KR20040070343A - In vitro micro-organ, and uses in related thereto - Google Patents

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KR20040070343A
KR20040070343A KR10-2004-7006068A KR20047006068A KR20040070343A KR 20040070343 A KR20040070343 A KR 20040070343A KR 20047006068 A KR20047006068 A KR 20047006068A KR 20040070343 A KR20040070343 A KR 20040070343A
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micro
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에두아르도엔. 미트라니
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이슘 리서치 디벨롭먼트 컴퍼니 오브 더 히브루 유니버시티 오브 예루살렘
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Abstract

본 발명은 특이적 특징이 있는 분리된 세포 집단을 포함하는 미세기관 배양물을 기술한다. 본 발명의 미세기관 배양물의 주요 특징은 비교적 오랜 기간 동안 배양물에 유지되는 능력은 물론, 원료 기관에서 나타나는 것과 유사한 세포-세포 상호작용 및 세포-간질 상호작용 등을 용이하게 하는 기관 미세구조의 보존을 포함한다. 본 발명의 미세기관 배양물은 피검 수용체로의 유전자 산물의 전달 방법, 세포 증식제 및 세포 분화제 동정 방법 및 선조 세포와 줄기 세포의 동정 및 분리 방법에 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 미세기관 배양물은 세포 증식, 세포 분화 및 바이러스 감염성에 대한 억제제를 동정하는 방법에 사용할 수 있다. 다른 양태로서, 본 발명의 미세기관 배양물은 이식에 사용할 수 있다.The present invention describes micro-organ cultures comprising isolated cell populations with specific characteristics. The main feature of the micro-organ cultures of the present invention is the preservation of organ microstructures, which facilitates cell-cell interactions and cell-epileptic interactions similar to those found in source organs, as well as the ability to remain in culture for relatively long periods of time. It includes. The micro-organ culture of the present invention can be used for the delivery of gene products to test receptors, the identification of cell proliferative agents and cell differentiators, and the identification and isolation of progenitor and stem cells. In addition, the micro-organ cultures of the present invention can be used in methods for identifying inhibitors for cell proliferation, cell differentiation and viral infectivity. In another embodiment, the micro-organ culture of the invention can be used for transplantation.

Description

시험관내 미세기관 및 이에 관련된 용도{IN VITRO MICRO-ORGAN, AND USES IN RELATED THERETO}In vitro micro-organs and related uses {IN VITRO MICRO-ORGAN, AND USES IN RELATED THERETO}

진핵세포 배양물이 최초로 수득된 것은 1950년대 초였다. 그 이후로, 각종 형질전환 세포 및 원시 세포가 각종 배지와 규정 보충물, 예컨대 성장 인자 및 호르몬 등과 미규정 보충물, 예컨대 혈청 및 기타 다른 체내 추출물을 이용하여 배양되었다. 예를 들어, 동물의 피부에서 수득한 섬유아세포는 핵형적으로 이배체인 세포로서 다양한 세포 세대를 통해 관례적 방식으로 배양하거나 또는 확립된 세포주로서 관례적 방식으로 무한 배양할 수 있다. 하지만, 상피세포는 섬유아세포와 다른 형태적 성질과 증식성을 보유하여 배양하기가 더 어렵다. 더욱이, 상피세포와 섬유아세포를 동일 배양물에서 증식시키면, 일반적으로 상피세포는 섬유아세포에 비해 과증식한다.Eukaryotic cell cultures were first obtained in the early 1950s. Since then, various transformed and primitive cells have been cultured using various media and regulatory supplements such as growth factors and hormones and the like, and nonregulated supplements such as serum and other body extracts. For example, fibroblasts obtained from the skin of an animal can be cultured in a customary manner through various cell generations as cells that are nucleomorphically diploid, or indefinitely in a customary manner as an established cell line. However, epithelial cells have different morphological properties and proliferation than fibroblasts, making them more difficult to culture. Moreover, when epithelial cells and fibroblasts are propagated in the same culture, epithelial cells generally overgrow compared to fibroblasts.

2차원적 세포 증식은 높은 세포 증식율을 제공하여 배양물 상태로 세포를 준비, 관찰 및 연구하기에 편리한 방법이지만, 생체내 전체 조직의 특징적인 세포-세포 및 세포-간질 상호작용을 알 수는 없다.Two-dimensional cell proliferation is a convenient way to prepare, observe, and study cells in culture by providing high cell proliferation rates, but the characteristic cell-cell and cell-epileptic interactions of whole tissues in vivo are unknown. .

이러한 기능적, 형태적 상호작용 연구를 위해 몇몇 연구자들은 콜라겐 겔(Douglas et al., (1980) In Vitro 16:306-312; Yang et al., (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. 76:3401; Yang et al. (1980) Proc.Natl.Acad.Sci. 77:2088-2092; Yang et al.,(1981) Cancer Res. 41:1021-1027); 셀룰로스 스폰지 단독형(Leighton et al.,(1951) J. Natl. Cancer Inst. 12:545-561) 또는 콜라겐 코팅형(Leighton et al.,(1968) Cancer Res. 28:286-296); 젤라틴 스폰지, 젤폼형(Sorour et al.,(1975) J.Neurosurg. 43:742-749)과 같은 3차원 기재를 이용하였다.For these functional and morphological interaction studies, several researchers have described collagen gels (Douglas et al., (1980) In Vitro 16: 306-312; Yang et al., (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. 76: 3401; Yang et al. (1980) Proc. Natl. Acad. Sci. 77: 2088-2092; Yang et al., (1981) Cancer Res. 41: 1021-1027); Cellulose sponge alone (Leighton et al., (1951) J. Natl. Cancer Inst. 12: 545-561) or collagen coated (Leighton et al., (1968) Cancer Res. 28: 286-296); Three-dimensional substrates such as gelatin sponge, gelfoam type (Sorour et al., (1975) J. Neurosurg. 43: 742-749) were used.

상피세포를 컴피턴트 클론화 방식으로 증식시키기 위하여 각종 배양 조건을 이용하였다. 예를 들어, 상피세포, 구체적으로 피부 상피세포(각질세포)를 치사량의 광조사된 섬유아세포의 영양세포층(Rheinhardt et al. (1975) Cell 6:331-343) 및 반합성 콜라겐 기질(미국 특허 제5,282,859호; 유럽 특허출원번호 0361957) 상에서 배양하였다. 몇몇 경우에는 이와 같은 세포의 증식에 사용된 배지에 뇌하수체 추출물과 혈청 등의 생물학적 추출물 및 상피세포 성장 인자, 인슐린 등의 성장 보충물 등을 첨가하여 사용하기도 하였다(Boisseau et al.(1992) J. Dermatol. Sci 3(2): 111-120; 미국 특허 제5,292,655호).Various culture conditions were used to proliferate epithelial cells in a competent cloned manner. For example, the epithelial cells, specifically dermal epithelial cells (keratocytes), may be treated with a lethal layer of irradiated fibroblasts (Rheinhardt et al. (1975) Cell 6: 331-343) and semisynthetic collagen matrix (US Patent No. 5,282,859; European Patent Application No. 0361957). In some cases, biological extracts such as pituitary extracts and serum and growth supplements such as epidermal growth factor and insulin were added to the medium used for the proliferation of such cells (Boisseau et al. (1992) J. Dermatol. Sci 3 (2): 111-120; US Pat. No. 5,292,655).

시험관내에서 피부를 증식시키기 위하여 수많은 시도가 수행되었다. 이와 같은 시도들은 일반적으로 상피에 있는 각질세포를 진피에 있는 섬유아세포 및 지방세포로부터 분리하는 단계를 포함한다. 분리 후, 각질세포는 일반적으로 층화된 상피를 형성시키는 방식으로 증식시킨다. 하지만, 이와 같은 방식으로 제조된 상피에는 모낭과 땀샘이 없다. 더욱이 이 세포 배양물에는 상피와 진피 사이의 자연적인 관계가 보존되지 않는다. 또한, 비생육성 섬유아세포 상에서 각질세포를 증식시키는 방법(Rheinwald wt al.(1975) Cell 6:331-343) 또는 합성된 것이거나 진피와는다른 근원에서 유래한, 콜라겐과 섬유아세포의 피부 기질 상에 각질세포를 제공하는 방법(Sugihara et al.(1991) Cell.Dev.Biol. 27:142-146; Parenteau et al. (1991) J. Cell Biochem. 45(3): 245-251) 등의 배양 방법들도 수행되었다. 그러나, 몇몇 경우에는 각질세포 분리가 수행되지 않고 전체 기관이 배양되었다. 기관을 시험관내 배양하는 시도는 혈청함유 배지에서 기관을 배양한 경우만 있었다(Li et al.(1991) Proc.Natl.Acad.Sci. 88(5):108-112).Numerous attempts have been made to propagate skin in vitro. Such attempts generally involve separating keratinocytes in the epithelium from fibroblasts and adipocytes in the dermis. After isolation, keratinocytes are generally proliferated in a way to form a stratified epithelium. However, epithelium prepared in this way lacks hair follicles and sweat glands. Moreover, the cell culture does not preserve the natural relationship between the epithelium and the dermis. In addition, the method of proliferating keratinocytes on non-proliferative fibroblasts (Rheinwald wt al. (1975) Cell 6: 331-343) or on the skin matrix of collagen and fibroblasts, either synthetic or derived from a source other than the dermis. Culture of methods for providing keratinocytes (Sugihara et al. (1991) Cell. Dev. Biol. 27: 142-146; Parenteau et al. (1991) J. Cell Biochem. 45 (3): 245-251) Methods were also performed. In some cases, however, keratinocyte separation was not performed and the entire organ was cultured. Attempts to cultivate organs in vitro only resulted from culturing organs in serum-containing medium (Li et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. 88 (5): 108-112).

진피의 시험관내 모델에 존재하는 대부분의 진피에는 모낭, 땀샘 및 피지샘이 없다(상피세포 배양물 검토를 위해 Coulomb et al.(1992) Pathol.Biol.Paris 40(2): 139-146). 예외적으로, 2x5㎟ 및 2.0mm 두께의 크기를 가진 피부 체외이식편이 혈청 함유 배지의 존재하에 수일 동안 생육성을 유지한 겔-지지성 피부 모델이 제시된 바 있다(Li et al.(1992) Proc. Natl. Acad. Sci. 89:8764-8768).Most of the dermis in the in vitro model of the dermis is devoid of hair follicles, sweat glands and sebaceous glands (Coulomb et al. (1992) Pathol. Biol. Paris 40 (2): 139-146 for review of epithelial cell culture). Exceptionally, a gel-supported skin model has been presented in which skin explants with dimensions of 2 × 5 mm 2 and 2.0 mm thickness have maintained viability for several days in the presence of serum-containing medium (Li et al. (1992) Proc. Natl.Acad.Sci. 89: 8764-8768).

