetate)로 추출했다. (물 30 ml + EA 30 ml 첨가하여 분별깔때기에 넣고 추출한 다음 물층을 다시 EA 30ml로 1회 더 추출) 추출한 유기층을 500 ml 비이커에 모아서 MgSO4 (마그네슘설페이트)을 첨가하여 여액의 물을 제거한 다음 필터하여고 용매 (EA)을 감압 하에서 제거했다. 생성된 crude 고체를 아세토나이트릴과 물의 혼합액으로 재결정하여 순수한 생성물을 획득하였다. 획득한 고체는 CDCl3에 녹여 Bruker 사의 400MHz NMR (model, Avance III)를 이용하여 구조 분석을 하였다.
그 결과, 도 1b와 같이, NMR을 이용한 구조분석 결과 1H NMR: δ 1.46 (3H, d, J= 6.7 Hz), 2.98-3.13 (1H, h, J= 6.7 Hz), 4.22-4.23 (2H, 4.22 (d, J= 6.7 Hz), 4.23 (d, J= 6.7 Hz)), 4.82-4.84 (2H, 4.82 (d, J= 13.9 Hz), 4.84 (d, J= 13.9 Hz)), 7.26 (2H, ddd, J= 8.1, 1.7, 0.5 Hz), 7.26-7.57 (7H, 7.26 (d, J= 2.7 Hz), 7.49 (ddd, J= 8.1, 1.3, 0.5 Hz), 7.50 (ddd, J= 8.1, 7.3, 1.3 Hz), 7.59 (ddd, J= 8.1, 1.4, 0.5 Hz), 7.62 (ddd, J= 8.1, 7.3, 1.3 Hz)), 7.92 (1H, ddd, J= 8.1, 1.3, 0.5 Hz)의 스펙스럼을 얻어 YPD-100의 구조와 일치함을 확인하였다.
[ 실시예 2] 줄기세포 배양
세포바이오에서 구매한 동결보존된 줄기세포 (지방유래 줄기세포; Adipose derived Mesenchymal Stem Cell, CB-IRB-AT-120221)를 37 ℃가 유지된 워터 배스(Water Bath; 항온수조)에서 빠르게 해동시켰다. 세포 해동 이후, 피펫을 활용해 50 ml 코니칼 튜브 (Conical Tube)에 DMEM Low 배지 (P/S 1%(penicillin-streptomycin) 및 FBS (Fetal Bovine Serum) 10%가 포함)와 함께 넣었다. 이후, 원심분리기 (Centrifuge)를 활용해, 원심분리를 진행했다 (1,000 rpm , 3 min). 원심분리 이후, 동결보존액이 포함된 상등액 (Supernatant)을 제거했다. 20 ml의 배지를 첨가한 후, 세포를 피펫팅 (pipeting)하고, 셀 카운팅 (Cell Counting)을 진행했다. 20 μL의 세포가 들어있는 배지와 20 μL의 트립판 블루 (Tryphan Blue)를 첨가했다. 이후, 혼합된 용액 10 μL를 헤모사이토미터 (Hemocytometer)에 넣고, 카운팅을 진행했다.
[ 실시예 3] 줄기세포 노화모델 확인
상기 실시예 2의 해동시킨 줄기세포를 96 웰플레이트에 Well 당, 10,000개 시딩을 진행했다. 줄기세포는 DPBS (Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline)를 이용해 2번 세척을 진행했다. 이후, Serum Free 배양액과 함께 H2O2 용액(0 내지 400 μM)을 함께 2시간동안 처리했다. 24시간 이후에 웰당 1/10 부피의 CCK-8 용액을 넣었다. 1 내지 4시간 이후, Microplate Reader기로 CCK Assay를 진행했다.
줄기세포에 과산화 수소 처리 후에 도립현미경(Nikon ECLIPSE Ts2)을 통해 세포 성상을 확인했고, 그 결과, 도 2a에 따를 때, H2O2 처리 후 2시간 후에 산화적 스트레스로 세포 노화가 유도되는 것을 확인했다.
산화적 손상에 대한 줄기세포의 생존률을 CCK assay를 통해 확인했고, 그 결과, 도 2b 에 따를 때, 200 μM부터 생존율이 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 도 2c는 산화적 손상에 의한 세포가 노화된 것을 Senescence β-Galactosidase Staining을 통해 확인했다.
