KR19990040309A - Three-dimensionally regenerated artificial skin tissue and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 섬유 세포를 80-90% 성장했을 때 미토미신 C로 처리하여 배양접시에 분주하여 피더 층을 제작하는 단계, 상피와 결체조직을 핀셋으로 분리한후 상피는 0.1% 트립신/EDTA에 15분간 처리하여 원심 분리한 다음, 상피 세포를 모아 피더 층에 분주하고 배지에 의하여 70-80% 밀도에 도달할 때까지 계대 배양을 하는 단계로 이루어진 상피 세포의 일차 배양을 하는 단계; 1형 교원질을 중화 용액으로서 2.2% NaHCO3, 0.05N NaOH과 200 mmol/l HEPES로 중화하고 섬유세포와 혼합한 후 방치하여 중합을 유도하는 단계, 중합된 젤 상방에 일차 배양한 상피 세포를 분주하고 배지에서 7-10일간 배양하여 단층을 이루게 하는 단계, 상피 세포 상방의 배양액을 제거하고, 링의 외부 배양액을 진피의 높이와 같이 유지하여 상피 세포가 공기에 노출 되도록하여 7-10일간 유지해주는 단계로 이루어지는 히스토 타이픽 래프트 배양을 하는 단계; 및 젤 상부에 라미닌과 4형 교원질을 각각 도포하여 중합될때까지 30℃ 배양기에서 중합하여 기저막 성분을 제공하는 단계를 포함하는 삼차원으로 인공상피 조직을 제조하는 방법과 삼차원으로 재생된 인공상피 조직을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing a fibrous cell, which comprises culturing fibroblasts at a concentration of 80-90%, treating the cells with mitomycin C, dispensing the cells in a culture dish to prepare a feeder layer, separating the epithelium and connective tissue with tweezers, Followed by centrifugation in 0.1% trypsin / EDTA for 15 min. Subsequently, the epithelial cells were collected and dispensed into the feeder layer, and subcultured to a density of 70-80% by the medium. ; 1 type collagen was neutralized with 2.2% NaHCO 3 , 0.05N NaOH and 200 mmol / l HEPES as a neutralizing solution, mixed with fibroblasts and allowed to stand to induce polymerization, and primary cultured epithelial cells And cultured in medium for 7-10 days to form a monolayer. The culture medium above the epithelial cells was removed, and the outer culture medium of the ring was maintained at the height of the dermis to allow the epithelial cells to be exposed to the air. A step of performing histotyping raft culture comprising the steps of: And laminin and type 4 collagen are applied to the upper part of the gel and polymerization is carried out in an incubator at 30 ° C. until polymerization to provide a basement membrane component, and a three-dimensionally reproduced artificial epithelial tissue is provided do.

Description

삼차원적으로 재생된 인공 피부 조직 및 그 제조방법Three-dimensionally regenerated artificial skin tissue and its manufacturing method

본 발명은 인공 피부 조직 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 피부 세포와 기저막의 결합에 의하여 삼차원적으로 재생된 인공 피부 조직 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial skin tissue and a method for producing the same, and more particularly, to an artificial skin tissue regenerated three-dimensionally by binding of a skin cell and a basement membrane and a method for producing the same.

상피는 증식 능력이 높은 미분화 세포(stem cell) 및 전구 세포(committed precursor cel1s)로 구성된 세포군과 증식 능력이 매우 낮은 분화 세포군으로 구성되어 서로 평형 관계를 유지한다 (Lajtha LG: Stem cell concepts. Differentiation 14:23-34, 1979). 조직학적으로는 미분화 세포로 구성된 기저 세포층(basal cell layer), 증식능력이 높은 전구 세포로 구성된 기저 상층 (suprabasal cell layer), 분화가 시작되는 극세포층 (spinous cell layer), 각질이 형성되는 각화층(keratinzed layer)로 구성되며, 각 세포군은 결체 조직 상부의 기저막 (basement membrane)을 기준으로하는 극성구조 (polarizing structure)를 갖는 구조를 가진다(Wright NA: The kinetics of human epidermal cell populations in health and disease. Recent advances in dermatology. Edited by Rook A, Savin J. London, Churchill Livingston, 1980, pp317-343).The epithelium is composed of highly proliferating stem cells and committed precursor cells and an extremely low proliferating cell population (Lajtha LG: Stem cell concepts. Differentiation 14 : 23-34, 1979). Histologically, the basal cell layer composed of undifferentiated cells, the suprabasal cell layer composed of highly proliferative progenitor cells, the spinous cell layer in which differentiation begins, (keratinzed layer), and each cell group has a polarizing structure based on the basement membrane at the upper part of the connective tissue (Wright NA: The kinetics of human epidermal cell populations in health and disease Recent advances in dermatology. Edited by Rooke, Savin J. London, Churchill Livingston, 1980, pp 317-343).

형태학적으로 상피 극성의 기준이 되는 기저막은 상피 세포와 하부 결체 조직으로부터 형성되며 피리어딕 아시드 쉬프(Periodic Acid Schiff, PAS)와 은 염색(si1ver stain)을 통하여 광학 현미경으로도 관찰할 수 있다. 기저막의 전자 현미경적 미세 구조로는 상피세포 직하방의 투명층(lamina lucida), 라미나 덴사(lamina densa)가 있으며, 기저막은 상피와는 반교소체(hemidesmosome), 아래쪽 교원 섬유와는 부착 섬유(anchoring filament)로 연결된다(Timpl and Dzladek, M. Structure, development, and molecular pathology of basement membranes. Int Rev Exp Pathol 1986, 29:1-112). 최근 기저막을 구성하는 다양한 세포외 기질(extracellular matrix)이 알려져 있고, 4형 교원질(type IV collagen)은 기저막을 구성하는 것으로 주요 세포외 기질을 이루는 성분이다 (Tsilibary EC and Charonis AS. The role of the main noncollagenous domain (NCI) in type IV collagen self-assembly. J Cell Biol 1986, 103: 2467-2473). 4형 교원질 (type IV collagen)은 다른 세포외 기질, 즉 라미닌, 피브로넥틴(fibronectin) 등과 결합부위를 갖고 있어 상피와 결체조직을 연결 시켜 주는 역할을 수행한다 ( Bell E, Ivarsson B, Merrill C. Production of a tissue-like structure by contraction of collgen lattices by human fibroblast of different proliferative potential in vitro. Proc Natl Acad Sci USA 1979, 76; 1274-1279). 이와 같이 기저막은 다양하고 복잡한 구조를 가지고 있으며 이를 통해 상피의 기능과 형태학적 특징을 뒷바침하고 있다 (Lajtha LG: Stem cell concepts. Differentiation 14:23-34, 1979, Timpl and Dzladek, M. Structure, development, and molecular pathology of basement membranes. Int Rev Exp Pathol 1986, 29:1-112, Fine JD. The skin basement membrane zone. Adv Dermatol 1987, 2: 283-304).Morphologically, basal membrane, which is the basis of epithelial polarity, is formed from epithelial cells and lower connective tissues and can be observed under optical microscope through periodic acid schiff (PAS) and silver stain (si1ver stain). The electron microscopic microstructure of the basement membrane includes lamina lucida and lamina densa directly under the epithelium. The basement membrane is a hemidesmosome with the epithelium and anchoring filament with the lower collagen fibers. ) (Timpl and Dzladek, M. Structure, development, and molecular pathology of basement membranes. Int Rev Exp Pathol 1986, 29: 1-112). Recently, extracellular matrix of the basement membrane has been known, and type IV collagen is the constituent of the basal membrane and constitutes the major extracellular matrix (Tsilibary EC and Charonis AS. The role of the main noncollagenous domain (NCI) in type IV collagen self-assembly. J Cell Biol 1986, 103: 2467-2473). Type IV collagen plays a role in binding epithelium and connective tissue with other extracellular matrix, such as laminin, fibronectin, etc. (Bell E, Ivarsson B, Merrill C. Production of a tissue-like structure by contraction of collagen lattices by human fibroblast of different proliferative potential in vitro. Proc Natl Acad Sci USA 1979, 76; 1274-1279). In this way, the basement membrane has a variety of complex structures, and it supports the epithelial function and morphological characteristics (Lajtha LG: Stem cell concepts. Differentiation 14: 23-34, 1979, Timpl and Dzladek, M. Structure, development , and molecular pathology of basement membranes. Int Rev Exp Pathol 1986, 29: 1-112, Fine JD, The skin basement membrane zone, Adv Dermatol 1987, 2: 283-304).