생물반응기 및 기타 다른 포유동물 세포 배양 방법은 세포 손상의 단점 외에도 세포를 본래 유기체에 존재하는 실제 조직의 공간적 3차원 형태와 유사한 조직으로 조합할 수 있는 조건을 마련하기 위한 능력 부족으로 인해 매우 제한적이었다. 이와 같은 이유로, 종래의 조직 배양 방법은 배양된 조직을 포유동물 세포 분화에 중요 요소로 사료되는 기능적으로 고도 세분화되거나 분화된 상태로 발현시키는 능력 및 연구중이며 약학적 당해 물질인 세분화된 생물학적 활성 분자의 분비 등에 한계가 있다. 미생물과 달리 포유동물과 같은 고등 유기체의 세포는 스스로 고차원의 다세포 조직을 형성한다. 이와 같은 자가조립의 정확한 기작은 알려져 있지 않지만, 지금까지 연구된 실례를 보면, 세포의 조직으로의 발달이 세포의 서로(동종 세포 또는 이종 세포)에 대한 배향 또는 다른 고착 기질에 대한 세포의 배향 및/또는 특정 물질(인자), 예컨대 호르몬, 자가분비인자 또는 주변분비인자 등의 존재 또는 부재에 따라 달라지는 것을 알 수 있었다. 이를 요약해보면, 충분히 낮은 전단응력, 충분한 3차원 공간 자유도 및 생체내 조직 구조의 훌륭한 모델링을 허용하기에 충분히 긴 중요 세포 상호작용(세포 상호간 또는 세포와 기질간) 기간을 동시에 달성할 수 있는 종래의 배양 방법은 없다.Bioreactors and other mammalian cell culture methods, in addition to the drawbacks of cell damage, were very limited due to the lack of ability to combine the cells into tissues similar to the spatial three-dimensional form of the actual tissue present in the original organism. . For this reason, conventional tissue culture methods provide the ability to express cultured tissues in a functionally highly granular or differentiated state, which is considered to be an important factor for mammalian cell differentiation, and the ability of microbial biologically active molecules, which are under investigation and pharmaceutical agents, to be studied. There is a limit on secretion. Unlike microorganisms, cells of higher organisms, such as mammals, themselves form higher-order multicellular tissues. The exact mechanism of such self-assembly is not known, but the examples studied so far indicate that the development of cells into the tissues is characterized by the orientation of the cells relative to each other (homologous or heterologous) or to other adherent substrates and And / or depending on the presence or absence of certain substances (factors) such as hormones, self-secreting factors or peripheral secretion factors. Summarizing this, it is possible to simultaneously achieve a period of significant cell interaction (cell-to-cell or cell-substrate) that is sufficiently long to allow sufficiently low shear stress, sufficient three-dimensional spatial freedom and good modeling of tissue structures in vivo. There is no cultivation method.

따라서, 배양물의 세포가 그들 본래의 세포간 관계를 오랜 시간 동안 보존하는 배양물에서 기관 일부를 발생 및 유지시키는 시험관내 방법이 요구된다. 이와 같이 세포 분화, 세포 증식 및 세포 기능이 생체내 전체 기관에서 관찰되는 것과 유사한 조직 및 기관 모델의 이용가능성은 기관이 건강한 상태로 유지되는 기작과 이에 따라 비정상적 과정이 복원될 수 있는 방법을 이해하는데 유용하게 사용될 것이다.Thus, there is a need for an in vitro method of generating and maintaining some organs in culture in which the cells of the culture preserve their original intercellular relationships for a long time. The availability of tissue and organ models in which cell differentiation, cell proliferation, and cell function are similar to those observed in whole organs in vivo can be used to understand how organs remain healthy and thus how abnormal processes can be restored. It will be useful.

도 1은 알레프(Aleph)를 측정하는 치수를 나타낸 미세기관의 개략적 도면이다(여기에서 x는 조직의 두께이고 a는 조직의 폭이다).1 is a schematic diagram of a micro-organ with dimensions measuring Alep (where x is the thickness of the tissue and a is the width of the tissue).

도 2는 기니이 피그 미세기관 배양물에서의 세포 증식을 여러 시간 동안 항온배양한 후 BrdU 표지화하여 나타낸 막대그래프이다.FIG. 2 is a bar graph showing BrdU labeling after cell incubation for several hours in guinea pig micro-organ cultures.

도 3은 인간 등피부 미세기관 배양물에서의 세포증식을 1 내지 8일 동안 배양한 후 BrdU 표지화하여 측정한 막대그래프이다.3 is a histogram measured by BrdU labeling after cell proliferation in human epidermal micro-organ culture for 1 to 8 days.

도 4A 내지 도 4D는 마우스 피부(50배율)(도 4A), 기니아 피그 피부(75배율)(도 4B), 인간 포피(50배율)(도 4C) 및 인간 포피(75배율)(도 4D)의 복제 세포 각각의 면역형광성을 나타내는 현미경사진이다.4A-4D show mouse skin (50 magnification) (FIG. 4A), guinea pig skin (75 magnification) (FIG. 4B), human foreskin (50 magnification) (FIG. 4C) and human foreskin (75 magnification) (FIG. 4D). It is a micrograph showing the immunofluorescence of each of the cloned cells.

도 5A 내지 도 5C는 배양 0일(도 5A), 3일(도 5B) 및 6일(도 5C)째의 조직 미세구조를 나타내는 인간 표피 미세기관 체외이식편(75배율)의 횡단면도이다.5A-5C are cross-sectional views of human epidermal micro-organ explants (75x magnification) showing tissue microstructures on culture days 0 (FIG. 5A), 3 (FIG. 5B) and 6 (FIG. 5C).

도 6은 (a)는 4mm로 일정하게 유지시키고 기니아 피그 미세기관 배양물의 두께(x)는 변화시켜 BrdU 병입을 통해 측정한 표피 증식의 효과를 나타낸 막대그래프이다.Figure 6 (a) is a bar graph showing the effect of epidermal proliferation measured through BrdU incorporation by changing the thickness (x) of the guinea pig micro-organ culture to maintain a constant 4mm.

도 7A 및 도 7B는 췌장 유래의 미세기관 배양물에 존재하는 증식성 세포에 상응하는 면역형광성을 나타내는 현미경사진이다(75배율).7A and 7B are micrographs (75 ×) showing immunofluorescence corresponding to proliferative cells present in pancreas derived micro-organ cultures.

도 8은 성숙한 돼지 췌장의 미세기관 배양물에서 방출된 인슐린 양을 나타내는 막대그래프이다.8 is a bar graph showing the amount of insulin released from micro-organ cultures of mature pig pancreas.

도 9는 배양 3일, 4일 및 6일째 결장, 간, 신장, 십이지장 및 식도의 미세기관 배양물에 존재하는 증식성 세포의1H-티미딘 병입율을 나타내는 막대그래프이다.9 is a bar graph showing the 1 H-thymidine incorporation rate of proliferative cells present in micro-organ cultures of colon, liver, kidney, duodenum and esophagus on days 3, 4 and 6 of culture.

도 10A 내지 도 10C는 미세기관 배양물에서 모낭의 활성 증식을 면역형광성으로 측정하여 나타낸 현미경사진이다. 배율은 40x(도 10A), 40x(도 10B) 및 75x(도 10C)이다.10A to 10C are micrographs showing immunofluorescence measurements of active proliferation of hair follicles in micro-organ cultures. Magnifications are 40x (FIG. 10A), 40x (FIG. 10B) and 75x (FIG. 10C).

도 11은 미세배양 초기와 말기에 털줄기의 크기 분포를 나타내는 막대그래프이다.Figure 11 is a bar graph showing the size distribution of the hairy stem at the beginning and end of microculture.

도 12는 TGF-β 2.5ng/ml 첨가된 기니아 피그 피부 배양시에 미세기관 배양물의 유사분열원성 억제를 나타내는 막대그래프이다.12 is a bar graph showing mitogenic activity of micro-organ cultures in guinea pig skin culture with 2.5 ng / ml TGF-β.

도 13은 생체내에서 용이하게 처리할 수 있는 구조를 유지하기 위한 조직 절편의 불완전 분획을 나타내는 만성 피부 궤양을 치료하기 위한 미세기관 체외이식편의 개략적 모식도이다.FIG. 13 is a schematic diagram of a micro-organ explant for treating chronic skin ulcers showing an incomplete fraction of tissue sections for maintaining a structure that can be easily processed in vivo.

도 14는 정상 피부 일부를 미세기관 배양물로 대체한 후 나타나는 마우스 표면의 사진으로서, 치유, 이식편에 새로운 털줄기의 생성 및 정상 마우스 피부에 이식편의 병입을 관찰할 수 있다(10배율).14 is a photograph of the surface of the mouse after replacement of a portion of normal skin with micro-organ culture, where healing, generation of new hairs in the graft, and implantation of the graft in normal mouse skin can be observed (10 ×).

도 15는 루시퍼라제 리포터 유전자를 암호화하는 플라스미드를 이용한 배양물의 형질감염 후 기니아 피그의 피부 미세기관 배양물에서 나타나는 루시퍼라제 리포터 유전자 발현을 도시한 그래프이다.FIG. 15 is a graph depicting the luciferase reporter gene expression seen in skin micro-organ cultures of guinea pigs after transfection of a culture with a plasmid encoding the luciferase reporter gene.

도 16은 루시퍼라제 리포터 유전자를 암호화하는 플라스미드와 래트 폐 및 흉선 미세기관 배양물의 양이온 지질 매개의 형질감염 후 상기 배양물에서 나타나는 루시퍼라제 유전자 발현을 도시한 그래프이다.FIG. 16 is a graph depicting the luciferase gene expression seen in plasmids encoding the luciferase reporter gene and cation lipid mediated transfection of rat lung and thymus micro-organ cultures.

도 17은 본 발명의 미세기관 배양물에서 FGF 처리시 휴지기 모낭의 활성화를 도시한 그래프이다.Figure 17 is a graph showing the activation of resting hair follicles during FGF treatment in the micro-organ culture of the present invention.

도 18은 본 발명의 미세기관 체외이식편에 존재하는 돌연변이 루시퍼라제 유전자의 발현을 도시한 그래프이다.18 is a graph showing the expression of the mutant luciferase gene present in the micro-organ explant of the present invention.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

본 발명은 3차원 기관 체외이식편 배양 시스템에 관한 것이다. 이 배양 시스템은 생체내 전체 기관에서 발견되는 것과 거의 유사한 환경에서 시험관내 미세기관 체외이식편의 장기간 증식에 사용할 수 있다. 본 명세서에 기술한 배양 시스템은 생체내 대응 기관과 유사한 구조를 유지하도록 증식 및 적당한 세포 성숙을 제공한다.The present invention relates to a three-dimensional organ explant culture system. This culture system can be used for long-term proliferation of in vitro micro-organ explants in an environment similar to that found in whole organs in vivo. The culture system described herein provides proliferation and proper cell maturation to maintain a structure similar to the corresponding organ in vivo.

본 발명의 미세기관 배양물은 조직 또는 기관 절편을 유지할 수 있고, 그 절편의 기능을 장기간 동안 보존할 수 있는 시험관내 배양 시스템을 제공한다. 이와같은 배양 시스템은 세포 분화, 세포 증식, 세포 기능 및 상기 세포 특징과 기능을 변화시키는 방법을 용이하고 정확하게 시험할 수 있는 시험관내 모델을 제공한다. 그 결과 얻어지는 배양물은 생체내 이식에서부터 시험관내에서의 세포독성 화합물 및 약학적 화합물의 선별, "생물반응기"에서 생물학적 활성 분자의 생산 및 조직으로부터 선조세포의 분리에 이르기까지 다양한 용도에 사용할 수 있다.The micro-organ culture of the present invention provides an in vitro culture system capable of maintaining a tissue or organ section and preserving the function of the section for a long time. Such a culture system provides an in vitro model that allows for easy and accurate testing of cell differentiation, cell proliferation, cell function, and methods of altering such cell characteristics and functions. The resulting culture can be used for a variety of applications, from in vivo transplantation to the selection of cytotoxic and pharmaceutical compounds in vitro, to the production of biologically active molecules in "bioreactors" and to the separation of progenitor cells from tissues. .