[ 실시예 4] 줄기세포 노화 억제능 실험
상기 실시의 예3의 결과를 이용하여 H2O2 용액 200μM가 처리된 줄기세포노화모델을 이용하여 세포 노화억제측정시험을 하였다.
줄기세포를 6웰 플레이트에 웰 당 30,000개 시딩하고 H2O2 처리 당일 세포에 DPBS (Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline)를 이용해 2번 세척을 진행했다. 이후, Serum Free 배양액과 함께 H2O2 용액(200 μM)을 함께 2시간동안 처리했다. 이후, YPD-100, 인 2-(4-(1-하이드록시프로판-2-일)페닐)-이소인돌린-1,3-디온 (이하, YPD-21라함), 인도프로펜 그리고 대조군인 레스베라트롤 (도 3a)을 각각 1 μM처리하였고, 72시간 배양을 진행했다. 그 후, 배양액 내 줄기세포를 배지로부터 제거한 후, 6웰 기준 2 ml로 각각 DPBS를 이용해서 세척했다. 그 후, 1X Fix Solution (4 % PFA(paraformaldehyde))를 넣고, 상온에서 10-15분을 대기하고, DPBS를 이용해서 세척했다. 그 후, PBS를 제거하고, 웰당 1 ml의 베타-갈락토시다제 (Beta-galactosidase) 용액을 넣었다. 37 ℃ 드라이 오븐에 OV (Over Night)으로 놓아뒀다. 베타-갈락토시다제가 플레이트에 있는 동안, 도립현미경 (Nikon ECLIPSE Ts2)을 통해 푸르게 염색된 세포를 체크했다. 한 플레이트당 200X 배율로 사진을 Random하게 여러장 (5-10장) 찍어서 처리 물질당 각각 3개의 플레이트에 대해서 노화 여부를 통계 처리했다 (n=3).
그 결과, 도 3b에 따를 때, YPD-100을 처리했을 때가 9.10%로 다른 화합물을 처리했을 경우 (YPD-21: 25.48 %, 인도프로펜: 10.19% 및 레스베라트롤: 14.83 %)보다 더 우수한 결과를 유도함을 확인했다.
[ 실시예 5] 세포독성 시험
상기 실시예 4에서 인도프로펜과 YPD-100이 각각 10.19% 및 9.10%로 노화 억제 수준이 근소하게 차이나기 때문에 인도프로펜과 YPD-100 물질이 농도 및 시간 별 세포독성정도가 있는지 여부를 추가적으로 실험했다. 약물 투여 전 96 웰플레이트에 줄기세포를 웰 당, 10,000개 시딩 진행했다. 24시간 뒤 약물 및 농도별 독성 실험 진행하여, CCK assay로 확인했다.
그 결과, 도 4에 따를 때, 1일차에는 크게 차이가 없었으나, 3일차에서는 인도프로펜 50 내지 100 μM에서 더 많은 독성을 보이는 것을 확인했고, 세포 독성 및 노화 억제가 YPD-100에서 가장 우수한 것으로 확인했다.
[ 실시예 6] YPD -100의 최적의 농도 확인
상기 실시예 3과 같은 실험 방식으로 진행하되, H2O2 처리 후, YPD-100을 추가로 농도별 (0.5 내지 2.0 μM)로 처리하여, YPD-100의 줄기세포노화억제를 위한 최적의 농도를 확인하였다.
그 결과, 도 5에 따를 때, 0.5 및 1.0 μM로 처리했을 때, 줄기세포노화 억제효과가 있으면서, 더 우수한 세포생존율도 확인했다.
[ 실시예 7] 노화된 줄기세포에 YPD -100 처리 시 미토콘드리아 활성 확인
(1) OCR &ECAR assay
실시간 세포 대사측정 (OCR&ECAR)을 위하여 XF analyzer를 사용였다. 대사측정은 미토콘드리아 기능을 억제하는 FCCP (1 μM), Oligomycin (2 μM), Rotenone (0.5 μM), Antimycin (0.5 μM)를 사용하여 실험군과 대조군 사이의 약물 반응성을 관찰함으로써 분석하였다. 상기 실시예 3과 같은 실험 방식으로 진행하되, H2O2 처리 후, YPD-100을 1μM로 처리한 후, XF analyzer 전용 96웰 플레이트에서 72시간 뒤 세포배양 후, 분석 1시간 전에 Pyuvate 1 mM, Glucose 10 mM, Glutamine 2 mM이 모두 첨가된 XF DMEM medium, pH 7.4 배지로 교체한 뒤, 1시간 동안 37 ℃ 배양기에서 CO2공급 없이 두었다. 최초 OCR 및 ECAR 비율은 약물 전달 포트를 통해 3-4 회 측정하여 OCR은 pmol/분 단위로, ECAR은 mpH/분 단위로 기록하여 기준선을 확보하였다. 그런 다음 분석 카트리지의 약물 전달 포트에 미리 로드된 상기 약물들을 각 웰의 배지에 순차적으로 공압식으로 주입하였다. XF analyzer 기기는 액체배지를 부드럽게 혼합한 후 2-5분 동안 OCR 및 ECAR 3-4회 측정하여 기록하였다.