아울러 각 상피 세포는 약 20-30 nm의 간격을 두고 밀집해 있으며 교소체(desmosome)에 의해 연결되어 견고한 구조를 형성함으로써 외부로 부터의 다양한 자극에 저항성을 갖는다. 상피 세포의 또 다른 특징 중의 하나는 세포질내에 골격구조 역할을 수행하며 "세포각질 (cytokeratin)"이라 불리는 단백질 군 (protein family)로 구성된 중간 섬유 (intermediate filament)를 갖는다는 것이다(Steinert PM, Steven AC, Roop DR. The molecular biology of intermediate filaments. Cell 1985 42: 411-419). 현재까지 세포 각질은 20여 종류의 단백 군으로 구성된다고 알려져 있고, 비교적 작은 크기의 단백질군 (CK 8, 18, 7, 17, 19)은 단순 상피나 기저 세포에 존재하고 크기가 큰 경우에는 (CK 5, 14) 중층 상피층에 존재하는 것으로 알려져 있다(Steinert PM, Steven AC, Roop DR. The molecular biology of intermediate filaments. Cell 1985, Wang 등 1985). 또한 각질 형성부에서는 CK 3, 12등이 존재하여 상피의 증식과 분화의 과정에 따라, 즉상피의 극성 분화과정에 따라 다양한 발현 양상을 보인다 (Wang E, Fishchman D, Liem RKH, Sun TT. Intermediated filament. Ann N. Y. Acad Sci 455, 1985).In addition, each epithelial cell is densely packed at a distance of about 20-30 nm and is connected to the desmosome to form a rigid structure, which is resistant to various stimuli from the outside. One of the other features of epithelial cells is the fact that they have an intermediate filament consisting of a protein family called "cytokeratin" that acts as a skeleton in the cytoplasm (Steinert PM, Steven AC , Roop DR. The molecular biology of intermediate filaments. Cell 1985 42: 411-419). To date, it has been known that cell keratin consists of more than 20 protein families, and relatively small proteins (CK 8, 18, 7, 17, 19) are present in simple epithelia or basal cells, CK 5, 14). (Steinert PM, Steven AC, Roop DR. The molecular biology of intermediate filaments. Cell 1985, Wang et al. In addition, CK 3, 12, etc. exist in the keratinized part, and various manifestations are observed according to the process of epithelial proliferation and differentiation, that is, the polar differentiation process of epithelium (Wang E, Fishchman D, Liem RKH, Sun TT. filament. Ann NY Acad Sci 455, 1985).

상피는 이상과 같은 다양한 형태학적, 구조적 특징을 통해 상피 고유의 복합적인 기능을 수행한다. 그러므로 구강 점막 상피의 생물학적 특성 평가 연구 뿐만아니라 그와 연관된 모든 연구에 있어 전술한 바와 같이 상피 극성에 기초한 복잡, 다양한 특성을 재현한 실험 모델이 필수적이다.The epithelium performs various complex functions of the epithelium through various morphological and structural features such as the above. Therefore, in addition to the evaluation of the biological properties of the oral mucosal epithelium, it is essential for all related studies to reproduce complex and diverse characteristics based on epithelial polarity as described above.

세포 배양법은 동물 실험에 비해 생리-화학적 조건을 제어하기 용이하고, 사람의 세포를 연구할 수 있을 뿐만 아니라 객관적인 연구 결과를 얻을 수 있다는 장점으로 인해 최근 가장 많이 이용되는 실험 방법중 하나이다 (Prunieras M. Recent advances in epidermal cell cultures. Arch Dermatol Res 264: 243-247, 1979). 상피 세포의 배양은 다른 결체조직 배양에 비해 매우 까다로운 조건이 필요하며, 현재 상피 세포를 배양하는 방법으로는 분화를 억제하고 증식을 유도하는 생리학적 환경을 제공하는 저 칼슘 배지 (low-calcium media)를 사용하는 방법과 백서 섬유세포 피더(mouse fibroblast feeder)를 이용하는 방법이 이용되고 있다(Rheinwald JG and Green H. Serial cultivation of strains of human epidermal keratinocytes: the formation of keratinizing colonies from single cells. Cell 6: 331-343, 1975). 그중 방사선 조사된 백서 3T3 섬유 세포(irradiated mouse 3T3 fibroblast feeder)를 이용한 배양법은 (1) 상피 세포만을 선택적으로 배양할 수 있고, (2) 피더 세포로부터 제공되는 다양한 성장 인자로 인해 세포수가 적어도 세포 군집을 형성하는데 문제가 없다는 장점으로 인해 가장 널리 쓰이고 있다. 그러나 이와같은 종래의 방법을 이용할 경우 많은 양의 상피 세포를 얻을 수는 있지만 (1) 분화 억제로 인한 미분화 상피 세포의 과성장, (2) 적절한 상피-상피, 상피-결체 조직간의 조절 기능 부족으로 인해 분화 기능이 소실되는 문제점이 있었다. 따라서, 상피 세포의 일차 배양 과정중 계대 배양을 할수록 배양 상피 세포의 표현형(phenotype)이 변화하여 원래의 생체 조직과는 다른 형태학적, 생화학적, 기능적 특성을 갖게된다. 또한 특정 생화학적 물질의 투여나 생리적인 조건의 변화를 통해 증식이나 분화를 유도할 수는 있지만 생체내에서와 같이 증식과 분화가 평형을 이룬 입체적인 구성을 이룰 수 없는 문제점을 가지고 있다. 이러한 종래의 상피세포 배양 방법의 한계점은 크게 두가지 이유에 의해 기인된다. 첫째, 상피 하방의 결체조직의 결여에 의해 상피 세포-결체조직 간의 상호작용이 없어 기저막과 상피의 극성이 형성되지 않는다는 것이다. 둘째, 기존의 방법은 배지속에서 세포를 배양하는 방법(submerged culture)을 취하고 있으나 생체내의 상피 조직은 기저막쪽은 액체에, 상피 외측은 공기에 노출되어 있는 대기-액체 표면 (air-liquind interface)를 유지하고 있다. 따라서 생체와 유사한 조건, 즉 1형 교원질 (type I collagen)과 섬유세포 (fibroblast)로 진피 또는 점막하 조직과 함께 기저막을 제공하여 상피극성을 이룰수 있도록 하며 대기-액체 표면에서 유지할 수 있는 배양 조건을 제공하는 것이 매우 중요하다.The cell culture method is one of the most widely used experimental methods recently because it is easier to control physiological-chemical conditions than an animal experiment, can study human cells, and can obtain objective research results (Prunieras M. Recent advances in epidermal cell cultures. Arch Dermatol Res 264: 243-247, 1979). The epithelial cell culture requires very strict conditions compared to other connective tissue cultures. Current methods for culturing epithelial cells include low-calcium medium, which provides a physiological environment for inhibiting differentiation and inducing proliferation, And a method using a mouse fibroblast feeder (Rheinwald JG and Green H. Serial cultivation of strains of human epidermal keratinocytes: the formation of keratinizing colonies from single cells. Cell 6: 331 -343, 1975). Among them, the culturing method using irradiated 3T3 fibroblast feeder (irradiated mouse 3T3 fibroblast feeder) can selectively cultivate only epithelial cells (1), and (2) because of various growth factors provided from feeder cells, Which is most commonly used because it has no problem in forming the layer. However, using such a conventional method, a large amount of epithelial cells can be obtained, but (1) overgrowth of undifferentiated epithelial cells due to differentiation inhibition, (2) lack of control between proper epithelial-epithelium and epithelial-connective tissue And there is a problem that the differentiation function is lost. Therefore, the more the subculture of epithelial cells is cultured, the more phenotypes of cultured epithelial cells are changed, resulting in different morphological, biochemical and functional characteristics from the original biotissue. In addition, although it can induce proliferation or differentiation through administration of a specific biochemical substance or change in physiological conditions, it has a problem that it can not achieve a three-dimensional structure in which proliferation and differentiation are balanced as in vivo. The limitations of such conventional epithelial cell culture methods are largely due to two reasons. First, there is no interaction between the epithelium and connective tissues due to the lack of connective tissue below the epithelium, so that polarity of the basement membrane and epithelium is not formed. In this study, we investigated the effect of air-liquid interface on the epithelium, which is exposed to the air, in the basement membrane and in the epithelium. . Thus, under conditions similar to that of living organisms, ie type I collagen and fibroblast, providing basement membrane with dermis or submucosa to provide epithelial polarity and provide culture conditions that can be maintained on the air-liquid surface Is very important.