예를 들어, 본 발명의 특정 구체예로는 (i) 화학치료 요법 동안 파괴될 골수를 대체하는데 사용하는 미세기관 골수배양 이식물; (ii) 경화증 환자에서 간 기능을 증대시키는데 사용하는 미세기관 간 이식물; (iii) 피검 미세기관 배양물에서 증식된 유전자 변형 세포(예컨대 인슐린을 암호화하는 재조합 유전자를 발현하는 췌장 미세기관); (iv) 구강 점막의 미세기관 배양물에 결합시킨 치과보철물이 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다.For example, certain embodiments of the invention include (i) micro-organ bone marrow culture implants used to replace bone marrow that will be destroyed during chemotherapy; (ii) micro-organ liver transplants for use in enhancing liver function in sclerosis patients; (iii) genetically modified cells propagated in test micro-organ cultures (such as pancreatic micro-organs expressing recombinant genes encoding insulin); (iv) dental prostheses coupled to micro-organ cultures of oral mucosa, but are not limited thereto.

또 다른 비제한적 구체예로서, 피검체의 미세기관 배양물은 다양한 화합물, 예컨대 세포독성 화합물, 성장/조절 인자, 약학적 제제 등을 선별하기 위하여 시험관내에서 사용할 수 있다. 이 목적을 위해 미세기관 배양물은 시험관내 유지시킨 뒤 시험할 화합물에 노출시킨다. 세포독성 화합물의 활성은 예컨대 체외이식편에 존재하는 세포의 손상 또는 사멸 능력을 통해 측정할 수 있다.As another non-limiting embodiment, the microorgan culture of the subject can be used in vitro to select various compounds, such as cytotoxic compounds, growth / regulatory factors, pharmaceutical agents, and the like. For this purpose, micro-organ cultures are maintained in vitro and exposed to the compounds to be tested. The activity of the cytotoxic compound can be measured, for example, through the ability to damage or kill cells present in the explant.

이 활성은 생생한 염색 기법을 통해 용이하게 평가할 수 있다. 성장/조절 인자는 체외이식편의 세포 함유물, 예컨대 총 세포수, 및 분화 세포 수를 분석하여 평가할 수 있다. 이 평가는 형별 특이적 세포 항원을 규정하는 항체를 이용한 면역세포화학 기법의 사용 등을 포함하는 표준 세포학적 및/또는 조직학적 기법으로 수행할 수 있다. 3차원 시스템에서 배양된 정상 세포에 미치는 각종 약물의 효과를 평가할 수 있다. 예를 들어, 적혈구 형성을 증가시키는 약물은 골수 미세기관 배양물을 가지고 시험할 수 있다. 콜레스테롤 대사에 영향을 미치는 약물(예컨대 콜레스테롤 생산을 저하시킴으로써)은 간 미세기관 배양물을 가지고 시험할 수 있다. 이상 조직의 미세기관 배양물 역시 예를 들어 과증식 또는 신생증식 질환 연구의 용이성을 도모하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 종양 세포 증식이 일어난 미세기관 체외이식편은 예컨대 항종양제 효능을 시험하기 위한 모델 시스템으로 사용할 수 있다.This activity can be readily assessed through vivid staining techniques. Growth / regulatory factors can be assessed by analyzing the cell contents of the explant, such as total cell number, and differentiated cell number. This assessment can be performed by standard cytological and / or histological techniques, including the use of immunocytochemical techniques with antibodies that define type specific cellular antigens. The effects of various drugs on normal cells cultured in three-dimensional systems can be assessed. For example, drugs that increase red blood cell formation can be tested with bone marrow micro-organ cultures. Drugs that affect cholesterol metabolism (such as by lowering cholesterol production) can be tested with liver micro-organ cultures. Micro-organ cultures of abnormal tissues can also be used, for example, to facilitate the study of hyperproliferative or neoproliferative diseases. For example, micro-organ explants in which tumor cell proliferation has occurred can be used as a model system, for example, to test antitumor efficacy.

본 명세서, 실시예 및 첨부된 특허청구범위에 사용되고 있는 일부 용어들은 편리하게 알 수 있도록 이하에 모아서 설명하였다.Some terms used in the specification, the examples, and the appended claims have been described below for convenience.

"체외이식편"이란 용어는 신체에서 분리하여 합성 배지에서 증식시킨 기관 유래의 세포 집합물을 의미한다. 간질 성분과 상피 성분을 모두 보유하는 기관 유래의 체외이식편이란 일반적으로 상기 기관 유래의 단일 체외이식편에 상기 두 성분을 모두 포함하는 체외이식편을 의미한다.The term "explant" refers to a collection of organ-derived cells isolated from the body and propagated in synthetic media. An explant from an organ having both an epileptic component and an epithelial component generally refers to an explant comprising both components in a single explant derived from the organ.

"조직"이란 용어는 특정 특이 기능을 함께 수행하는 유사하게 세분화된 세포 그룹 또는 층을 의미한다.The term "tissue" refers to a similarly divided group or layer of cells that together perform a specific specific function.

"기관"이란 용어는 미세구조를 형성하기 위하여 세포-세포 및/또는 세포-간질 상호작용의 일부 형태를 유지하는 2종 또는 그 이상의 인접 층으로 이루어진 조직을 의미한다. 따라서, 본 발명에 있어서 미세기관 배양물은 예컨대 포유동물 피부, 포유동물 췌장, 간, 신장, 십이지장, 식도, 방광, 각막, 전립선, 골수, 흉선및 비장 등의 기관으로부터 제조하였다.The term “organ” refers to a tissue composed of two or more contiguous layers that maintain some form of cell-cell and / or cell-stromal interaction to form a microstructure. Thus, in the present invention, micro-organ cultures were prepared from organs such as mammalian skin, mammalian pancreas, liver, kidney, duodenum, esophagus, bladder, cornea, prostate, bone marrow, thymus and spleen.

"간질"이란 용어는 기관의 지지 조직 또는 기질을 의미한다.The term "epilepsy" refers to the supportive tissue or substrate of an organ.

본 명세서에 사용된 "미세기관 배양물"이란 용어는 세포가 분리된 기관 또는 조직의 미세구조를 보유한 분리된 세포 집단, 예컨대 체외이식편을 의미한다. 즉, 분리된 세포는 공간 상호작용, 예컨대 세포-세포, 세포-기질 및 세포-간질 상호작용 및 체외이식편이 유래하는 본래 유기체 및 실제 조직의 배향을 모방/유지하는 3차원 구조를 함께 형성한다. 따라서, 간질층과 상피층 사이와 같은 상기 상호작용이 체외이식된 조직에서 보존되어 중요한 세포 상호작용을 통해 예컨대 체외이식편의 생물학적 기능을 유지하는 자가분비인자, 주변분비인자 및 다른 세포외 자극을 구비하고 적당한 영양소와 폐기물 수송이 샘플을 통해 일어나는 조건하에서 장기 생존능을 얻을 수 있다.As used herein, the term "microorgan culture" refers to an isolated cell population, such as an explant, that retains the microstructure of the organ or tissue from which the cell is isolated. That is, isolated cells form a three-dimensional structure that mimics / maintains the orientation of the original organism and the actual tissue from which spatial interactions such as cell-cell, cell-substrate and cell-stromal interactions and explants originate. Thus, such interactions, such as between the interstitial layer and epithelial layer, are preserved in the explanted tissue and are provided with self-secreting factors, peripheral secretion factors, and other extracellular stimuli that maintain important biological interactions, for example, the explant's biological function. Long term viability can be achieved under conditions where proper nutrient and waste transport occurs through the sample.

피검체의 미세기관 배양물은 세포 또는 조직 체외이식편이 분리된 기관 또는 조직의 미세구조를 보유한다. 본 명세서에 사용된, "미세구조"란 용어는 세포 집단의 세포 중 적어도 약 50%, 바람직하게는 적어도 약 60%, 보다 바람직하게는 적어도 약 70%, 보다 더 바람직하게는 적어도 약 80%, 가장 바람직하게는 적어도 약 90% 또는 그 이상의 세포가 생체내에서 물리적 및/또는 기능적으로 접해있는 적어도 1종 이상의 세포 물질 또는 비세포 물질과 시험관내에서 물리적 및/또는 기능적으로 접한 상태를 유지하며 적어도 약 1층, 보다 바람직하게는 적어도 약 5층, 가장 바람직하게는 적어도 약 10층 이상의 세포 배양물을 형성하는, 분리된 세포 집단 또는 조직 체외이식편을 의미한다. 바람직하게는, 체외이식편의 세포가 분리된기관 또는 조직의 적어도 하나의 생물학적 활성을 유지하는 것이 좋다.The micro-organ culture of the subject retains the microstructure of the organ or tissue from which the cell or tissue explant is isolated. As used herein, the term “microstructure” refers to at least about 50%, preferably at least about 60%, more preferably at least about 70%, even more preferably at least about 80%, of the cells of a cell population, Most preferably, at least about 90% or more of the cells remain in physical and / or functional contact in vitro with at least one or more cellular or non-cellular materials that are in physical and / or functional contact with in vivo and at least By isolated cell population or tissue explant, forming a cell culture of at least about 1 layer, more preferably at least about 5 layers, most preferably at least about 10 layers. Preferably, it is desirable to maintain at least one biological activity of the organ or tissue from which the cells of the explant are isolated.

본 명세서에 사용된 "분리된"이란 용어는 유기체 내의 자연 환경에서 분리된 체외이식편을 의미하는 것이다. 이 용어는 자연 환경으로부터의 전체적인 물리적 분리, 예컨대 공여 동물, 예컨대 인간이나 축소 돼지와 같은 포유동물로부터의 제거를 포함한다. 예를 들어, "분리된"이란 용어는 체외이식편이거나, 체외이식편의 일부로서 배양되거나 또는 체외이식편의 형태로 이식된 세포 집단을 의미한다. 세포 집단을 의미하는 것으로 사용했을 때, "분리된"이란 용어는 본 발명의 미세기관 배양물에서 세포의 증식으로부터 얻어지는 세포 집단을 포함한다.As used herein, the term "isolated" refers to explants isolated from their natural environment in an organism. The term includes the entire physical separation from the natural environment, such as removal from a donor animal, such as a mammal, such as a human or miniature pig. For example, the term “isolated” refers to a population of cells that have been explanted, cultured as part of an explant or implanted in the form of an explant. As used to mean a cell population, the term "isolated" includes a cell population resulting from the proliferation of cells in the micro-organ culture of the present invention.

"외세포층"이란 용어는 배아의 원시 배 3층 중 최외각을 의미하는 것으로서, 이로부터 표피 및 표피 조직, 예컨대 손톱, 머리 및 피부 샘, 신경계, 외부 감각 기관, 구강 및 항문의 점막 등이 유도된다.The term "extracellular layer" refers to the outermost of the embryonic primitive layers of the embryo, from which the epidermis and epidermal tissue, such as nails, head and skin glands, nervous system, external sensory organs, mucous membranes of the oral cavity and anus, etc. do.