그 결과, 도 6a에 ECAR의 데이터에 따르면 정상군(control)에 비해서 H2O2가 처리된 노화모델에서는 해당작용 (glycolysis) 및 해당 용량 (glycolytic capacity)이 낮아지나 YPD-100을 처리한 군에서는 해당작용 (glycolysis) 및 해당 용량 (glycolytic capacity)이 증가하는 경향을 보이며 세포 노화의 억제를 보이는 것으로 조사되었다. 또한 도 6a의 OCR 데이터에 control에 비해서 H2O2가 처리된 노화 모델에서는 ATP-linked 호흡 (repiration)과 최대 호흡용량 (maximal respitory capacity)이 낮아지는 미토콘드리아에서 에너지를 생산하는 산화적 인산화 (oxidative phosphorylation)가 줄어드는 경향을 보이고 있으나, YPD-100을 처리한 군에서는 control 보다 증가되는 미토콘드리아 산화적 인산화 (oxidative phosphorylation)가 증가되는 것을 확인했다.
(2) 미토콘드리아 표현형 이미징 분석
상기 실시예 3과 같은 실험 방식으로 진행하되, H2O2 처리 후, YPD-100을 1 μM로 처리한 후, 48시간 뒤 세포배양 후, 30분간 MitoTracker Deep Red를 1 μM 농도로 첨가하여 미토콘드리아를 염색하였다. 그리고 공초점 현미경 (Ziess LSM780)을 사용하여 400배 배율에서 이미지를 얻어서 분석하였다.
그 결과, 도 6b에 따를 때, 정상군(control)에 비해서 H2O2 처리 된 노화 줄기세포 모델에서는 미토콘드리아의 개수보다 낮은 것으로 조사되었고, 노화 줄기세포 모델에서 YPD-100을 처리한 군에서는 mitocondria biogenesis가 일어나 control과 비슷하거나 높은 개수의 미토콘드리아가 검출되었다.
따라서, ECAR&OCR 그리고 Mitotracker의 미토콘드리아 염색의 결과로서 YPD-100은 노화된 줄기세포 모델에서 미토콘드리아 활성을 나타내는 것을 확인했다.
[ 실시예 8] 노화된 줄기세포에 YPD -100 처리시 항산화 mRNA 분석
(1) RNA 추출
Tri-reagent 1 mL로 상기 실시예 3과 같은 실험 방식으로 진행된 세포를 녹여 마이크로튜브 (microtube)로 옮겼다. 클로로폼 (Chloroform) 200 μL씩 넣어 주고, 인버트 웰 (invert well; 30 내지 50회) 하고, 인큐베이터에 4 ℃, 15 분 동안 배양했다. 그 후, 원심분리기로 13000 rpm, 4 ℃, 15분의 조건으로 원심분리하여, 그 상층액을 새로운 튜브에 잘 옮겼다. 동량의 이소프로파놀 (isopropanol)을 넣어 주고, 다시 인버트 웰 (invert well; 30 내지 50회) 하고, 인큐베이터에 4 ℃, 15 분 동안 배양한 후, 원심분리기로 13000 rpm, 4 ℃, 15분의 조건으로 원심분리하였다. 그 상층액을 버리고, 70 % 에탄올 1 mL을 넣었다. 또 다시, 원심분리기로 13000 rpm, 4 ℃, 15분의 조건으로 원심분리한 후, 상층액을 석션하고, 5분 내로 자연건조 시켰다. 그 후, DEPC (Diethyl Pyrocarbonate)를 20 μL씩 넣어 주고, 인큐베이터에 60 ℃, 15 분 동안 배양하고, 분광 광도계 (Spectrophotometer)로 정량했다.