이러한 문제를 해결하기 위해 배양 접시 바닥에 피브로넥틴(fibronectin), 라미닌(laminin), 4형 교원질(type IV collagen)등의 세포외 기질을 도포하는 방법이 소개되기도 했으나 상피 세포의 부착과 증식에는 도움이 되지만 분화의 유도나 중층 형성 (stratification)은 이루어지지 않았다. 포유 동물의 발생 과정 뿐만 아니라 성인 조직이 정상 기능을 수행하는데 있어서도 상피와 결체 조직간의 상호 작용 (epithelia1-mesenchymal interaction)의 중요성은 이미 널리 알려져 왔으나 이러한 개념이 세포 배양에 적극적으로 도입되지는 않았다 (Peault 1995, Limat 등 1995). 그러나 1979년 벨(Bell)등이 교원질 격자를 이용한 삼차원적 배양법을 처음 소개한 후 이에 대한 본격적인 연구가 이루어져 왔다. 처음에는 상피하방에 결체조직을 제공하는 방법으로 죽은 진피 조직 (dead de-epidermized dermis)를 이용하는 방법과 교원질과 섬유세포 격자 (collagen-fibroblast lattice)를 이용한 진피 유사체(dermal equivalent)을 이용하는 방법이 소개되었으나 최근에는 실험의 간편성과 재현성을 위해 진피 유사체(dermal equivalent)를 이용한 방법이 선호되고 있다. 최근까지 실험 방법의 많은 개량을 통해 거의 정상 상피와 유사한 형태학적, 생리-화학적 특성을 갖는 상피의 재생이 가능하게 되었고, 이를 이용하여 상피 역학, 생화학적 물질에 의한 상피 세포의 분화-증식 유도, 종양 형성 기전 연구, 상피 조직내의 바이러스 증식 및 역학 연구, 배양 상피의 외과적 수복, 약리학적 효과와 기전 연구 등의 수 많은 분야에 응용되고 있다. 그러나 질환의 다양성과 삼차원적으로 재생된 상피의 효용성에도 불구하고 이에 대한 결과는 거의 없었다.To overcome this problem, a method of applying extracellular matrix such as fibronectin, laminin, and type IV collagen to the bottom of the culture dish has been introduced, but it is helpful for the attachment and proliferation of epithelial cells However, induction of differentiation or stratification was not achieved. The importance of epithelial-mesenchymal interactions between epithelial and connective tissues has been well established in adult tissues as well as in mammalian developmental processes, but this concept has not been actively introduced into cell culture (Peault 1995, Limat et al., 1995). However, in 1979, Bell and others first introduced a three-dimensional culture method using a collagen lattice, and then a full-scale study has been conducted. First, a method of using dead dermis (dead de-epidermized dermis) and a method of using a dermal equivalent using collagen-fibroblast lattice is described as a method of providing connective tissue below the epithelium Recently, a method using a dermal equivalent has been preferred for the simplicity and reproducibility of the experiment. Until recently, it has been possible to regenerate the epithelium with similar morphological, physiological and chemical characteristics similar to normal epithelium through many improvements of the experimental method. Using this, epithelial epidemiology, induction of epithelial cell differentiation by biochemical substance, This study has been applied to many fields such as tumorigenesis research, viral growth and epidemiology in epithelial tissues, surgical restoration of cultured epithelium, pharmacological effects and mechanism studies. However, despite the variability of the disease and the usefulness of the three - dimensionally regenerated epithelium, there were few results.

전술한 바와 같이 종래의 상피 배양법은 인 비보(in vivo) 상피 세포의 특성을 재현하는 과정과는 거리가 있다. 따라서 (1) 증식-분화의 평형 관계, (2) 상피-상피, 상피-결체 조직간의 상호 작용, (3) 상피 세포 조직의 극성을 유지함으로써 생체와 유사한 조직, 생리, 생화학적 특성을 재현할 수 있는 것이 필수적이다.As described above, the conventional epithelial culture method is far from the process of reproducing the characteristics of the in vivo epithelial cells. Thus, it is possible to reproduce biological, tissue, physiological and biochemical characteristics by maintaining the equilibrium relationship between (1) proliferation and differentiation, (2) interaction between epithelium and epithelial-connective tissue, and (3) polarity of epithelial tissue It is essential to be able to.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 1형 교원 섬유와 섬유세포를 이용한 상피 하부 인공 결체 조직과 대기-액체 표면을 유지할 수 있는 배양조건하에서 히스토타이픽 래프트 배양(histotypic raft culture)을 이용하여 삼차원적으로 재생된 인공 피부 조직 및 그 배양 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method of culturing a mammal by using a histotypic raft culture under culture conditions capable of maintaining an epithelial collagenous tissue and an air-liquid surface using a type 1 collagen fiber and fibroblasts And an object of the present invention is to provide an artificial skin tissue regenerated three-dimensionally and a culturing method thereof.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 섬유 세포를 80-90% 성장했을 때 미토미신 C로 처리하여 배양접시에 분주하여 피더 층을 제작하는 단계, 상피와 결체조직을 핀셋으로 분리한후 상피는 0.1% 트립신/EDTA에 15분간 처리하여 원심 분리한 다음, 상피 세포를 모아 피더 층에 분주하고 배지에 의하여 70-80% 밀도에 도달할 때까지 계대 배양을 하는 단계로 이루어진 상피 세포의 일차 배양을 하는 단계; 1헝 교원질을 중화 용액으로서 2.2% NaHCO3, 0.05N NaOH과 200 mmol/1 HEPES로 중화하고 섬유세포와 혼합한 후 방치하여 중합을 유도하는 단계, 중합된 젤 상방에 일차 배양한 상피 세포를 분주하고 배지에서 7-10일간 배양하여 단층을 이루게 하는 단계, 상피 세포 상방의 배양액을 제거하고, 링의 외부 배양액을 진피의 높이와 같이 유지하여 상피 세포가 공기에 노출 되도록하여 7-10일간 유지해주는 단계로 이루어지는 히스토 타이픽 래프트 배양을 하는 단계; 및 젤 상부에 라미닌과 4형 교원질을 각각 도포하여 중합될때까지 30℃ 배양기에서 중합하여 기저막 성분을 제공하는 단계를 포함하는 삼차원으로 인공상피 조직을 제조하는 방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing a fibrous cell, which comprises culturing fibroblasts at a concentration of 80-90%, treating the cells with mitomycin C, dispensing the cells in a culture dish to prepare a feeder layer, separating the epithelium and connective tissue with tweezers, Followed by centrifugation in 0.1% trypsin / EDTA for 15 min. Subsequently, the epithelial cells were collected and dispensed into the feeder layer, and subcultured to a density of 70-80% by the medium. ; 1 neutralizing collagen is neutralized with 2.2% NaHCO 3 , 0.05N NaOH and 200 mmol / 1 HEPES as a neutralizing solution, mixed with the fibroblasts and allowed to stand to induce polymerization, and the primary cultured epithelial cells And cultured in medium for 7-10 days to form a monolayer. The culture medium above the epithelial cells was removed, and the outer culture medium of the ring was maintained at the height of the dermis to allow the epithelial cells to be exposed to the air. A step of performing histotyping raft culture comprising the steps of: And applying the laminin and the type-4 collagen on the upper part of the gel, respectively, and polymerizing the mixture in an incubator at 30 캜 until polymerization to provide a basement membrane component.