"상피"란 용어는 내부 및 외부 체표면(피부, 점막 및 혈청)의 세포 외피 및 이로부터 유도된 샘 및 기타 다른 구조, 예컨대 각막세포, 식도세포, 표피세포 및 모낭 상피세포 등을 포함한다. 다른 상피조직의 예로는, 비강의 후각 영역 안에 존재하고 후각 수용체를 함유하는 의사층화된 상피인 후각 상피; 분비 세포로 구성된 상피를 의미하는 샘 상피; 편평화된 판상 세포로 구성된 상피를 의미하는 편평 상피를 포함한다. 상피란 용어는 또한 수축과 팽창으로 인해 현저한 기계적 변화를 겪는 중공의 기관 안에서 특징적으로 발견되는 전이성 상피, 예컨대 층화된 편평 상피와 원주형 상피 간의 전이를 나타내는 조직을 의미할 수도 있다. "상피화"란 용어는 박피 표면 상에서 상피 조직의 성장에 의한 치유를 의미한다.The term "epithelial" includes the cell envelope of internal and external body surfaces (skin, mucosa and serum) and glands and other structures derived therefrom such as corneal cells, esophageal cells, epidermal cells and hair follicle epithelial cells. Examples of other epithelial tissues include the olfactory epithelium, which is a pseudolayered epithelium present in the olfactory region of the nasal cavity and containing the olfactory receptors; Gland epithelium, meaning the epithelium consisting of secretory cells; Squamous epithelium, meaning an epithelium consisting of squamous platelets. The term epithelium may also refer to tissue indicating metastasis between metastatic epithelium, such as stratified squamous and columnar epithelium, which is characteristically found in hollow organs that undergo significant mechanical changes due to contraction and expansion. The term "epithelialization" refers to healing by growth of epithelial tissue on the epidermal surface.

"피부"란 용어는 진피와 표피로 구성된 신체의 외측 보호용 외피를 의미하는 것으로, 땀샘 및 피지샘은 물론 모낭 구조를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서를 통해 "피부성"이란 용어도 사용하였는데, 이는 이 용어가 사용된 문장에 적절하게 피부의 속성을 나타낸 것으로 이해되어야 한다.The term "skin" refers to the outer protective covering of the body consisting of the dermis and epidermis, and is to be understood to include sweat glands and sebaceous glands as well as hair follicle structures. The term "skin" is also used throughout this specification, which is to be understood as representing the properties of the skin appropriately in the context in which the term is used.

"표피"란 용어는 배아의 외세포층에서 유래된, 피부의 최외각 비혈관계 층을 의미하는 것으로서, 두께가 0.07mm에서부터 1.4mm로 다양하다. 손바닥 및 발바닥 표면 상에서, 표피는 내부로부터 외측으로 5개의 층, 즉 수직 배열된 원주 세포로 이루어진 기저층, 짧은 돌기 또는 가시를 가진 편평화된 다면체 세포로 이루어진 극세포 또는 가시모양 층, 편평화된 과립 세포로 이루어진 과립 층, 핵이 뚜렷하지 않거나 존재하지 않는 투명한 투과 세포의 여러 층으로 이루어진 투명 층, 및 편평화된 각화 비핵 세포로 이루어진 각질 층을 포함한다. 일반적으로 체표면의 표피에는 투명층은 보통 존재하지 않는다. "표피유사"는 표피와 유사한 세포 또는 조직이지만, 비피부 부위에서 발생하고 표피 인자의 함유로 형성되는 모든 종양을 의미하는데 사용할 수도 있다.The term "epidermal" refers to the outermost non-vascular layer of the skin, derived from the extracellular layer of the embryo, varying in thickness from 0.07 mm to 1.4 mm. On the palm and plantar surfaces, the epidermis is divided into five layers from the inside to the outer layer: the basal layer of vertically arranged columnar cells, the polar or spinous layer of flattened polyhedral cells with short processes or spines, flattened granular cells. And a granular layer consisting of a transparent layer consisting of several layers of transparent permeable cells in which the nucleus is not pronounced or absent, and a keratin layer consisting of flattened keratinocytes. In general, no clear layer is present on the epidermis of the body surface. "Epidermal" is a cell or tissue similar to the epidermis, but may also be used to mean any tumor that occurs in the non-skin area and is formed by the inclusion of epidermal factors.

"진피"는 표피 아래에 깊이 존재하는 피부 층을 의미하는 것으로서, 혈관 결합 조직의 치밀한 바탕으로 이루어지고 신경과 감각 말단 기관을 포함한다. 모근, 피지샘 및 땀샘이 진피 내에 깊이 매립되어 있는 표피의 구조물이다."Dermis" means a layer of skin deeply beneath the epidermis, which is based on a dense basis of vascular connective tissue and includes nerves and sensory terminal organs. Hair roots, sebaceous glands and sweat glands are structures of the epidermis deeply embedded in the dermis.

"샘"이란 용어는 정규 대사적 요구에 관계없이 물질을 분비하는 전문적인 세포 집합체를 의미한다. 예를 들어, "피지샘"은 유상 물질과 피지를 분비하는 진피내의 완전분비 샘이다. "땀샘"이란 용어는 체표면 상의 관에 의해 열리는, 땀을 분비하고, 진피 또는 피하 조직내에 위치한 샘을 의미한다. 보통의 샘 또는 외분비땀샘은 체표면의 최외층 상에 분포하여 분비물의 증발로 냉각을 촉진하고; 아포크린 땀샘은 피부 상에 직접 비워지지 않고 모낭 상부로 비워지고 항문 주위와 겨드랑이내와 같은 특정 신체 영역에서만 발견되는 것이다.The term "sam" refers to specialized cell aggregates that secrete substances regardless of their regular metabolic needs. For example, "sebaceous glands" are complete secretory glands in the dermis that secrete oily substances and sebum. The term "glands" refers to glands that secrete sweat and are located in the dermis or subcutaneous tissue, which are opened by tubes on the body surface. Ordinary glands or exocrine glands are distributed on the outermost layer of the body surface to facilitate cooling by evaporation of secretions; Apocrine glands are not emptied directly on the skin but are emptied into the top of the hair follicles and are found only in certain areas of the body, such as around the anus and in the armpit.

"모" (또는 "털")란 용어는 사상 구조, 구체적으로 각질으로 이루어지고 진피내에 함입된 유두에서 발생하며 포유동물에 의해서만 생산되고 그 그룹의 동물에 특징적인 세분화된 표피 구조를 의미한다. 이 용어는 또한 이러한 모의 집합물의 의미하기도 한다. "모낭"이란 모를 에워싸는 표피의 관상 함입부의 하나로서, 이로부터 모가 자라난다. "모낭 상피세포"란 모낭내의 진피에 의해 둘러싸인 상피 세포, 예컨대 줄기세포, 외근 외장세포, 기질세포 및 내근 외장세포를 의미한다. 이와 같은 세포는 비악성의 정상 세포이거나 형질전환/무한증식성 세포일 수 있다.The term "parent" (or "hair") refers to a filamentous structure, specifically a granular epidermal structure that occurs in the papillae, consisting of keratin and embedded in the dermis, produced only by a mammal and characteristic of the group of animals. The term also means a collection of such simulations. "Follicles" are one of the coronary indentations of the epidermis that surround the hair, from which the hair grows. "Follicle epithelial cells" refer to epithelial cells surrounded by the dermis in the hair follicles, such as stem cells, external ectoderm cells, stromal cells and internal endodermal cells. Such cells may be nonmalignant normal cells or transformed / innocent cells.

"탈모증"은 일반적으로 대머리, 예컨대 정상적으로 존재하는 피부 영역에 모가 없는 것을 의미한다. 탈모증의 다양한 형태가 당해 기술분야에 알려져 있다. 예를 들어, 원형탈모증은 보통 수염이나 두피를 포함하는 매우 분명한 영역에서, 보통 가역성인 모발 상실을 의미하는 것이고, 약물성 탈모증이란 약물 섭취로 인한 모발 상실을 의미하며, 남성형 탈모증 또는 남성형 대머리는 유전적으로 결정되고 안드로겐 의존성이며 이마 뒤에서부터 시작하여 대칭적으로 진행하여 모발의 엉성한 주변 둘레만을 최종적으로 남기는 두피 모발의 상실을 의미한다."Alopecia" generally means no hair in bald areas, such as areas of skin that normally exist. Various forms of alopecia are known in the art. For example, alopecia areata usually means reversible hair loss in very obvious areas, including beards or scalp, drug alopecia refers to hair loss due to drug ingestion, and alopecia areata or masculine baldness Completely determined, androgen-dependent, means the loss of the scalp hair starting from behind the forehead and progressing symmetrically, leaving only the hair's rough perimeter.

본 명세서를 통해 사용된 "증식성 피부 질환"이란 용어는 피부 조직의 불필요한 증식 또는 이상 증식을 특징으로 하는 모든 피부 질환/병을 의미한다. 이러한질환들은 일반적으로 표피 세포 증식 또는 불완전 세포 증식을 특징으로 하며, 그 예로는 X-관련 비늘증, 건선, 아토피성 피부염, 알러지성 접촉 피부염, 표피박리각화과다증 및 지루피부염 등이 있다. 예를 들어, 표피형성이상은 표피의 불완전 발생 형태로서, 일 예로 일반 사마귀 바이러스와 동일한 바이러스 또는 이 바이러스와 근연성이 있는 바이러스에 의한 질환인 "사마귀표피형성이상" 등이 있다. 또 다른 예로는 외상 부위에서 또는 자발적으로 수포 및 물집이 형성된 표피의 느슨한 상태를 의미한다.The term "proliferative skin disease" as used throughout this specification means any skin disease / disease characterized by unnecessary or abnormal proliferation of skin tissue. These diseases are generally characterized by epidermal cell proliferation or incomplete cell proliferation, such as X-related scleroderma, psoriasis, atopic dermatitis, allergic contact dermatitis, epidermal keratosis and seborrheic dermatitis. For example, epidermal dysplasia is an incomplete form of the epidermis, for example, a wart epidermal dysplasia, which is a disease caused by the same virus as the common wart virus or a virus related to this virus. Another example refers to the loose state of the epidermis, where blisters and blisters are formed at the trauma site or spontaneously.

본 명세서에 사용된, "건선"이란 용어는 피부 조절 기작을 변화시키는 과증식 피부 질환을 의미한다. 구체적으로, 표피 증식, 피부의 염증 반응, 림포킨 및 염증성 인자와 같은 조절 분자의 발현의 1차 및 2차적 변화를 수반하는 병변이 형성되는 것이다. 건선 피부의 형태적 특징은 표피 세포의 증가된 회전율, 표피 비대, 이상 각질화, 진피층으로 염증세포의 침윤, 표피층으로 다형핵 백혈구 침윤과 이에 따른 바닥세포 순환의 증가 등이 있다. 또한, 각화과다 세포 및 이상각화 세포가 존재하기도 한다.As used herein, the term "psoriasis" refers to a hyperproliferative skin disease that alters skin control mechanisms. Specifically, lesions are formed that involve primary and secondary changes in epidermal proliferation, skin inflammatory response, expression of regulatory molecules such as lymphokines and inflammatory factors. Morphological features of psoriasis skin include increased turnover of epidermal cells, epidermal hypertrophy, abnormal keratinization, invasion of inflammatory cells into the dermis, polymorphonuclear leukocyte infiltration into the epidermis, and thus increased basal cell circulation. In addition, hyperkeratinocytes and aberrant keratinocytes may be present.