(2) 역전사효소중합효소연쇄반응을 통한 cDNA 합성
20 μL 반응기준, Oligo dT (혹은random primer) 1 μL와 10mM dNTP mix (각각 2.5 mM) 1 μL 씩을 계산하여 미리 섞어두었다. 그 후, 2 μL씩 PCR 튜브에 넣어 줬다. 상기 추출하여 정량한 RNA를 양에 따라 DEPC로 총 11 μL가 되도록 계산하여 PCR 튜브에 넣고, 인큐베이터에 65 ℃, 5 분 동안 배양하고, 바로 4℃, 냉장실에서 식혀줬다.
5X SSIV buffer 4 μL, 0.1M DTT 1 μL, RNase 억제제 1 μL, SuperScript IV 1 μL 씩 계산하여 미리 혼합물을 만들어 뒀다. 상기 배양 후 식혀둔 튜브에 상기 혼합물을 각각 7 μL씩 넣고, 인큐베이터에 52 ℃, 10분 동안 배양하고, 다시 인큐베이터에 80 ℃, 10분 동안 배양하고, 4 ℃로 식혀 cDNA 합성을 하였다.
(3) PCR 반응
20μL 반응기준, 표 1에서 각각의 forward primer 1 μL와 rever mix (각각 2.5mM) 1 μL, D.W 7 μL을 계산하여 미리 섞어 뒀다.
Superoxide dismutase (SOD) fwd TGG GGA CAA TAC ACA AGG CTG T
Superoxide dismutase (SOD) rev TTT CCA CCT TTG CCC AAG TCA
Catalase fwd CCT CCT CGT TCA GGA TGT GGT T
Catalase rev CGG GTC ACG AAC TGT GTC AG
Glutathione peroxidase (GPx) fwd CCG GGA CTA CAC CGA GAT GAA
Glutathione peroxidase (GPx) rev CAC CAG GTC GGA CGT ACT TGA G
그 후, 9 μL씩 PCR 프리믹스 튜브에 넣어준다. 상기 합성한 cDNA를 1 μL씩 튜브에 각각 넣어주고, PCR 기기에서 반응시켰다.
1~2% 아가로스 겔 (agarose gel)을 만들었다. Gel 케스트와 comb을 준비했다. 삼각플라스크에 아가로스 2g를 넣고, TAE 버퍼 100 mL을 넣고 흔들어 줬다. 그 후, 랩으로 입구를 막고 구멍을 뚫어주고, 전자렌지를 돌려 아가로스를 녹였다. 20000x GelRed를 5 μL 넣고, 살살 흔들어 섞어줬다. 준비한 상기 케스트에 녹인 아가로스를 골고루 넣어주고 그 후, Comb를 넣었다.
상기 PCR 반응이 끝난 후, 굳은 겔을 전기영동장치에 올리고, 5 μl씩 로딩하고 전기영동법을 활용했다 (100V, 20 분). 그 후, LAS에서 확인했다.
(4) 결과
SOD는 과산화물음이온 (superoxide anion)을 H2O2와 O2로 전환시키고, H2O2는 다시 GPx와 CAT (catalase)에 의해 H2O로 전환됨으로써 SOD, CAT 및 GPx는 활성산소의 독성으로부터 생체를 보호하는데 매우 중요한 역할을 하는 효소로, 도 7에 따를 때, SOD 활성도는 H2O2를 처리한 군이 정상군 (control)에 비하여 0.85배 감소하였으며, H2O2에 YPD-100을 함께 처리한 군의 정상군 (control)과 비슷한 결과 (0.98배)를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. CAT 활성도에서는 H2O2를 처리한 군이 정상군에 비해 약 0.57배 감소하였으며, H2O2에 YPD-100을 함께 처리한 군의 정상군 (control)과 비슷한 결과 (0.82배)를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. GPx활성도는 H2O2를 처리한 군이 정상군에 비해 약 0.85배 감소하였으며, H2O2에 YPD-100을 함께 처리한 군의 정상군 (control)과 비슷한 결과 (1.22배)를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 항산화 효소의 활성이 노화 줄기세포 모델에서는 감소 되었으나, YPD-100을 처리한 후에는 항산화 효소의 활성이 정상군(control)과 거의 비슷하게 회복되는 것을 확인했다.