또한, 1 형 교원질; 상기 1 형 교원질위에 편평하게 도포된 기저막; 상기 기저막위에 극성구조를 갖도록 세포핵이 배열되고 편평하게 1∼2층으로 형성된 기저세포층;상기 기저세포층위에 3∼5층으로 형성된 극세포층; 및 상기 극세포층위에 형성된 각화층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 삼차원적으로 재생된 인공상피조직을 제공한다.Also, type 1 collagen; A basement membrane flatly coated on the collagen type I; A basal cell layer on which a nucleus is arranged to have a polarity structure on the basal membrane and which is flatly formed as one or two layers, a polar cell layer formed by three to five layers on the basal cell layer, And a keratin layer formed on the polar cell layer. The present invention also provides a three-dimensionally regenerated artificial epithelial tissue.

이하에서 본 발명에 대하여 도면 및 사진을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings and the drawings.

도1은 본 발명에 따른 삼차원적으로 인공상피조직을 재생하는 방법을 나타내는 공정도,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process chart showing a method for regenerating artificial epithelial tissues three-dimensionally according to the present invention;

도2는 본 발명에 따른 인공상피조직의 배지내 칼슘 농도에 따른 조직학적 특성을 나타내는 광학현미경 사진,2 is an optical microscope photograph showing the histological characteristics of the artificial epithelial tissue according to the calcium concentration in the culture medium according to the present invention,

도3은 본 발명에 따른 인공상피조직의 배지내의 우태아 혈청 농도에 따른 조직학적 특성을 나타내는 광학현미경 사진,FIG. 3 is an optical microscope photograph showing the histological characteristics of the artificial epithelial tissue according to the concentration of fetal bovine serum in the culture medium according to the present invention,

도4는 본 발명에 따른 인공상피조직의 기저막의 구성 성분에 따른 조직학적 특성을 나타내는 광학현미경 사진,FIG. 4 is an optical microscope photograph showing the histological characteristics of the basement membrane of the artificial epithelial tissue according to the present invention,

도5는 본 발명에 따른 인공상피조직의 입체적인 모습을 나타내는 전자현미경 사진.FIG. 5 is an electron micrograph showing a stereoscopic view of the artificial epithelium according to the present invention. FIG.

도6은 본 발명에 따른 기저막을 제공한 인공 상피조직의 분화, 증식 표지자에 대한 면역조직화학적 결과를 나타내는 광학현미경 사진을 각각 나타낸다.6 shows optical microscope photographs showing immunohistochemical results of differentiation and proliferation markers of artificial epithelial tissues provided with a basement membrane according to the present invention, respectively.

인공 상피 조직의 제조방법을 도1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing an artificial epithelial tissue will be described with reference to FIG.

우선, 상피 세포의 일차 배양은 다음과 같은 과정에 의하여 이루어진다.First, primary culturing of epithelial cells is carried out by the following procedure.

백서 섬유 세포(mouse fibroblast)에서 유래한 스위스(swiss)3T3를 80-90% 성장했을 때 미토미신 C(Mitomycin C)로 처리(8μg/ml)하여 100mm 배양 접시에 분주하여 피더 층(Feeder layer)을 제작한다. 그 다음에 상피 조직중 과잉치 제거시염증이 없는 부위를 채득하여 3등분한 다음 상피 세포의 일차배양을 실시한다. 배양을 위한 조직은 PBS로 3회 이상 세척하고, 1-2mm 크기로 잘게 잘라 0.15% 콜라제나제-디스파제(collagenase-dispase)를 30분간 처리한다. 입체 현미경하에서 상피와 결체 조직을 핀셋으로 분리한후 상피는 0.1% 트립신(trypsin)/EDTA에 15분간 처리하여 원심 분리한다. 상피 세포를 모아 피더 층에 분주하고 배지는 0.4μg/ml 하이드로 코티손 (hydrocortison), 5μg/ml 인슐린, 0.1μg/ml 콜레라 독소(cholera toxin), 5μg/ml 휴먼 트렌스페린(human transferrin), 2μg/ml 갑상선 호르몬(3'-5-triodo-L-thyronine), 5ng/ml 상피 성장 인자(epidermal growth factor)가 포함된 "E" 배지를 이용한다. 배지는 3-4일마다 교환해 주며 70-80% 밀도에 도달되면 냉동 보관 또는 계대 배양을 한다.When swiss 3T3 derived from mouse fibroblast was grown at 80-90%, it was treated with mitomycin C (8 μg / ml) and dispensed in a 100 mm culture dish to form a feeder layer. . Then, in the epithelial tissues, the area without inflammation is removed when the supernatant is removed, and the primary cultivation of the epithelial cells is performed after being divided into three equal parts. The tissue for culturing is washed with PBS 3 times or more, and finely cut into a size of 1-2 mm and treated with 0.15% collagenase-dispase for 30 minutes. After the epithelium and connective tissue are separated by tweezers under stereoscopic microscope, the epithelium is centrifuged for 15 minutes in 0.1% trypsin / EDTA. The epithelial cells were collected and dispensed into the feeder layer. The medium contained 0.4 μg / ml hydrocortison, 5 μg / ml insulin, 0.1 μg / ml cholera toxin, 5 μg / ml human transferrin, (3'-5-triiodo-L-thyronine) and 5ng / ml epidermal growth factor. The medium is changed every 3-4 days. When the density reaches 70-80%, the medium is frozen or subcultured.

다음으로, 히스토 타이픽 래프트 배양은 다음 과정을 통하여 실시된다.Next, the histotyping raft culture is carried out through the following procedure.

상피 조직의 삼차원으로 재생하기 위해 1형 교원질(type 1 collagen, pH 3)을 이용하며 이를 중화 용액으로서 2.2% NaHCO3, 0.05N NaOH과 200 mmol/l의 HEPES로 중화하고 섬유세포를 첨가 후 방치하여 중합(polymerization)을 유도한다. 진피세포로는 swiss 3T3 섬유세포 혹은 점막하 섬유 세포를 이용한다. 섬유 세포와 교원질이 중합되기 전에 1.2 x 105/ml의 농도가 되도록 서로 혼합하여 균일하게 분포하게 한다. 중합된 젤 상방에 일차 배양한 상피 세포를 5 x 104/cm2가 되도록 분주하고 E 배지에서 7-10일간 배양하여 단층을 이루게 한다. 그후 상피 세포 상방의 배양액을 제거하고, 링의 외부 배양액을 진피의 높이와 같이 유지하여 상피 세포가 공기에 노출 되도록하여 7-10일간 유지해준다. 배양액을 제거한후 상피의 일부는 10% 중성 포르말린에 고정하여 조직학적 검색 및 면역 조직 화학적 염색을 시행하고, 일부는 버퍼드(buffered) 글루타알데히드-파라폼알데히드에 고정하여 전자 현미경적 검색을 시행한다.One type of collagen (type 1 collagen, pH 3) was used as a three-dimensional reconstruction of the epithelial tissue, and this was neutralized with 2.2% NaHCO 3 , 0.05N NaOH and 200 mmol / l HEPES as a neutralizing solution, To induce polymerization. As dermal cells, swiss 3T3 fibroblasts or submucosal fibroblasts are used. Before the fibroblasts and collagen are polymerized, they are mixed and homogeneously distributed to a concentration of 1.2 x 10 5 / ml. The primary cultured epithelial cells above the polymerized gel are dispensed at 5 × 10 4 / cm 2 and cultured in E medium for 7-10 days to form a monolayer. Thereafter, the culture medium above the epithelial cells is removed, and the outer culture medium of the ring is kept at the height of the dermis, so that the epithelial cells are exposed to the air and maintained for 7-10 days. After removing the culture medium, a portion of the epithelium was fixed to 10% neutral formalin, and histological and immunohistochemical staining was performed. Some of the epithelium was fixed to buffered glutaraldehyde-paraformaldehyde and subjected to electron microscopic examination do.