본 명세서에 사용된 "증식성" 및 "증식"이란 용어는 유사분열을 일으키는 세포를 의미한다.As used herein, the terms "proliferative" and "proliferation" refer to cells that cause mitosis.

"선조세포"란 용어는 증식하여 다수의 모세포를 생성하는 능력을 보유한 보다 많은 선조 세포를 발생시킬 수 있는 미분화 세포를 의미하는 것이고, 반면에 상기 모세포는 분화된 또는 분화가능한 딸 세포를 생성시킬 수 있다. 본 명세서에 사용된 "선조세포"란 용어는 또한 당해기술분야에서 때로 "줄기세포"라고도 불리는세포를 포함하는 것이다. 바람직한 구체예에서, "선조세포"란 용어는 그 후손(자손)이 종종 여러 방면으로 분화에 의해, 예컨대 배아 세포 및 조직의 점진적 분화로 나타나는 것처럼 개개의 특성을 완전하게 획득하여 세분화하는 일반화된 모세포를 의미한다. 예를 들어, "조혈 선조세포"(또는 줄기세포)는 골수 및 다른 혈액관련 기관에서 발생하여, 예컨대 적혈구, 림프구, 기타 다른 혈액 세포와 같은 상기 분화된 자손을 발생시키는 선조 세포를 의미한다.The term "progenitor cell" refers to an undifferentiated cell capable of proliferating and generating more progenitor cells that possess the ability to produce multiple parental cells, whereas the parental cell is capable of producing differentiated or differentiated daughter cells. have. The term "progenitor cells" as used herein also includes cells that are sometimes referred to in the art as "stem cells". In a preferred embodiment, the term "progenitor cells" refers to generalized blast cells that fully acquire and differentiate individual characteristics, as their offspring (progeny) often appear in different ways, such as by gradual differentiation of embryonic cells and tissues. Means. For example, "hematopoietic progenitor cells" (or stem cells) refer to progenitor cells that occur in the bone marrow and other blood-related organs, such as erythrocytes, lymphocytes, and other blood cells that produce such differentiated progeny.

본 명세서에 사용된 "형질전환된 세포"는 무제한 증식 상태로 자발적으로 전환된 세포, 즉 배양물에서 분열의 무한 횟수를 통해 증식하는 능력을 획득한 세포를 의미한다. 형질전환된 세포는 증식 조절의 상실 측면에서 신생, 역형성 및/또는 과다증식과 같은 용어로 특징지을 수 있다.As used herein, “transformed cell” means a cell that has spontaneously converted to an unlimited proliferation state, ie, a cell that has acquired the ability to proliferate through an infinite number of divisions in culture. Transformed cells may be characterized by terms such as angiogenesis, anaplasia and / or hyperproliferation in terms of loss of proliferation control.

본 명세서에 사용된 "무한증식성 세포"란 용어는 세포가 배양물에서 분열의 무한 횟수를 통해 증식하는 능력을 보유할 수 있는 화학적 수단 및/또는 재조합체 수단을 통해 변형시킬 수 있는 세포를 의미한다.As used herein, the term "infinite proliferative cell" means a cell that can be modified by chemical and / or recombinant means capable of retaining the ability of the cell to multiply through an infinite number of divisions in culture. do.

"암종"이란 용어는 주위 조직에 침윤하여 전이를 발생시키는 경향이 있는 상피 세포로 구성된 악성 신규 증식물을 의미한다. 암종의 예로는, 드물게 전이하면서 국소 침입 및 파괴의 가능성을 보유한 피부의 상피 종양인 "기저세포 암종"; 편평 상피에서 발생하고 입방형 세포를 보유하는 암종을 의미하는 "편평세포 암종"; 암성 조직과 육종성 조직으로 이루어진 악성 종양을 포함하는 "암육종"; 작은 상피 세포의 망이나 건에 의해 분리되거나 둘러싸인 원주형 또는 밴드형의 유리질 또는 점액 기질로 표시되는 암종으로서 유선, 타액선 및 호흡관의 점액선에서 발생하는"샘낭암종"; 표피 세포와 동일한 방식으로 분화하는 경향이 있는, 즉 극세포를 형성하여 각질화를 일으키는 암 세포를 의미하는 "표피모양 암종"; 코 뒤쪽 공간의 상피 내막에서 발생하는 악성 종양을 의미하는 "코인두암종"; 다양한 배열의 관상 세포로 구성된 신장 실질의 암종에 속하는 "신장 세포 암종" 등이 있다. 또 다른 암성 상피 증식으로, 상피 유래의 양성 종양을 의미하며 원인인자로서 유두종바이러스가 있는 "유두종"; 및 신경 고랑의 폐쇄시에 외배엽 인자의 함입으로 형성된 뇌 또는 수막 종양을 의미하는 "표피종(epidermoidomas)"이 있다.The term "carcinoma" refers to a malignant new proliferation consisting of epithelial cells that tend to infiltrate surrounding tissues and develop metastases. Examples of carcinomas include "basal cell carcinoma", an epithelial tumor of the skin that rarely metastasizes and retains the potential for local invasion and destruction; "Squamous cell carcinoma", meaning a carcinoma that develops in squamous epithelium and retains cubic cells; "Carcinosarcomas" including malignant tumors consisting of cancerous and sarcomaous tissues; Carcinomas represented by columnar or banded vitreous or mucous matrix isolated or surrounded by a network or tendon of small epithelial cells, and "cyst carcinomas" occurring in the mucous glands of the mammary gland, salivary glands and respiratory tracts; "Epidermal carcinoma", meaning cancer cells that tend to differentiate in the same way as epidermal cells, that is, to form polar cells and cause keratinization; "Nasal pharyngeal carcinoma", meaning a malignant tumor that develops in the epithelial lining of the space behind the nose; "Renal cell carcinoma" belonging to carcinoma of the renal parenchyma consisting of various arrays of coronary cells. Another cancerous epithelial proliferation, meaning a papilloma-derived benign tumor and having a papilloma virus as a causative factor; And "epidermoidomas," meaning brain or meningoid tumors formed by the incorporation of ectoderm factor upon closure of the nerve sulcus.

본 명세서에 사용된 "돌연변이 동물"이란, 예컨대 1종 이상의 세포가 사람의 개입, 예컨대 당해 기술분야에 공지된 돌연변이 기법을 통해 도입된 이종 핵산을 함유하는 모든 동물, 바람직하게는 인간을 제외한 포유동물, 조류 또는 양서류이다. 핵산은 미량주사 또는 재조합 바이러스 감염과 같은 계획적인 유전자 조작을 통해 세포 전구체 중으로 도입시켜 세포에 직접 또는 간접적으로 도입시킨다. 유전자 조작이란 용어는 고전적인 이종교배 또는 시험관 수정을 포함하지 않고 재조합 DNA 분자의 도입에 관한 것이다. 이 분자는 염색체에 통합되거나 염색체외에서 복제하는 DNA일 수 있다. 이 용어는 또한 재조합체 유전자가, 예컨대 당해 기술분야에 기술된 바 있는 FLP 또는 CRE 재조합효소 의존적 작제물로서 침묵성인 돌연변이 동물을 포함하는 것이다. 돌연변이 동물에는 또한 구성적 및 조건적 "녹아웃" 동물이 포함되기도 한다. 본 발명의 "인간을 제외한 동물"은 설치류, 인간을 제외한 영장류, 돼지, 양, 개, 소, 병아리, 양서류, 파충류 등의 척추동물을 포함한다. 인간을 제외한 동물은 축소 돼지 또는 래트와 마우스를 비롯한 설치류 중에서 선택되는것이 바람직하고, 가장 바람직한 것은 마우스이다. 본 명세서에 사용된 "키메라 동물"이란 용어는 재조합체 유전자가 발견되거나 재조합체가 동물의 전세포는 아니지만 일부 세포에서 발현되는 동물을 의미한다.As used herein, "mutant animal" refers to any animal containing heterologous nucleic acid, for example, one or more cells introduced through human intervention, such as mutation techniques known in the art, preferably mammals other than humans. , Birds or amphibians. Nucleic acids are introduced into cells by direct or indirect introduction into cell precursors through deliberate genetic manipulation, such as microinjection or recombinant viral infection. The term genetic engineering relates to the introduction of recombinant DNA molecules without involving classical crossbreeding or in vitro fertilization. This molecule may be DNA that is integrated into the chromosome or replicates extrachromosomally. The term also encompasses mutant animals in which the recombinant gene is silent, eg, as a FLP or CRE recombinase dependent construct as described in the art. Mutant animals also include constitutive and conditional "knockout" animals. The term "animal except humans" of the present invention includes vertebrates such as rodents, primates except humans, pigs, sheep, dogs, cattle, chicks, amphibians, reptiles and the like. Animals other than humans are preferably selected from rodents including reduced pigs or rats and mice, most preferably mice. As used herein, the term "chimeric animal" refers to an animal in which a recombinant gene is found or expressed in some cells although the recombinant is not whole cells of the animal.

I. 미세기관 배양물의 확립I. Establishment of micro-organ cultures

본 발명에 따른 본 발명의 미세기관 배양물의 주요 특징은 특정 조직의 생체내에서 발견되는 세포 미세환경을 보존하는 능력이다. 본 발명은 부분적으로 소정 환경에서 기관 체외이식편의 상이한 조직 층, 예컨대 중간엽층 및 상피층에 있는 세포의 성장이 활성화하여 배양물에서 증식 및 성숙할 수 있음을 발견한데 기초한 것이다. 또한, 체외이식편 자체에 제공된 세포-세포 및 세포-간질 상호작용은 세포 항상성, 예컨대 체외이식편 배양물에서 세포의 성숙, 분화 및 분리를 지지하기에 충분하여 연장된 시간 동안 조직의 미세구조 및 기능을 유지한다.The main feature of the microorgan cultures of the present invention according to the present invention is the ability to preserve the cellular microenvironment found in vivo of certain tissues. The present invention is based, in part, on the discovery that in certain circumstances the growth of cells in different tissue layers of organ explants, such as mesenchymal and epithelial layers, can be activated to proliferate and mature in culture. In addition, the cell-cell and cell-epileptic interactions provided to the explant itself are sufficient to support cell homeostasis, such as maturation, differentiation and separation of cells in explant cultures, thereby prolonging the microstructure and function of the tissue for an extended period of time. Keep it.