[ 실시예 9] 노화된 줄기세포에 YPD -100 처리 시 과량의 오토파지 확인
상기 실시예 3과 같은 실험 방식으로 진행하되, H2O2 처리 후, YPD-100을 1μM로 처리한 후, 72시간 뒤 세포를 채취 (harvest)한 후, Protein Extraction Solution (PRO-PREP™ Protein Extraction Solution , Intron)을 통해 세포를 파쇄한 후, BCA Assay (Pierce™ BCA Protein Assay Kit)를 통해 단백질량을 측정하였다. 이후, 10% SDS-page로서 단백질을 분리하여 p62 antibody(Abcam, ab91526)와 12% SDS-page로서 단백질을 분리하여 LC3B antibody(Abcam, ab48394)를 사용하여 웨스턴블롯을 진행하여 각각의 단백질을 검출하였다. 검출된 단백질세기로서 발현량을 비교 정량하였다.
줄기세포에 H2O2를 처리하여 노화 모델에서는 과량의 오토파지(autophagy)가 일어나 세포 사멸(apoptosis)에 이르는데, 이는 도 8의 p62와 LC3B의 증가(오토파지활성)를 나타내는 것과 일치하며, 노화된 줄기세포에 YPD-100을 처리하였을 때에는 control과 같이 오포파지가 감소하는 것을 확인했다. 이는 YPD-100이 과활성된 오토파지를 조절하여 세포 사멸을 막는 것을 알 수 있었다.
[ 실시예 10] 줄기세포 배양액에 남아 있는 YPD -100 검출
세포바이오에서 구입한 지방줄기세포를 3회 또는 4회 계대 배양한 후에 DMEM/Low (welgene), 10 % FBS (welgene)를 첨가하여 추가적으로 배양하였다. 세포해동 후, 배양과정 중 YPD-100을 1 μM처리하여 배양을 진행하였고, 밀집도 (confluency)가 70 내지 80%가 되면, 배양 배지를 phenol-red free Low DMEM (welgene)으로 교체하여 48 내지 72시간 동안 배양하는 과정에서 지방줄기세포 배양액을 수득하였다 (MSC CM ; Mesenchymal Stem Cell Conditioned Medium 및 YPD-100 MSC CM ; YPD-100 pretreatment Mesenchymal Stem Cell Conditioned Medium). 단백질과 같은 고분자물질 물질들을 제거하기 위하여 줄기세포 배양액을 Spin-X concentrator를 활용해, 작은 Size 단백질 컷오프를 진행하였고, HPLC-DAD(280nm)에서 잔류 YPD-100이 있는지 3회 확인했다 (도 9a). YPD-100의 분자량은 419.43Da으로 1 μM을 ppm으로 환산하면, 약 0.419 ppm으로서 검출한계가 0.2 ppm인 HPLC-UV로서 검출 가능하며, 그 결과 표 2 및 도 9b에 따를 때, 검출이 안된 것으로 보아 줄기세포 배양액에는 YPD-100이 잔류하지 않음을 확인할 수 있었다.
[ 실시예 11] YPD -100을 처리한 줄기세포 배양액의 Proliferation 평가
Promocell에서 구매한 인간유래 섬유아세포 (NHDF) & AddexBio에서 구매한 인간유래 각질형성세포 (Hacat)를 37 ℃가 유지된 항온수조 (Water Bath)에서 빠르게 해동한 후, 카운팅을 진행했다. 배양액 처리 전 96 웰플레이트에 웰당, 섬유아세포 (NHDF) 5*103개, 각질형성세포 (Hacat) 1*104개를 시딩했다. 24시간 뒤 YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액을 다양한 조건(0, 10, 30, 50 및 100%)에 따라, Proliferation 평가를 CCK Assay를 통해 진행하였다.
그 결과, 도 10에 따를 때, 인간 표피세포 및 인간 진피 섬유아세포에 YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액 (YPD-100 MSC CM)의 농도에 따라 증식률이 증가하였으며, 이는 YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액이 인간 표피세포 및 진피 섬유아세포의 증식을 촉진시키는 우수한 기능성을 가지는 것을 알 수 있었다.