일차 배양한 상피세포를 기저막과 결합하기 위한 기저막 성분은 다음과 같이 제공된다.Basal membrane components for binding primary cultured epithelial cells to the basement membrane are provided as follows.

중합된 젤의 상부에 일차 배양한 상피를 분주시 기저막의 성분을 제공함으로써 상피의 극성이 유지되도록 한다. 즉 젤 상부에 라미닌과 4형 교원질을 각각 0.33 mg/ml (7μg/cm2), 2.6mg/ml (40.0 μg/cm2)의 농도가 되도록 도포하여 중합될때까지 30℃ 배양기에서 중합하여 기저막 성분을 제공한다. 상기의 과정을 거치면 삼차원으로 재생된 상피 조직이 형성된다.When the primary cultured epithelium is dispensed on top of the polymerized gel, the polarity of the epithelium is maintained by providing the components of the basement membrane. Namely, laminin and type 4 collagen were applied to the upper part of the gel to a concentration of 0.33 mg / ml (7 μg / cm 2 ) and 2.6 mg / ml (40.0 μg / cm 2 ), respectively. . Through the above process, three-dimensionally regenerated epithelial tissue is formed.

배양을 통해 얻은 피부 조직의 삼차원적 구조는 다음과 같은 방법에 의하여 확인하였다. 수술시 얻은 피부 조직과 배양을 통해 얻은 피부 조직은 10% 중성 포르말린에 고정하고 일반적인 방법에 따라 포매한 후 연속 절편을 얻어 조직학적 검색 및 면역 조직 화학적 검색을 시행한다. 즉 연속 절편을 헤마톡실린/에오신(hematoxylin/eosin), 피리어딕 아시드 쉬프 염색하여 조직-병리학적 구조를 검색하며, 다음과 같은 아비딘-바이오틴(avidin-biotin)방법을 이용하여 면역 조직 화학적 염색을 시행한다.The three-dimensional structure of the skin tissue obtained through culture was confirmed by the following method. The skin tissue obtained from the operation and the skin tissue obtained from the culture are fixed to 10% neutral formalin, embedded in the usual method, and then serial sections are obtained and histological and immunohistochemical detection are performed. That is, serial sections were stained with hematoxylin / eosin and pyridic acid scaffold to search for tissue-pathological structures and immunohistochemical staining was performed using the following avidin-biotin method .

4μm의 연속 절편을 얻어 자일렌(xylene)에서 파라핀을 제거하고 95%, 90%, 70% 에탄올에서 단계적으로 함수한다. 0.5% 과산화 수소에서 내인성 과산화 효소를 제거한 후 정상 양 헐청(goat serum)으로 30분간 처리하고 일차 항체를 3% 우혈청알부민(BSA, bovine serum albumin)가 포함된 포스페이트 버퍼 살린(phosphate buffer saline, PBS)에 제조 회사의 지시대로 희석하여 1시간 동안 반응시킨다. 일차 항체로는 기저 세포층의 표지자로 CK 14, 극세포층의 표지자로 인볼루크린(involucrin), 각화층의 표지자로 AE1을 이용하며, 상피 세포의 증식 표지자로는 증식세포 핵항원(Proliferating Cell Nnuclear Antigen, PCNA)을 이용한다. 일차항체 반응후 트리스-버퍼 살린(Tris-buffer saline, TBS)에서 3번 씻은 후 3% 우혈청 알부민에 희석한 5μg/ml 바이오티닐레이티드 안티-마우스/안티-래비트 이뮤노글로블린 (biotinylated anti-mouse/anti-rabbit IgG)에 30분간 반응시키고 3회 트리스-버퍼 살린에서 세척한다. 3 μg/ml 호스 래디쉬 퍼옥시다제 스트렙토아비딘(horseradish peroxidase streptoavidin)에서 30분간 방치시키고 다이아미노벤지딘(Diaminobenzidine, DAB)와 과산화 수소를 이용하여 발색한 후 메이어의 헤마톡실린(Meyer's hematoxylin)에서 대조 염색한다. 수술시 채득하여 고정한 조직을 대조군으로 하며 히스토타이픽 래프트 배양을 이용하여 제작된 조직을 광학현미경으로 비교 검색하여 인 비보(in vivo)상피의 특성과 3차원적으로 재생된 상피의 형태학적 특징 및 증식-분화 표지자를 비교 검색한다.Continuous sections of 4 μm are obtained to remove paraffins from xylene and function stepwise in 95%, 90%, and 70% ethanol. After removing the endogenous peroxidase from 0.5% hydrogen peroxide, the cells were treated with normal goat serum for 30 minutes. The primary antibody was suspended in phosphate buffered saline (PBS) containing 3% bovine serum albumin (BSA) ) According to the manufacturer's instructions and allowed to react for 1 hour. CK 14 as a marker of basal cell layer, involucrin as marker of extracellular layer and AE1 as marker of keratinization layer are used as the primary antibodies and Proliferating Cell Nuclear Antigen , PCNA). After the primary antibody reaction, the cells were washed 3 times in Tris-buffered saline (TBS) and then incubated with 5 μg / ml biotinylated anti-mouse / anti-rabbit immunoglobulin diluted in 3% -mouse / anti-rabbit IgG) for 30 min and washed three times in Tris-buffer saline. After incubation for 30 minutes with 3 μg / ml horseradish peroxidase streptoavidin, color was developed using diaminobenzidine (DAB) and hydrogen peroxide, and then compared with Meyer's hematoxylin in Meyer's hematoxylin Dye. The tissues obtained by histopathological examinations were compared with those obtained by histopathological examinations using optical microscope to determine the characteristics of the in vivo epithelium and the morphological characteristics of the regenerated epithelium And proliferation-differentiation markers.

또한, 전자 현미경에 의한 인공 상피 구조를 조사하는 방법은 다음과 같다.The method of examining the artificial epithelium structure by electron microscopy is as follows.

수술시 얻은 조직과 배양을 통해 얻은 조직을 글루타알데히드-파라폼알데히드용액에서 고정한 후 1% 카코딜레이트 버퍼(cacodylate buffer)에서 12시간 동안 세척하고 1% 오스뮴 테트록사이드(osmium tetroxide)에서 후고정 한다. 에탄올에서 단계적으로 탈수 한 후 에폰 812 레진(Epon 812 resin)에 포매한다. 1 ㎛의 박절표본을 톨루이딘 불루(toluidine blue)에서 염색하여 광학 현미경으로 검색한 후, 초박절편을 채득하여 우라닐 아세테이트/리드 시트레이트(uranyl acetate/lead citrate)로 염색한다. 염색한 박절 표본을 구리 격자에 올리고 전자 현미경으로(1) 기저막의 연속성과 미세 구조, (2) 데스모솜(desmosome)등의 상피 세포 접촉부위, (3) 토노필라먼트(tonofilament)등의 세포내 미세 골격 구조를 관찰한다. 재생된 상피 조직을 상기의 방법들에 의하여 확인된 결과는 다음과 같다.The tissues obtained from the surgery and the tissue obtained from the cultures were fixed in a glutaraldehyde-paraformaldehyde solution, washed in a 1% cacodylate buffer for 12 hours, washed with 1% osmium tetroxide Fixed. Stepwise dehydration in ethanol then embedded in Epon 812 resin. 1 mu m samples were stained with toluidine blue and examined with an optical microscope. Ultrathin sections were stained with uranyl acetate / lead citrate. (1) the continuity and microstructure of the basement membrane, (2) epithelial contact areas such as desmosomes, and (3) intracellular sites such as tonofilament. Observe the microstructure. The results of confirmation of the regenerated epithelial tissues by the above methods are as follows.