세포와 비세포 기질(간질) 사이의 물리적 접촉의 일 예는 상피세포와 그 기저층 간의 물리적 접촉이다. 세포와 다른 세포 간의 물리적 접촉의 일 예로는 예컨대 틈새이음부 및 치밀이음부와 같은 세포간 세포 이음부에 의해 유지되는 실제 물리적 접촉을 포함한다. 한 세포와 다른 세포 간의 기능적 접촉의 예로는 세포 간의 전기적 또는 화학적 교통을 포함한다. 예를 들어, 심근세포는 다른 심근세포와 전기충격을 통해 교통한다. 또한, 많은 세포들은 화학적 통신, 예컨대 국소 확산 호르몬(예컨대 주변분비 신호 및 자가분비 신호 호르몬) 또는 혈관계에 의해 보다 먼 위치로 전달되는 호르몬(내분비 신호 호르몬) 등을 통해 다른 세포와 교통한다. 세포 사이의 주변분비 신호의 예로는 소화관의 각종 세포(장내분비 세포로도 알려져있음), 예컨대 근처 유문 위(G) 세포에 의해 가스트린 방출을 억제하는 소마토스타틴을 분비하는 유문 D 세포에 의해 생성되는 신호가 있다.One example of a physical contact between a cell and a noncellular matrix (epilepsy) is a physical contact between an epithelial cell and its base layer. One example of physical contact between cells and other cells includes actual physical contact maintained by intercellular cell joints such as, for example, crevices and dense joints. Examples of functional contact between one cell and another cell include electrical or chemical communication between cells. For example, cardiomyocytes communicate with other cardiomyocytes via electric shock. In addition, many cells communicate with other cells through chemical communication, such as local proliferation hormones (such as periphery and autosecretory signal hormones) or hormones (endocrine signaling hormones) that are delivered to more distant locations by the vascular system. Examples of peripheral secretory signals between cells include signals produced by various cells in the digestive tract (also known as enteroendocrine cells), such as pyloric D cells, which secrete somatostatin that inhibits gastrin release by nearby pyloric gastric (G) cells. There is.

본 발명의 미세구조는 최소 배지에서, 예컨대 외래원성 혈청이나 성장인자 없이 최소 배지에서 체외이식편의 유지에 매우 중요할 수 있는데, 그 이유는 체외이식편 내의 특이적인 세포 상호작용의 결과로 주변분비 인자 및 자가분비 인자에 의해 조직이 최소 배지에서 유지될 수 있기 때문이며, 특정 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니다.The microstructures of the present invention can be very important for the maintenance of explants in minimal media, such as in minimal media without exogenous serum or growth factors, as a result of periphery secretion factors and specific cell interactions in explants. This is because autosecretory factors allow tissue to be maintained in minimal medium and are not intended to be limited to a particular theory.

또한, "유지, 시험관내, 이들의 물리적 및/또는 기능적 접촉"이란 용어는 적어도 하나의 세포가 생체내에서는 물리적 및/또는 기능적 접촉 상태에 있지 않은 적어도 하나의 세포 또는 비세포성 물질과 물리적 및/또는 기능적 접촉 상태를 형성하는 분리된 세포 집단을 배제한 것은 아니다. 이러한 발생의 일 예는 분리된 세포 집단의 적어도 하나의 세포의 증식이다.In addition, the term "maintenance, in vitro, their physical and / or functional contact" refers to physical and / or non-cellular material with at least one cell or non-cellular material in which at least one cell is not in physical and / or functional contact in vivo. Or separate cell populations that form a functional contact state. One example of such an occurrence is the proliferation of at least one cell in an isolated cell population.

바람직한 구체예에서, 체외이식편을 구성하는 세포 집단은 한 세포의 다른 세포에 대한 자연 친화성을 보존하는, 예컨대 체외이식편에 존재하지만 다른 세포 층을 보존하는 방식으로 기관으로부터 분리되어 있다. 예를 들어, 피부 미세기관 배양물의 경우에 표피의 각질세포는 간질에 결합된 상태를 유지하고 모낭과 샘을 포함하는 정상 조직 구조를 보존하고 있다. 이러한 기본 구조는 모든 기관, 예컨대 상피 성분을 포함하는 모든 기관에 일반적인 것이다. 더욱이, 이러한 결합은 세포간 교통을 용이하게 해준다. 동물 세포 중에서는 다양한 유형의 교통이 일어난다. 이것은 상호작용이 한 조직 또는 세포(유도)와 다른 조직 또는 세포(반응) 사이의상호작용을 통해 유도가 일어나는 분화 세포에서 특히 중요한 것인데, 그 결과 반응 세포는 분화 방향으로 변화를 겪게 된다. 또한, 유도 상호작용은 배아 세포와 성숙 세포에서도 일어나서 분화 유도 뿐만 아니라 형태형성 패턴의 확립 및 유지 작용을 할 수 있다(Gurdon (1992) Cell 68:185-199).In a preferred embodiment, the cell populations that make up the explant are isolated from the organs in a manner that preserves the natural affinity of one cell for the other cells, such as in an explant but preserves another cell layer. For example, in skin micro-organ cultures, keratinocytes in the epidermis remain bound to the epilepsy and preserve normal tissue structures, including hair follicles and glands. This basic structure is common to all organs, including all organs including epithelial components. Moreover, this binding facilitates intercellular communication. Among the animal cells, various types of traffic occur. This is particularly important in differentiated cells where the induction occurs through interactions between one tissue or cell (induction) and another tissue or cell (response), resulting in the cells undergoing a change in the direction of differentiation. Induction interactions can also occur in embryonic and mature cells to induce differentiation as well as to establish and maintain morphogenesis patterns (Gurdon (1992) Cell 68: 185-199).

또한, 본 발명에 따라 제조한 미세기관 배양물은 연장된 기간 동안 배양했을 때에도 정상적인 조직 구조를 보존한다. 여기에는, 생체내 정상적인 발생에 따라 시험관내 피부 미세기관에 모낭, 땀샘 및 피지선의 유지(실시예 VIII 및 도 10A 내지 도 10C) 또는 생체내에서 정상 발생된 췌장내 랑게르한스 섬의 유지가 포함된다(실시예 IV, V 및 VI 참조). 이 배양물들은 조절된 균일한 상태로 유지될 수 있고 생체내 조직과 매우 유사하기 때문에, 자연 현상과, 질병, 노화 또는 외상으로부터 발생하는 자연 현상의 혼란을 관찰, 측정 및 조절할 수 있는 유일무이한 기회를 제공한다. 또한, 배양물 상의 확인된 부위에서 각 세포를 연구할 수 있는 기술의 신속한 이용가능성은 기관의 각 성분들의 기능과 서로간의 상호은 물론 전체 기관과의 상호작용을 관찰할 수 있도록 한다.In addition, the micro-organ cultures prepared according to the present invention preserve the normal tissue structure even when cultured for an extended period of time. This includes maintenance of hair follicles, sweat glands and sebaceous glands (Examples VIII and FIGS. 10A-10C) in the skin micro-organs in vitro according to normal development in vivo, or maintenance of islet pancreatic islets in the pancreas normally occurring in vivo ( See Examples IV, V and VI). Because these cultures can be kept in a controlled, uniform state and are very similar to tissues in vivo, they provide a unique opportunity to observe, measure, and control natural phenomena and the disruption of natural phenomena resulting from disease, aging, or trauma. to provide. In addition, the rapid availability of the technology to study each cell at the identified site on the culture makes it possible to observe the function of each component of the organ and the interaction with each other as well as with the entire organ.

본 발명에 따라 제조된 미세기관 배양물의 예는 이하 실시예에 기술하고 있고, 한 세포의 다른 세포에 대한 자연 친화성을 보존할 수 있도록 복수의 층을 포함할 수 있는 방식으로 그룹화된 세포 집단을 포함할 수 있다. 각 세포 또는 세포 그룹의 증식은 관찰한 뒤 자동방사능사진촬영 또는 면역형광법을 실시할 수 있다.Examples of micro-organ cultures made in accordance with the present invention are described in the Examples below, and group the cell populations grouped in such a way that they can comprise a plurality of layers to preserve the natural affinity of one cell for another. It may include. The proliferation of each cell or group of cells can be observed and then subjected to autoradiography or immunofluorescence.

첨부되는 실시예는 단순히 보다 상세히 설명하기 위한 것으로서, 피검체의 배양물 시스템이 생리적 상태에 상당하는 시스템내에서의 시험관내 상피 및 간질인자의 복제를 제공함을 입증하는 것이다. 중요한 것은, 이 시스템에서 복제한 세포가 정상 표피 및 진피 성분을 형태적 및 조직학적으로 형성하기에 적당하게 이격된다는 점이다.The accompanying examples are merely to illustrate in more detail, to demonstrate that the culture system of the subject provides replication of in vitro epithelial and epilepsy factors in a system corresponding to a physiological state. Importantly, the cells replicated in this system are properly spaced to form morphologically and histologically normal epidermal and dermal components.

원 조직의 세포-세포, 세포-기질 및 세포-간질 구조를 보유하는 체외이식편을 분리하는 것 외에도 체외이식편의 크기는, 예컨대 미세기관 배양물을 연장된 기간, 예컨대 7 내지 21일 또는 그 이상 동안 유지시키고자 하는 경우에, 함유된 세포의 생존성에 중요하다. 따라서, 조직 체외이식편의 크기는 적당한 영양소와 가스, 예컨대 O2는 3차원 미세기관의 모든 세포로 확산시키고 세포 폐기물은 상기 체외이식편 밖으로 확산시켜, 미세기관내 폐기물 국재화에 따른 세포 독성 및 이에 수반되는 사멸을 최소화할 수 있도록 선택한다. 따라서, 체외이식편의 크기는 특수 전달 구조 또는 합성 기질 없이 각 세포에 대해 접근용이성의 필요한 최소 레벨에 따라 결정한다. 본 명세서에 기술하였듯이, 이러한 접근용이성은 체외이식편의 두께 및 폭으로부터 계산한 지수인 알레프(Aleph)가 적어도 약 1.5mm-1보다 크면 유지될 수 있다는 것을 발견하였다.In addition to isolating explants retaining the cell-cell, cell-substrate and cell-stromal structures of the original tissue, the size of the explants may, for example, extend the micro-organ culture for an extended period of time, such as 7 to 21 days or longer. If desired, it is important for the viability of the cells contained. Thus, the size of the tissue explants allows the appropriate nutrients and gases, such as O 2 , to diffuse into all cells of the three-dimensional microorganisms and the cell waste to diffuse out of the explants, resulting in cytotoxicity associated with localization of waste in the microorganisms and concomitant Choose to minimize death. Thus, the size of explants is determined in accordance with the required minimum level of accessibility for each cell without special delivery structures or synthetic substrates. As described herein, it has been found that such accessibility can be maintained if Alep, an index calculated from the thickness and width of the explant, is at least greater than about 1.5 mm −1 .

본 명세서에 사용한 "알레프"는 화학식 1/x + 1/a≥1.5mm-1으로 나타내어지는 표면적 대 부피비로서, 여기에서 x는 조직 두께(mm)이고 a는 조직의 폭(mm)이다. 바람직한 구체예에서, 체외이식편의 알레프는 1.5 내지 25mm-1범위, 보다 바람직하게는 1.5 내지 15mm-1범위, 보다 더 바람직하게는 1.5 내지 10mm-1범위인 것이 좋고, 특히 1.5 내지 6.67mm-1범위, 1.5 내지 3.33mm-1범위인 것이 좋다.As used herein, "alep" is a surface area to volume ratio represented by the formula 1 / x + 1 / a ≧ 1.5 mm −1 , where x is the tissue thickness (mm) and a is the tissue width (mm). In a preferred embodiment, the allef of the explant is preferably in the range 1.5 to 25 mm −1 , more preferably in the range 1.5 to 15 mm −1 , even more preferably in the range 1.5 to 10 mm −1 , in particular 1.5 to 6.67 mm −1. Range, 1.5 to 3.33mm -1 is preferred.