[ 실시예 12] YPD -100을 처리한 줄기세포 배양액의 사이토카인 어레이
RayBio Human Cyokine/Growth Factor Antibody (RayBiotech, Noncross, GA, USA)를 사용하여, YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액 (YPD-100 MSC CM)과 처리하지 않은 줄기세포 배양액 (MSC CM)의 성분을 비교 확인하였다. RayBio® Human Cytokine Antibody Array G-Series 100 (RayBio® Human Cytokine Antibody G6 & G7 Glass Slide가 함께 포함되어 있음) 슬라이드 (slide)를 상온에서 30분 동안 블로킹 버퍼에서 인큐베이션시킨 후, YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액을 상온에서 2시간 동안 처리하였다. 이후 슬라이드를 5번 세척한 후, 비오틴-결합 (biotin-conjugated) 항체를 2시간 동안 상온에서 처리하고 세척한 후, Streptavidin-Fluor을 첨가하였다. 2시간 경과 이후 슬라이드를 세척 후, 레이져 스캐너 (laser scanner)로 배양액의 성분을 확인하였다. 그리고 string software (in silico, https://string-db.org)를 이용하여 protein association network의 결과를 확인했다.
그 결과, 도 11에 따를 때, YPD-100 처리한 줄기세포 배양액에는 다양한 성장인자, 사이토카인 등을 다수 포함하고 있는 것을 확인되었다. 검출된 물질은 TIMP1, TIMP2, TNFRSF11B, IGFBP6, CXCL12, BMP4, ANG, LEP, CCL3, FGF6, OSM, CXCL5, BDNF, MIF, TNFRSF1A, PDGFB, ANGPT2, FGF9, FGF2, IGFBP3, CXCL11, PLAUR, CCL27, Fas, VEGFA, CCL25, CCL13, NTF3, HGF 및 IL1RL1으로, String software로 검출된 성분의 세포내외위치 (cellular component) 분석을 실시하였다. IGFBP6와 IGFBP3은 IGFBP (insulin-like growth factor binding protein complex)로 검출되었고 (red), PDGFB, TIMP1, VEGFA, 그리고 HGF은 혈소판 알파 그래뉼 루멘 (platelet alpha granule lumen)의 역할을 하는 것으로 나타났으며 (blue), ANG 및 TIMP1은 기저막 (basement membrane)인 것을 확인했다 (green). 또한 TIMP2, PDGFB, TIMP1. HGF, VEGFA 및 MIF는 분비성 그래뉼 루멘 (secretory granule lumen)으로 조사되었고 (purple), PFGFB, TIMP2, ANG, TIMP1, CXCL12 및 FGF9은 콜라겐을 포함하는 세포외 기질 (collagen-containing extracellular matrix)로 구성되는 것으로 검출되었다 (yellow). 결론적으로 YPD-100를 처리한 줄기세포 배양액은 피부 재생 및 피부 노화 방지에 관여하는 콜라겐 생성을 촉진하는 단백질들을 특이적으로 함유하는 것으로 조사되어 우수한 기능성을 가지는 것을 확인되었다.
[ 실시예 13] YPD -100을 처리한 상처치료 효과 확인
섬유아세포 (Fibroblast Cell)를 24 웰플레이트에 2×105 cells/1mL/Well로 플레이팅 한 후, 24시간 동안 적응시켰다. 세포가 웰에 90% 이상 (Starvation 과정 중에도 세포 증식하므로) 컨플루언트 (confluent)하게 증식했는지 확인했다. 그런 다음배지 (Media)를 전부 석션 (suction)하여 제거하고, DPBS로 1 mL/Well로 2회 세척했다. DPBS 제거 후, FBS가 첨가되지 않은 기본 배지 (basal Media)로 1 mL씩 처리한 후, 다시 24시간 동안 배양했다. 섬유아세포가 100% 컨플루언트하게 찼는지 확인 후, 피펫팁 (pipette tip)을 이용하여 세포가 붙어있는 바닥을 스크레치를 내줬다. 결핍 배지 (Starvation media)를 석션 (suction)하여 제거하고, PBS로 1 mL/Well로 2회 이상 세척하여 떨어져 나간 세포 및 배지 (media)를 제거했다. DPBS 제거 후, 샘플을 각각 1 mL/Well 처리했다. 도립현미경(Nikon ECLIPSE Ts2)을 이용하여 웰의 중앙 부분을 사진 촬영했다. 그 후 YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액(YPD-100 MSC CM)을 0, 30 및 50% 및 줄기세포 배양액 MSC CM 50%를 기본 배지 (basal Media)과 함께 처리했다. 0 ,24, 48시간 후, 샘플을 걷어내고, PBS로 세척 한 후, 4% PFA (Paraformaldehyde) 300 uL/Well 로 고정한 후, 최대한 동일한 위치를 현미경을 이용해 사진 촬영(hkbasic)했다. 이후, 프로그램(imagej)의 이용하여 면적을 측정했다.