(1) 배지 종류에 따른 삼차원적 배양 (도2, 도3 참조)(1) Three-dimensional culture according to the kind of medium (see FIGS. 2 and 3)

배지종류에 따른 배양 결과를 보기위하여 결체조직위에 라미닌과 4형 교원질을 혼합 추가한 후 배양하였다. "E" 배지로 배양한 경우 5∼6층의 상피층을 이루며 기저세포의 극성과 극세포층의 형성, 부전 각화층의 형성을 관찰할 수 있었고 세포간교도 잘 발달되어 있어 생체 조직과 매우 유사하였다. 1% 우태아 혈청에서 배양한 경우 5∼6층의 상피층을 이루며 기저세포 및 극세포층의 형성과 각학층의 형성이 관찰되었다. 일부에서 과립을 함유하고 있는 세포가 관찰되었다. 0.5% 우태아 혈청에서는 5∼6층의 상피층을 이루며 기저세포 및 극세포층의 형성과 각화층의 형성이 관찰되었고 부분적으로 과립층이 형성되었으며 진성각화가 관찰되었다. 0.15mM 칼슘 농도에서는 상피가 하부 결체조직에 붙지 못해 상피가 자라지 못하였고 0.5mM 칼슘 농도에서는 상피층의 두께가 "E" 배지에 비해 감소되었다. 혈청이 포함되지 않은 KGM에서 배양한 경우 2∼3층의 상피층이 형성되었으나 기저세포와 극세포층의 구분이 일어나지 않았다.Laminin and type 4 collagen were added to the connective tissues and then cultured. When cultured in "E" medium, it formed 5 ~ 6 layers of epithelium, and polarity of basal cells, formation of extracellular layer, formation of hypocalcified layer was observed, and cell junction was well developed. When cultured in 1% fetal bovine serum, formation of basal cell and acinar cell layer and formation of each class were observed in 5 ~ 6 layer epithelial layers. Some cells contained granules. In 0.5% fetal bovine serum, formation of basal cells and extracellular layer and formation of keratinization layer were observed in 5 ~ 6 layers of epithelium. Partial granular layer was formed and intrinsic keratinization was observed. At the concentration of 0.15 mM calcium, the epithelium did not grow because the epithelium did not adhere to the lower connective tissues. At 0.5 mM calcium concentration, the thickness of the epithelial layer was decreased compared to the "E" medium. When cultured in serum-free KGM, two to three layers of epithelium were formed, but no distinction was made between basal and acinar cell layers.

배지 조건에 따른 인공 상피 조직의 특성Characteristics of Artificial Epithelial Tissue According to Media Condition

[표 1] [Table 1]

이와같은 결과로 구강점막의 삼차원적 배양은 1.5mM Ca++을 포함하고 있는 "E" 배지에서 콜라겐 매트릭스(collagen matrix)에 라미닌과 4형 교원질을 모두 기저막으로 이용한 경우 생체 구강조직과 가장 유사한 조직을 얻을 수 있었다. 따라서, 'E'배지는 0.7∼1.5mM의 Ca++을 포함하는 것이 바람직하다.As a result, the three-dimensional culture of oral mucosa was performed in the "E" medium containing 1.5 mM Ca ++ . When laminin and type 4 collagen were used as the basement membrane in the collagen matrix, . Therefore, the 'E' medium preferably contains Ca ++ of 0.7 to 1.5 mM.

(2) 기저막 구성에 따른 삼차원적 배양 (도4 참조)(2) three-dimensional culture according to basement membrane configuration (see FIG. 4)

4형 교원질과 라미닌을 모두 제공해 준 경우 상피층이 5∼6층을 이루고 있고 기저세포의 극성과 극세포층의 형성 및 부전 각화층이 형성되어 정상 상피와 매우 유사한 형태를 나타냈다. 이러한 인공상피조직은 1형 교원질과 그위에 편평하게 도포된 기저막과 그 기저막위에 극성구조를 갖도록 세포핵이 배열되고 편평하게 1∼2층으로 형성된 기저세포층과 기저세포층위에 3∼5층으로 형성된 극세포층과 극세포층위에 형성된 각화층으로 이루어져 있다. 이때, 기저세포층은 1∼2층을 이루며, 극세포층은 3∼5층을 이루고 각화층은 1∼2층을 이루고 있다. 그러나, 생체조직과는 달리 진피유두(dermal papilla)를 형성하지 않고 기저세포층이 편평하게 배열되어 있다. 또한, 이에 따라 극세포층의 두께가 생체조직에서는 진피유두의 굴곡진 형상에 따라 다양한 층수로 변화를 보이지만 본 발명에 따른 극세포층은 두께가 거의 일정하다. 각각 4형 교원질이나 라미닌 중 하나의 성분만 제공시켜준 경우에는 상피층이 2∼3층을 이루고 있으나 기저세포의 극성이나 극세포층(spinous cell layer)이 관찰되지 않고 각화층도 존재하지 않았다. 특히 라미닌만 재건해 준 경우에는 상피 세포들이 하부 결체조직내로 침윤해 들어가는 부분들이 관찰되었다. 기저막 재건 없이 하부 결체조직만 형성해준 경우 5∼6층의 상피층이 형성되었고 기저세포층, 극세포층, 부분 각화층이 이루어졌으나 기저세포층의 세포들이 역극성(reverse polarity)을 나타내 었다.When both type 4 collagen and laminin were provided, the epithelium was composed of 5 ~ 6 layers, and polarity of basal cells, formation of extracellular layer and formation of subcortical layer were similar to normal epithelium. The artificial epithelium is composed of type 1 collagen, a basal membrane flattened on the basal membrane, a basal cell layer in which the nucleus is arranged to have a polar structure on the basal membrane and the cell nucleus is arranged flatly in one to two layers, And a keratinization layer formed on the polar cell layer. At this time, the basal cell layer consists of one to two layers, the polar cell layer consists of three to five layers, and the keratin layer consists of one or two layers. However, unlike living tissues, basal cell layers are arranged flat without dermal papilla formation. In addition, although the thickness of the extracellular layer varies according to the curved shape of the dermal papilla in the living tissue, the thickness of the extracellular layer according to the present invention is almost constant. When only one type of collagen or laminin was provided, the epithelial layer consisted of two or three layers, but the polarity of the basal cells, the spinous cell layer was not observed, and the keratinized layer was not present. Particularly, when laminin was reconstructed, epithelial cells invaded into the lower connective tissue. When the lower connective tissue was formed without reconstruction of the basement membrane, 5 ~ 6 layers of epithelium were formed and basal cell layer, extracellular layer and partial keratinization layer were formed, but the cells of the basal cell layer showed reverse polarity.