따라서, 본 발명은 조직 체외이식편의 표면적 대 부피 지수가 소정 범위 내에서 유지되는 것이다. 이러한 소정 범위의 표면적 대 부피 지수는 단층 세포와 유사한 방식으로 확산에 의한 영양소에 대한 세포 접근과 폐기물 처리 수단에 대한 세포 접근을 허용한다. 이러한 레벨의 접근용이성은 표면적 대 부피 지수(본 명세서에서 "알레프 또는 알레프 지수"라고 표시함)가 적어도 약 1.5mm-1이상인 경우 달성되어 유지될 수 있다. 3차원의 변화는 부피와 표면적의 방사분석 변화를 유발하기 때문에 표면적 대 부피 지수를 측정하는 데에는 무시하였다. 그러나, 알레프를 측정할 때에는 a와 x는 조직 절편의 가장 작은 두 치수로 제시되어야 한다.Thus, the present invention is such that the surface area to volume index of the tissue explant is maintained within a predetermined range. This predetermined range of surface area-to-volume index allows cell access to nutrients by diffusion and cell access to waste disposal means in a manner similar to monolayer cells. This level of accessibility can be achieved and maintained when the surface area to volume index (indicated herein as "alep or alleop index") is at least about 1.5 mm -1 or greater. Since the three-dimensional change causes radiometric changes in volume and surface area, it is ignored for measuring surface area versus volume index. However, when measuring aleph, a and x should be presented in the smallest two dimensions of the tissue section.

알레프의 예는 표 I에 제시하였으며, 여기에서 예를 들어 두께가 0.1mm이고 폭이 1mm인 조직은 알레프 지수가 11인 것이다. 실시예 I에서, 알레프가 3.48이 되도록, 조직의 x는 0.3mm, a는 4mm로 하였다. 실시예 III에서는 x는 변화시키고 a는 4mm로 고정시켰다. 도 6에 예시하였듯이, 증식 활성은 체외이식편의 두께가 증가할 때 크게 감소한다. 따라서, 미세기관 배양물 내 증식성 세포의 수는 두께가 900㎛ 일 때 두께가 300㎛인 유사 근원 유래의 조직에서보다 약 10배 정도 적었다. 두께가 900㎛인 조직의 알레프 지수는 1.36mm-1으로, 본 발명에서 제시한 최소값 보다 적은 값인 반면 두께가 300㎛인 조직의 알레프 지수는 3.58mm-1으로, 본 발명에서 제시한 범위에 속하는 것이었다.Examples of alephs are given in Table I, where, for example, tissue having a thickness of 0.1 mm and a width of 1 mm has an Aleph index of 11. In Example I, x was 0.3 mm and a was 4 mm so that the aleph was 3.48. In Example III x was changed and a was fixed at 4 mm. As illustrated in FIG. 6, proliferative activity decreases significantly as the thickness of the explant increases. Thus, the number of proliferative cells in micro-organ cultures was about 10 times less than in tissues of similar origin with a thickness of 300 μm at a thickness of 900 μm. The Allef Index of a tissue having a thickness of 900 μm is 1.36 mm −1 , which is less than the minimum value suggested by the present invention, while the Allef Index of a tissue having a thickness of 300 μm is 3.58 mm −1 , which is within the range of the present invention. Was.

표 1Table 1

a(폭)과 x(두께)(mm-1)의 함수로서 표면적 대 부피비 지수인 여러 "알레프" 값Several "alep" values that are surface area-to-volume ratio indices as a function of a (width) and x (thickness) (mm -1 )

또한, 특정 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 3차원 배양 시스템에 의해 제공되는 많은 인자들은 이 시스템의 성공에 기여할 수 있다:Also, without wishing to be bound by a particular theory, many of the factors provided by a three-dimensional culture system can contribute to the success of this system:

(a) 예컨대 상기 알레프 계산을 이용하여 선택한 체외이식편 크기의 3차원 기질은 체외이식편의 모든 세포로 영양소를 적당히 확산시킬 수 있고 체외이식편의 모든 세포로부터 세포 폐기물을 적당히 확산시킬 수 있는 적당한 표면적 대 부피비를 제공한다.(a) A three-dimensional substrate of explant size selected using, for example, the Allef calculation can provide adequate surface area-to-volume ratios for adequate diffusion of nutrients to all cells of the explant and adequate diffusion of cell waste from all cells of the explant. To provide.

(b) 기질의 3차원성으로 인하여, 각종 세포는, 융합성이 될 때까지 증식하여 접촉 억제를 나타내고 성장과 분열을 중단하는 단층 배양물 중의 세포와 달리 활성적 증식을 지속한다. 체외이식편의 세포 복제에 대한 성장 인자와 조절 인자의 기여도는 배양물에서, 예컨대 총 부피면에서 정지상태인 미세기관 배양물에 대해서도 세포 증식 자극과 분화 조절에 부분적인 책임이 있을 수 있다.(b) Due to the three-dimensionality of the substrate, various cells continue active proliferation, unlike cells in monolayer cultures, which proliferate until confluent and exhibit contact inhibition and stop growth and division. The contribution of growth factors and regulatory factors to cell replication of explants may be partially responsible for regulating cell proliferation stimulation and differentiation in culture, such as for micro-organ cultures that are stationary in total volume.

(c) 3차원 기질은 생체내 대응 조직에서 발견되는 것과 거의 유사한 세포 성분의 공간적 분포를 보유한다.(c) The three-dimensional substrate has a spatial distribution of cellular components that is nearly similar to that found in corresponding tissues in vivo.

(d) 세포-세포 및 세포-기질 상호작용은 세포 성숙에 도움이 되는 국소적 미소환경을 확립시킬 수 있다. 분화된 세포 표현형의 유지에는 성장/분화 인자 뿐만 아니라 적당한 세포 상호작용이 필요하다는 것이 확인되었다. 본 발명은 조직 미소환경을 효과적으로 모방하는 것이다.(d) Cell-cell and cell-substrate interactions can establish a local microenvironment that aids cell maturation. It has been found that maintenance of differentiated cell phenotype requires appropriate cell interactions as well as growth / differentiation factors. The present invention effectively mimics the tissue microenvironment.

하기 예시적 실시예들에 기술한 바와 같이, 동물(인간 포함) 유래의 미세기관 배양물, 예컨대 피부, 췌장, 간, 신장, 십이지장, 방광, 골수, 흉선 또는 비장 유래의 미세기관 배양물을 분리하여 최고 21일까지 배양물에서 증식시켰다. 하지만, 21일 이상의 연장된 기간 동안 배양물을 유지하는 것도 본 발명의 영역에 속하는 것이다.As described in the following exemplary embodiments, micro-organ cultures derived from animals (including humans), such as skin, pancreas, liver, kidney, duodenum, bladder, bone marrow, thymus or spleen-derived micro-organ cultures are isolated. Were grown in culture for up to 21 days. However, it is also within the scope of the present invention to maintain the culture for an extended period of 21 days or more.

II. 미세기관 배양물에 사용되는 체외이식편의 근원II. Source of explants used in micro-organ cultures

피검체의 미세기관 배양물은 예를 들어, 피부 및 점막(예컨대, 구강 점막, 위장 점막, 비측관, 호흡관, 경부 및 각막); 췌장; 간; 담낭; 담즙관; 폐; 전립선; 자궁; 유선; 방광 조직; 및 흉선, 비장 및 골수 등의 혈액 관련 기관 등으로부터 분리한 체외이식편을 사용하여 유도할 수 있다. 따라서, 이러한 기관의 시험관내 배양 동등물을 제조할 수 있다. 체외이식편을 형성하는 조직은 질병에 걸린 것이거나 정상(예컨대, 건강한 조직)인 것일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 미세기관 체외이식편이 분리되는 기관은 과증식 질환, 예컨대 건선 또는 각질증; 바이러스 감염 세포, 예컨대 간염 바이러스 감염 세포, 또는 유두종 바이러스 감염 세포의 증식; 신생증식성 질환, 예컨대 기저 세포 암종, 편평세포 암종, 육종 또는 윌름즈 종양; 또는 섬유증 조직, 예컨대 경화증 간 또는 췌장염이 있는 췌장 유래의 섬유증 조직을 갖고 있는 것일 수 있다.Micro-organ cultures of the subject include, for example, skin and mucous membranes (eg, oral mucosa, gastrointestinal mucosa, nasal tubes, respiratory tracts, cervix and corneas); Pancreas; liver; Gallbladder; Bile ducts; lungs; prostate; Womb; cable; Bladder tissue; And explants isolated from blood-related organs such as thymus, spleen and bone marrow. Thus, in vitro culture equivalents of such organs can be prepared. The tissue forming the explant may be diseased or normal (eg, healthy tissue). For example, the organ from which the micro-organ explant of the present invention is isolated may be a hyperproliferative disease such as psoriasis or keratosis; Proliferation of virus infected cells, such as hepatitis virus infected cells, or papilloma virus infected cells; Neoproliferative diseases such as basal cell carcinoma, squamous cell carcinoma, sarcoma or Wilms' tumor; Or fibrotic tissue, such as sclerosis liver or pancreatic tissue from pancreas with pancreatitis.

본 발명의 세포를 분리할 수 있는 동물의 예로는 인간 및 다른 영장류, 돼지, 예컨대 완전 동종 번식 또는 부분 동종 번식 돼지(예, 축소 돼지 및 돌연변이 돼지), 설치류 등이 있다.Examples of animals capable of isolating cells of the invention include humans and other primates, swine, such as fully homologous or partially homologous pigs (eg, miniature pigs and mutant pigs), rodents, and the like.

III. 성장 배지III. Growth badge

동물 유래의 세포를 배양하는데 사용할 수 있는 조직 배양 배지에는 다수가 있다. 이 중 몇몇은 복잡하고 일부는 단순하다. 미세기관 배양물은 복합 배지에서 증식할 수 있을 것으로 예상하지만, 본원에서는 둘베코 최소 필수 배지와 같은 단순 배지에서도 배양물을 유지시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 혈청이나 다른 생물학적 추출물, 예컨대 뇌하수체 추출물을 함유하는 배지에서 배양물을 증식시킬 수도 있으나, 본원에서는 혈청이나 다른 생물학적 추출물이 필요하지 않은 것을 확인하였다. 또한, 기관 배양물은 연장된 기간 동안 혈청 없이 유지될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 시험관내 배양물의 유지 동안의 배지에는 성장 인자를 첨가하지 않는다.There are many tissue culture media that can be used to culture cells derived from animals. Some of these are complex and some are simple. Micro-organ cultures are expected to be able to grow in complex media, but we have confirmed that the culture can be maintained in simple media such as Dulbecco's minimum essential media. In addition, the culture may be grown in a medium containing serum or other biological extracts, such as the pituitary extract, but it has been confirmed herein that no serum or other biological extract is required. In addition, organ cultures can be maintained without serum for extended periods of time. In a preferred embodiment of the invention, no growth factor is added to the medium during maintenance of the in vitro culture.

최소 배지에서의 성장과 관련된 요점은 중요하다. 현재, 포유동물 세포을 연장하여 성장시키기 위한 대부분의 배지 또는 시스템은 미정의 단백질을 포함하거나상기 성장을 유지하는데 필요한 단백질을 제공하는 공급 세포를 사용한다.Points related to growth in minimal media are important. Currently, most media or systems for extending and growing mammalian cells use feed cells that contain undetermined proteins or provide the proteins needed to maintain the growth.