그 결과, 도 12에 따를 때, 대조군의 줄기세포 배양액 보다 YPD-100이 처리된 줄기세포 배양액을 사용하였을 때 다소 더 높은 치료 효과가 있는 것을 확인했다. 이는 상기 실시예 12와 13에서 나타난 결과에서 보는 바와 같이 YPD-100을 처리한 줄기세포 배양액이 섬유아세포의 증식률을 증가시키고, 더 많이 함유하고 있는 성장인자, 사이토카인 등으로 인하여 상처 치유 효과가 더 높다는 것을 알 수 있었다.
[ 실시예 14] YPD -100을 처리한 콜라겐 유전자의 발현량 분석
배양된 섬유아세포 (NHDF)를 채취를 한 후, 세포배양접시 (cell culture dish)에 분주하였다. 37 ℃, 5 % CO2 인큐베이터에서 24 시간 배양하였다. 배양완료 후, 각 웰의 배양액을 제거한 후, 각 처리농도 별로 시험물질 (Control CM, YPD-100 CM, Ascorbic Acid(AA))을 처리하였다. 각 시험물질 및 양성물질이 처리 된 플레이트는 37 ℃, 5 % CO2 인큐베이터에서 48 시간동안 배양하였다. 각각 시험물질을 처리한 세포에서 RNA 를 추출한 후 정량하였다. RNA에 oligo(dT) primer(표 3)를 사용하여 COL3A1, MMP-1 및 Col type1 의 cDNA 를 합성하였다. Realtime PCR을 이용하여 증폭시켰다. 그 후, Relative mRNA 발현 수준을 확인하였다.
그 결과, 도 13에 따를 때, YPD-100 처리한 줄기세포 배양액 (YPD-100 MSC CM)이 음성 대조군 및 줄기세포 배양액 (MSC CM)을 처리한 경우와 비교하여 콜라겐 유전자 COL1A1 및 COL3A1의 발현량이 양성대조군 (AA (L-ascorbic acid) 50 μg/mL)과 유사하게 크게 증가한 것을 확인하였다, 또한 MMP1의 활성의 경우 음성 대조군 및 Control 줄기세포 배양액, 양성대조군 보다 크게 감소하는 것을 확인하였다. 이는 상기 실시예 13에서 나타난 결과와 같이, YPD-100이 처리된 줄기세포 배양액은 콜라겐 합성을 증진시킨다는 것을 확인했다.
[ 실시예 15] 노화된 줄기세포에 YPD -100 처리시 신호 경로 ( YPD -100 signal pathway) 확인
(1) NAD + / NADH assay
상기 실시예 2의 해동시킨 줄기세포를 96 웰플레이트에 Well 당, 5,000개 시딩을 진행했다. 하루 뒤, H2O2 처리하고, 바로 YPD-100을 함께 처리하여 세포 배양을 진행했다. NAD+/NADH의 측정은 Cayman사의 NAD/NADH Cell-Based Assay Kit (600480)를 사용하였다. 상기 줄기세포 배양 후, 배양 배지를 제거하고, 남은 줄기 세포를 120 μl Assay buffer로 세척했다. 그 후, 96 웰플레이트를 500 g, 5분간 원심분리를 진행했다. 이후 Assay Buffer를 제거했다. 이후, 110 μl의 Permeabilization Buffer를 넣었다. 30분간 실온에서 Orbital Shaker를 이용해 흔들어 줬다. 이후, 플레이트를 1,000 g (실온)에서 10분간 원심분리를 진행했다. 새로운 clear bottom 96웰플레이트에 100 μl씩 diluted NAD+ Standard를 옮겨줬다. 상기 10분간 원심분리한 샘플의 상층액을 각각 100 μl씩 새로운 플레이트로 옮겼다. 이후, 100 μl의 Reaction Solution을 각각 넣었다. 실온에서 Orbital Shaker를 이용해 90분간 흔들어줬다. 이후, Microplate reader를 활용해 450 nm 파장에서 흡광도를 측정했다.
(2) 웨스턴블롯
상기 실시예 3과 같은 실험 방식으로 진행하되, H2O2 처리 후, YPD-100을 1μM로 처리한 후, 72시간 뒤 세포를 채취 (harvest)한 후, Protein Extraction Solution (PRO-PREP™ Protein Extraction Solution , Intron)을 통해 세포를 파쇄한 후, BCA Assay(Pierce™ BCA Protein Assay Kit)를 통해 단백질량을 측정하였다. 이후, 8% SDS-page로서 단백질을 분리하여 PGC-1α antibody (Novus, NB100-60955) 그리고 10% SDS-page로서 단백질을 분리하여 sirt1(Novus, NBP1-49540), tfam(Novus, NBP1-71648), nrf-1(Abcam,ab34682), nrf-2(Novus,NBP1-32822)를 이용하여 웨스턴블롯을 진행하여 각각의 단백질을 검출하였다. 검출된 단백질세기로서 발현량을 비교 정량하였다.