기저막 성분에 따른 인공 상피 조직의 조직학적 평가Histological evaluation of artificial epithelium according to basement membrane components

[표 2] [Table 2]

도5는 전자현미경으로 관찰한 본원에 따라 재생된 인공상피조직을 나타낸다. 도5에 나타난 것처럼, 4형 교원질과 라미닌을 모두 형성한 후 배양한 경우에는 세포가 기저층으로 갈수록 납작한 모양을 가지면서 분화를 잘 하고 있고 기저막이 약간의 불연속성을 가지며 형성되었다. 반 교소체과 교소체, 장원섬유들이 잘발달되어 있고 그외의 미토콘드리아, 리보소옴등의 세포 소기관들이 잘 발달되어 있어 생체 상피와 매우 유사하였다. 기저막을 형성해주지 않은 경우 표층으로 갈수록 세포의 모양이 납작한 형태를 가지면서 분화를 잘 하고 있고 기저막의 형성은 극히 일부에서만 미약하게 발견되었다. 교소체와 장원섬유, 그외 세포 소기관들도 잘 발달되어 있으며 표층에 각화 과립들도 관찰된다. 기저 세포의 핵 아래 세포질내에 근 섬유와 유사한 모양을 가지는 구조가 관찰되고 있어 광학 현미경에서 관찰된 기저세포의 역 극성과 연관이 있는 것으로 생각된다. 4형 교원질이나 라미닌만을 형성해 준 경우에는 표층의 세포들이 납작해지지 않고 둥글거나 다각형의 모양을 가지고 있으면서 핵이 용해되거나 작아지며 일부에서는 변성된 세포들도 관찰된다.5 shows the artificial epithelium tissue regenerated according to the present invention observed with an electron microscope. As shown in FIG. 5, when cultured after formation of both type 4 collagen and laminin, the cells were flattened with a flat shape and formed with a slight discontinuity in the basal layer. Semi - collagen, collagen, and mesenchyme fibers were well developed, and other organelles such as mitochondria and ribosomes were well developed. When the basement membrane was not formed, the shape of the cell was flattened and formed well, and the formation of the basement membrane was only slight in the surface layer. The collaterals, filaments, and other organelles are also well developed and keratinized granules are observed on the surface. The structure similar to the myofibers in the cytoplasm of the basal cell nucleus is observed, which is thought to be related to the reverse polarity of the basal cell observed in the optical microscope. When only 4-type collagen or laminin is formed, the cells on the surface layer are not flattened, but have a round or polygonal shape while the nuclei are dissolved or reduced, and in some, denatured cells are also observed.

삼차원 재생된 인공 상피 조직의 전자현미경 소견Electron Microscopic Findings of Three Dimensional Regenerated Artificial Epithelial Tissue

[표 3] [Table 3]

도6는 본원에 따라 재생된 인공상피조직의 분화표지자와 증식표지자에 대한 결과를 나타낸다. 이를 설명하면 다음과 같다.Figure 6 shows the results for differentiation markers and proliferation markers of artificial epithelial tissue regenerated according to the present invention. This is explained as follows.

(1) 분화표지자(1) Markers of differentiation

1) 인볼루크린(Involucrin) 염색1) Involucrin dyeing

인볼루크린은 세포질 내에 존재하는 수용성 단백질로 케라틴의 전구 물질로 여겨지는 단백으로 분열과 증식을 하는 기저세포층에는 존재하지 않고 극세포층과 과립층에서 발현된다. 4형 교원질과 라미닌 모두를 형성해 준 경우와 기저막 재건없이 하부결체조직만 형성해 준 경우, 라미닌만 형성해 준 경우 모두에서 기저세포층에서는 인볼루크린이 염색되지 않았고 분화가 일어나는 기저상층에서부터 표층까지는 강양성으로 염색되었다. 4형 교원질만을 형성해 준 경우에는 기저층 세포들이 대부분 염색되지 않았으나 일부 양성을 보이는 세포들이 관찰되었고 기저 상층에서부터 표층까지는 강양성으로 염색되었다. 기저막을 형성해주지 않은 경우나 4형 교원질과 라미닌 두가지 모두를 형성해준 경우에서는 분화층과 미분화층이 명확히 구분되는 반면 두 가지 성분 중 한가지만 형성해 준경우에는 두 세포들간이 약간 혼합되어 나타나는 경향을 보여주었다.Boleucrin, a water-soluble protein in the cytoplasm, is a protein thought to be a precursor of keratin and is not present in the basal cell layer, which divides and proliferates, and is expressed in the cell layer and granule layer. In all cases of formation of both type 4 collagen and laminin, formation of lower connective tissue without basement membrane reconstruction, and formation of laminin only, involucrin was not stained in the basal cell layer. Strongly positive staining was observed from the basal layer to the surface, . When only type 4 collagen was formed, most of the basal layer cells were not stained, but some positive cells were observed and staining was seen from the basal layer to the surface layer. In the case of not forming the basement membrane or forming both type 4 collagen and laminin, the differentiation layer and the undifferentiated layer are clearly distinguished, whereas in the case of forming only one of the two components, the two cells tend to be mixed slightly gave.

인볼루크린 발현 검색 결과Results of in vitro expression

[표 4] [Table 4]

2) CK142) CK14

CK14는 모든 상피세포의 기저층에서 발현되는 세포 각질(cytokeratin)으로 알려져있다. 진성 각화 상피로 구성된 피부에서는 CK14가 기저층 세포에서만 발현되었지만 본 실험에 사용된 부전각화된 구강점막 상피에서는 전층에 걸쳐 CK14가 발현되었다. 삼차원적 세포배양을 통해 얻은 모든 조직에서도 기저층에서부터 각화층에 걸쳐 세포질내에 발현되었다.CK14 is known to be a cytokeratin expressed in the basal layer of all epithelial cells. CK14 was expressed only in the basal lamina in the epidermis of intact keratinized epithelium. All tissues obtained from three - dimensional cell culture were expressed in the cytoplasm from the basal layer to the keratinization layer.

3) CK10/133) CK10 / 13

CK10/13은 53kD, 56.5kD의 세포 각질과 반응하는 항체로 각화 중층상피와 비각학 중층상피에서 미분화된 기저세포층을 제외한 기저 상층에 발현된다고 알려져 있다. 본 실험에 정상 상피의 경우 기저세포층을 제외한 상부 세포층에서 모두 양성으로 발현되었고 4형 교원질과 라미닌을 모두 형성해준 경우 한층의 기저세포층과 일부 기저 바로 상층에서 음성반응을 보였고 그 상방 상피층에서는 모두 발현되었다. 라미닌이나 4형 교원질 한 가지 성분만 넣어준 경우에서는 가장 위층의 일부 세포에서만 양성을 보였으며 나머지 대부분의 세포에서는 음성을 나타내어 두가지 성분중 한가지만 있는 경우 분화가 잘 일어나지 않음을 알수 있었다.CK10 / 13 is an antibody that reacts with cellular keratinocytes of 53 kD and 56.5 kD. It is known that CK10 / 13 is expressed in the basal lamina except the undifferentiated basal cell layer in the keratinized middle layer epithelium and non - keratinized middle layer epithelium. In the present study, normal epithelium was expressed positively in the upper cell layer except for the basal cell layer. When both type 4 collagen and laminin were formed, a negative reaction was observed in the basal cell layer and some upper basal layer of the basal cell layer, and all the upper epithelial layer was expressed . When only one component of laminin or type 4 collagen was added, it was positive only in some cells in the uppermost layer and negative in most of the remaining cells, suggesting that the presence of only one of the two components did not result in differentiation.

배지를 달리한 경우 "E" 배지에서 배양한 조직에서는 정상 구강점막 상피와 같이 한층의 기저 세포층을 제외한 나머지 층에서 모두 양성 반응을 나타냈다. 무혈청 KGM에서 배양한 경우에는 위층의 몇몇 세포에서만 양성을 나타냈고 0.5%, 1% 우태아 혈청 배지에서 배양한 경우 기저세포층과 1∼2층의 극세포층에서 음성을 보이고 나머지 위층에서 양성 반응을 나타냈가. 0.5mM Ca에서 배양한 경우 각화층 한층을 제외하고 나머지 층에서 모두 음성반응을 나타냈다. 이와 같은 결과로 우태아 혈청이나 칼슘의 농도가 낮은 배지에서 배양한 경우 모두 정상적인 분화를 나타내지 못함을 알 수 있었다.In the case of the different culture media, all the tissues except for the basal cell layer except the basal cell layer were positive like the normal oral mucosal epithelium in the "E" medium. When cultured in serum-free KGM, the cells were positive only in some cells in the upper layer. When cultured in 0.5% and 1% fetal bovine serum, the cells were negative in the basal cell layer and one or two layers of polar cells, I showed you. When cultured in 0.5 mM Ca, negative reaction was observed in all but the one layer of the keratinization layer. As a result, it was found that all of the cells were not differentiated when cultured in a medium having a low concentration of fetal calf serum or calcium.