(3) 결과
상기 실시예 15의 (1)과 (2)의 결과를 각각 도 14a와 14b에 나타내었다. 도 14a에서 보는 바와 같이, H2O2 로서 노화가 유도된 군에서는 intracellular NAD+ level 측정값이 1 Day 및 3 Day에서 control보다 매우 낮게 측정되으나, 노화가 유도된 모델에 YPD-100을 처리한 군에서는 1 day에서 조금씩 intracellular NAD+ level값이 증가하여, 3 Day에서 control과 거의 같은 수준으로 회복되는 것을 확인했다. 이 intracellular NAD+ 증가는 도 14b에서 보는 바와 같이 sit1의 단백질을 증가시키고, 이는 하위 signal pathway인 PGC-1α를 활성화 시키며, 이 PGC-1α의 활성화로 인하여 도 14b와 같이 nrf-1/tfam을 활성화하여 미코콘드리아 biogenesis를 일으키고, nrf-2를 활성화하여 항산화 물질들의 분비를 촉진시키는 것으로 조사되었다. 이는 도 6a, 도 6b 및 도 7의 결과와 일치하는 것으로서 YPD-100은 NAD+/sit1/PGC-1α 및 PGC-1α하위 시그널 pathway로서 작용하는 것을 알 수 있었다.
이상의 도 1에서 도 14의 결과로서, 신규 화합물인 YPD-100은 NAD+/sit1/PGC-1α 및 PGC-1α하위 시그널 pathway로서 미토콘드리아 바이오제네시스 (biogenesis)를 활성화하고, 항산화 물질 분비를 촉진시키며, 오토파지를 정상화 하여 사용된 물질 중에서 가장 높게 줄기세포의 노화를 억제하는 것으로 조사되었다. 그리고 줄기세포 노화 억제 배양액은 인간 표피세포 및 진피 섬유아세포의 증식을 촉진시키고, 성장인자, 사이토카인 등을 다수 포함하고 있는 것을 확인하였으며, 상처 치유 기능이 높으며, 높은 콜라겐합성을 유도하는 높은 기능성을 포함하는 것을 알 수 있었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 1]

    상기 화학식 1에서,
    R1 내지 R3은 각각 같거나 다를 수 있으며, 수소, 하이드록시, (C1-C5)알킬 및 (C1-C5)알콕시 중 하나임.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1에서 R1 내지 R3은 하이드록시인 것을 특징으로 하는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물은 2-(4-(1-옥소아이소인돌린-2-일)페닐)프로필 3,4,5-트리하이드로벤조에이트 (2-(4-(1-oxoisoindolin-2-yl)phenyl)propyl 3,4,5-trihydroxybenzoate)인 것을 특징으로 하는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  4. 청구항 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 줄기세포 배양용 배지 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 줄기세포의 증식, 분화 촉진 또는 노화 억제하는 것을 특징으로 하는 배지 조성물.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 줄기세포는 중간엽줄기세포인 것을 특징으로 하는 배지 조성물.
  7. 청구항 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 줄기세포 기능강화용 시약 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 기능강화는 줄기세포의 증식, 분화 촉진 또는 노화 억제하는 것을 특징으로 하는 시약 조성물.
  9. 청구항 4의 배지 조성물에 의해 배양된 줄기세포 배양액.
  10. 삭제
  11. 청구항 1의 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 청구항 9의 배양액 중 하나이상을 유효성분으로 포함하는 상처 개선용 건강기능식품 조성물.
  12. 삭제
  13. 청구항 1의 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 청구항 9의 배양액 중 하나이상을 유효성분으로 포함하는 피부 재생용 건강기능식품 조성물.
  14. 삭제
  15. 청구항 1의 화합물, 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 청구항 9의 배양액 중 하나이상을 유효성분으로 포함하는 피부 재생용 화장료 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20090312323A1 (en) * 2006-03-17 2009-12-17 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Hhs Compounds for the treatment of spinal muscular atrophy and other uses
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