CK10/13의 발현Expression of CK10 / 13

[표 5] [Table 5]

(2) 증식표지자(2) Markers of proliferation

증식 표지자로 사용한 증식세포 핵항원 (PCNA)에 대한 염색에서 증식페로는 모두 기저 세포층에서 발견되어 생체 조직과 유사하였으며 각 배지 조건, 기저막형성에 따른 변화에는 큰 차이를 보이지 않았다.In the staining for proliferating nuclear antigen (PCNA) used as a proliferative marker, proliferative ferritin was found in the basal cell layer and was similar to the biotissue. There was no significant difference in the changes depending on each media condition and basement membrane formation.

본 발명에 따른 삼차원적으로 재생된 상피조직은 다음과 같은 수 많은 연구 및 임상 분야에 적극적으로 활용될 수 있을 것이다.The three-dimensionally regenerated epithelial tissue according to the present invention can be positively utilized in a number of research and clinical fields as follows.

가. 연구 분야end. Research Field

(1) 특정 성분의 배지내 투여, 성장 인자, 화학 물질 투여등에 의한 상피의 증식, 분화 연구(1) Studies on the proliferation and differentiation of epithelium by administration of specific components in medium, growth factors, chemical administration, etc.

(2) 구강 점막의 상피성 질환, 전암 병소의 유전적 배경에 대한 연구(2) a study on the genetic background of epithelial diseases, precancerous lesions of oral mucosa

(3) 국소 도포이나 배지내 첨가를 통한 전신투여효과를 이용한 약제 투여에 의한 상피 변화, 독성 연구(3) Epithelial changes and toxicity by drug administration using systemic administration via topical application or in the medium

(4) 발암 물질 도포, 투여에 의한 발암 과정중 상피 세포 증식, 분화의 변화연구(4) Changes in epithelial cell proliferation and differentiation during carcinogenesis by carcinogen application and administration

(5) 암종 세포의 배양을 통한 결체 조직 침윤성 평가 연구(5) Evaluation of invasiveness of connective tissue through culture of carcinoma cells

(6) 상피 역학에 관한 연구(6) Study on epidermal epidemiology

(7) 다양한 독성 물질에 대한 상피 세포의 생화학적 대사에 관한 연구(7) Studies on the biochemical metabolism of epithelial cells against various toxic substances

(8) 기능 세포의 상피-중간엽 관계 연구(8) Epithelial-mesenchymal relationship of functional cells

나. 임상 분야I. Clinical field

(1) 수술이나 외상후의 창상 보호, 감염 방지 및 상피 재생을 위한 인공 점막과 피부(1) Artificial mucosa and skin for protection of wound, infection prevention and epithelial regeneration after surgery or trauma

(2) 화상, 흉터의 제거를 위한 성형외과적 피부, 점막의 재생(2) Plastic surgery for removal of burns and scars, regeneration of mucous membranes

다. 산업분야All. Industry

(1) 화장품, 피부 약제등 각종 합성, 자연 물질의 상피 세포에 대한 독성 평가(1) Toxicity evaluation of various synthetic and natural substances such as cosmetics and skin drugs to epithelial cells

(2) 피부질환의 치료제에 대한 효과 분석(2) Analysis of effects on the treatment of skin diseases

(3) 인공 피부의 상업화(3) commercialization of artificial skin

Claims (5)

섬유 세포를 80-90% 성장했을 때 미토미신 C로 처리하여 배양접시에 분주하여 피더 층을 제작하는 단계, 상피와 결체조직을 핀셋으로 분리한후 상피는 0.1% 트립신/EDTA에 15분간 처리하여 원심 분리한 다음, 상피 세포를 모아 피더 층에 분주하고 배지에 의하여 70-80% 밀도에 도달할 때까지 계대 배양을 하는 단계로 이루어진 상피 세포의 일차 배양을 하는 단계; 1형 교원질을 중화 용액으로서 2.2% NaHCO3, 0.05N NaOH과 200 mmol/l HEPES로 중화하고 섬유세포와 혼합한 후 방치하여 중합을 유도하는 단계, 중합된 젤 상방에 일차 배양한 상피 세포를 분주하고 배지에서 5∼7일간 배양하여 단층을 이루게 하는 단계, 상피 세포 상방의 배양액을 제거하고, 링의 외부 배양액을 진피의 높이와 같이 유지하여 상피 세포가 공기에 노출 되도록하여 14∼25일간 유지해주는 단계로 이루어지는 히스토 타이픽 래프트 배양을 하는 단계; 및 젤 상부에 라미닌과 4형 교원질을 각각 도포하여 중합될때까지 30℃ 배양기에서 중합하여 기저막 성분을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원으로 인공상피 조직을 제조하는 방법.When the fibroblasts were grown at 80-90%, they were treated with mitomycin C to prepare a feeder layer. The epithelium and connective tissues were separated by tweezers, and the epithelium was treated with 0.1% trypsin / EDTA for 15 minutes Centrifuging, collecting the epithelial cells, dispensing them into the feeder layer, and subculturing the medium until reaching a density of 70-80% by the medium; 1 type collagen was neutralized with 2.2% NaHCO 3 , 0.05N NaOH and 200 mmol / l HEPES as a neutralizing solution, mixed with fibroblasts and allowed to stand to induce polymerization, and primary cultured epithelial cells And culturing the medium for 5-7 days to form a monolayer; removing the culture medium above the epithelium; keeping the outer culture medium of the ring at the height of the dermis to allow the epithelial cells to be exposed to the air for 14 to 25 days; A step of performing histotyping raft culture comprising the steps of: And applying the laminin and the type-4 collagen on the upper part of the gel, respectively, and polymerizing the mixture in an incubator at 30 캜 until polymerization to provide a basement membrane component. 제1항에 있어서, 상기 기저막은 각각 0.33 mg/ml (7μg/cm2)의 농도를 갖는 라미닌과, 2.6mg/ml (40.0μg/cm2)의 농도를 갖는 4형 교원질로 이루어진 것을 특징으로 하는 삼차원으로 인공상피조직을 제조하는 방법.The method according to claim 1, wherein the basement membrane is composed of laminin having a concentration of 0.33 mg / ml (7 μg / cm 2 ) and a type 4 collagen having a concentration of 2.6 mg / ml (40.0 μg / cm 2 ) Lt; RTI ID = 0.0 > artificial < / RTI > epithelial tissue. 제1항에 있어서, 상기 배지는 'E'배지로서 0.7∼1.5 mM Ca++을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 삼차원으로 인공상피조직을 제조하는 방법.2. The method according to claim 1, wherein the medium comprises 0.7 to 1.5 mM Ca < ++ > as the 'E' medium. 1형 교원질; 상기 1형 교원질위에 편평하게 도포된 기저막; 상기 기저막위에 극성구조를 갖도록 세포핵이 배열되고 편평하게 1∼2층으로 형성된 기저세포층; 상기 기저세포층위에 3∼5층으로 균일하게 형성된 극세포층; 및 상기 극세포층위에 형성된 각화층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 삼차원적으로 재생된 인공상피조직.Type 1 collagen; A basement membrane flatly coated on the collagen type I; A basal cell layer on which the nucleus is arranged and flatly formed as one or two layers so as to have a polar structure on the base film; A polar cell layer uniformly formed on the basal cell layer in three to five layers; And a keratin layer formed on the extracellular matrix layer. The three-dimensionally regenerated artificial epithelium tissue. 제4항에 있어서, 상기 기저막은 각각 0.33 mg/ml (7μg/cm2)의 농도를 갖는 라미닌과, 2.6mg/ml (40.0μg/cm2)의 농도를 갖는 4형 교원질로 이루어진 것을 특징으로 하는 삼차원적으로 재생된 인공상피조직.5. The method according to claim 4, wherein the basement membrane is composed of laminin having a concentration of 0.33 mg / ml (7 μg / cm 2 ) and quadriformal collagen having a concentration of 2.6 mg / ml (40.0 μg / cm 2 ) A three-dimensionally regenerated artificial epithelium.
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