본 명세서에 사용된, "최소 배지"란 용어는 세포가 생존하고 배양물에서 증식하는데 필요한 영양소만을 포함하는 화학적 성분이 분명한 배지를 의미한다. 일반적으로, 최소 배지에는 생물학적 추출물, 예컨대 성장인자, 혈청, 뇌하수체 추출물, 또는 배양물 중의 세포 집단의 생존과 증식을 지원하는데 필요하지 않은 기타 다른 물질이 없다. 예를 들어, 최소 배지는 일반적으로 적어도 하나의 아미노산, 적어도 하나의 비타민, 적어도 하나의 염, 적어도 하나의 항생제, 수소 이온 농도 측정에 사용되는 적어도 하나의 지시인자, 예컨대 페놀 레드, 글루코스, 및 세포의 생존과 증식에 필요한 기타 다른 미셀성 성분을 포함한다. 최소 배지는 무혈청성이다. 각종 최소 배지는 기브코(Gibco) BRL(미국 매릴랜드주 게터스버그 소재)로부터 최소 필수 배지로서 입수용이한 것이다.As used herein, the term "minimum medium" refers to a medium in which the chemical component is evident, containing only the nutrients necessary for cells to survive and proliferate in culture. Generally, minimal media is free of biological extracts such as growth factors, serum, pituitary extracts, or any other material that is not necessary to support the survival and proliferation of cell populations in culture. For example, minimal media generally includes at least one amino acid, at least one vitamin, at least one salt, at least one antibiotic, at least one indicator used for determining hydrogen ion concentrations, such as phenol red, glucose, and cells. Other miscellaneous components necessary for survival and proliferation. Minimal medium is serum free. Various minimal media are available as the minimum essential media from Gibco BRL (Gettersburg, Maryland, USA).

그러나, 성장 인자와 조절 인자는 이 배지에 첨가할 필요는 없으나 이러한 인자들의 첨가 또는 다른 특수 세포의 접종은 배양물내 증식과 세포 성숙을 향상시키거나 변질시키거나 또는 변조시키는데 사용할 수 있다. 배양물에서의 세포의 증식과 활성에는 각종 성장 인자, 예컨대 인슐린, 성장 호르몬, 소마토메딘, 콜로니 자극 인자, 에리트로포이에틴, 표피 성장 인자, 간 적혈구생성 인자(헤파토포이에틴), 및 간세포 성장 인자가 영향을 미칠 수 있다. 증식 및/또는 분화를 조절하는 다른 인자로는 프로스타글란딘, 인터루킨 및 자연 발생의 음성 성장 인자, 섬유아세포 성장 인자, 및 형질전환 성장 인자-β계 성분이 있다.However, growth factors and regulatory factors need not be added to this medium, but addition of these factors or inoculation of other special cells can be used to enhance, alter or modulate proliferation and cell maturation in culture. Proliferation and activity of cells in culture include various growth factors such as insulin, growth hormone, somatomedin, colony stimulating factor, erythropoietin, epidermal growth factor, liver erythropoietin (hepatopoietin), and hepatocyte growth. Factors can affect Other factors that control proliferation and / or differentiation include prostaglandins, interleukins and naturally occurring negative growth factors, fibroblast growth factors, and transforming growth factor-β based components.

미세기관 배양물은 24웰 또는 96웰 미량평판과 같은 적합한 모든 배양 용기에서 유지시킬 수 있으며 37℃, 5% CO2하에서 유지될 수 있다. 배양은 호기성 향상을 위해 진탕시킬 수 있는데, 진탕 속도는 예컨대 12 rpm이다.Micro-organ cultures can be maintained in any suitable culture vessel, such as a 24-well or 96-well microplate, and maintained at 37 ° C., 5% CO 2 . The culture can be shaken for aerobic improvement, with a shake rate of, for example, 12 rpm.

피검체의 미세기관 배양물(경우에 따라)이 위나 안에 제공되는 배양 용기와 관련하여, 바람직한 구체예에서는 이러한 용기가 일반적으로 임의의 재료 및/또는 형태일 수 있음을 유의해야 한다. 용기 형성에 사용할 수 있는 각종 재료들로는 나일론(폴리아미드), 다크론(폴리에스테르), 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 화합물(예, 폴리비닐클로라이드), 폴리카보네이트(PVC), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE; 테플론), 터마녹스(TPX), 니트로셀룰로스, 면, 폴리글리콜산(PGA), 창자실봉합사, 셀룰로스, 젤라틴, 덱스트란 등이 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 이러한 재료들은 모두 망(mesh)으로 제직될 수 있다. 미세기관 배양물이 생체내에서 스스로 이식되어야 하는 경우에는 폴리글리콜산, 창자실봉합사 또는 젤라틴 등의 생체분해성 기질을 사용하는 것이 바람직할 것이다. 배양물이 장기간동안 유지되어야 하거나 동결보존되어야 하는 경우에는 비분해성 재료인, 나일론, 다크론, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐, 테플론, 면 등이 바람직할 수 있다. 본 발명에 따라 사용할 수 있는 편리한 나일론 망은 평균 소공 크기 210㎛, 평균 나일론 섬유 직경 90㎛의 나일론 여과 망인 Nitex 이다(#3-210/36, Tetko, Inc. N.Y.). 또 다른 구체예들은 하기에 설명하였다.With regard to the culture vessel in which the micro-organ culture (if any) of the subject is provided on or in the stomach, it should be noted that in preferred embodiments such vessels may generally be of any material and / or form. Various materials that can be used to form the container include nylon (polyamide), dark (polyester), polystyrene, polypropylene, polyacrylate, polyvinyl compounds (e.g. polyvinylchloride), polycarbonate (PVC), polytetra Fluoroethylene (PTFE; Teflon), thermox (TPX), nitrocellulose, cotton, polyglycolic acid (PGA), intestinal thread suture, cellulose, gelatin, dextran and the like. All of these materials can be woven into a mesh. If micro-organ cultures are to be transplanted by themselves in vivo, it would be desirable to use biodegradable substrates such as polyglycolic acid, bowel suture or gelatin. If the culture should be maintained for a long time or cryopreserved, non-degradable materials, such as nylon, darkon, polystyrene, polyacrylate, polyvinyl, teflon, cotton, and the like may be desirable. A convenient nylon net that can be used according to the invention is Nitex, a nylon filtration net with an average pore size of 210 μm and an average nylon fiber diameter of 90 μm (# 3-210 / 36, Tetko, Inc. N.Y.). Still other embodiments are described below.

예시적 구체예로서, 랑게르한스 섬을 함유하는 췌장 미세기관은 본 발명의 배양물로서 제조한다. 이 배양물을 그 다음 면역거부를 피하기 위하여 캡슐화 형태로 준비한다. 캡슐화의 일반적(예시적)인 3가지 방법을 사용할 수 있을 것이다. 첫째는 미세기관 체외이식편을 함유하는 틀에 관형 막을 감는다. 이 막을 중합체 이식편에 연결하고 그 다음 이 장치를 혈관에 연결시킨다. 글루코스와 인슐린은 막을 통해 앞뒤로 자유 확산하고 항체와 림프구의 통행은 차단하도록 막 투과성을 조절함으로써, 이 장치로 처리된 췌장절제술을 받은 동물에서 정상혈당이 유지될 수 있다(Sullivan et al.(1991) Science 252:718).In an exemplary embodiment, pancreatic micro-organs containing the island of Langerhans are prepared as a culture of the present invention. This culture is then prepared in encapsulated form to avoid immunorejection. Three general (exemplary) methods of encapsulation may be used. First, the tubular membrane is wound around a frame containing micro-organ explants. The membrane is connected to the polymer graft and then the device to the blood vessel. Glucose and insulin can diffuse freely back and forth through the membrane and control membrane permeability to block the passage of antibodies and lymphocytes, thereby maintaining normal blood glucose in animals undergoing pancreatic resection treated with this device (Sullivan et al. (1991)). Science 252: 718).

두 번째 방법으로서, 췌장 체외이식편을 함유하는 중공 섬유를 다당류 알기네이트에 고정(경우에 따라)시킨다. 이 장치가 당뇨병 동물의 복강내에 배치되면 혈당 농도가 저하되고 양호한 조직 화합성이 관찰될 수 있다(Lacey et al.(1991) Science 254: 1782; 실시예 VI 참조). 따라서, 섬유를 사전방적한 뒤 이어서 미세기관 체외이식편에 장입시킬 수 있다(Aebischer et al. 미국 특허 제4,892,538호; Aebischer et al. 미국 특허 제5,106,627호; Hoffman et al.(1990) Expt. Neurobiol. 110:39-44; Jaeger et al.(1990) Prog. Brain Res. 82:41-46; 및 Aebischer et al.(1991) J.Biomech Eng. 113:178-183).As a second method, hollow fibers containing pancreatic explants are fixed (if any) to the polysaccharide alginate. When placed in the abdominal cavity of diabetic animals, the blood glucose level can be lowered and good tissue compatibility can be observed (Lacey et al. (1991) Science 254: 1782; see Example VI). Thus, fibers can be prespun and then loaded into micro-organ explants (Aebischer et al. US Pat. No. 4,892,538; Aebischer et al. US Pat. No. 5,106,627; Hoffman et al. (1990) Expt. Neurobiol. 110: 39-44; Jaeger et al. (1990) Prog. Brain Res. 82: 41-46; and Aebischer et al. (1991) J. Biomech Eng. 113: 178-183).

셋째, 알기네이트나 폴리아크릴레이트로 구성된 미세캡슐에 미세기관 섬 체외이식편을 주입할 수 있다(예컨대, Lim et al.(1980) Science 210:908; O'Shea et al.(1984) Biochim. Biophys. Acta 840:133; Sugamori et al(1989) Trans Am.Soc. Artif.Intern. Organs 35:791; Levesque et al.(1992) Endocrinology 130:644; 및 Lim et al(1992) Transplantation 53:1180).Third, micro-organ islet explants can be injected into microcapsules composed of alginates or polyacrylates (eg, Lim et al. (1980) Science 210: 908; O'Shea et al. (1984) Biochim. Acta 840: 133; Sugamori et al (1989) Trans Am. Soc. Artif. Intern.Organs 35: 791; Levesque et al. (1992) Endocrinology 130: 644; and Lim et al (1992) Transplantation 53: 1180). .

마지막으로, 본 발명의 미세기관 배양물이 유지되는 배양 배지를 수집하여합성 배지원으로서 사용할 수 있음을 주지해야 한다. "합성 배지"란 용어는 배양된 세포/조직이 없는 상청액을 의미하는 것으로서, 일정 시간 후 그 배지는 세포에 의해 생산되고 배양물에 분비된 특정 주변분비 및/또는 자가분비 인자를 포함하여 변질될 정도로 배양 세포와 접촉시킨다. 이러한 산물의 예로는 인슐린, 각종 성장 인자 및 호르몬이 있다. 이러한 합성 배지는 다른 종류의 세포 및 조직 배양용 배양 배지로서 사용할 수 있다. 또는, 합성 배지는 성장 인자와 같은 신규 세포 산물원으로서 이용할 수도 있다. 이러한 산물은 합성 배지로부터 분획화한 뒤 정제하거나 실질적으로 정제할 수 있다.Finally, it should be noted that the culture medium in which the micro-organ culture of the present invention is maintained can be collected and used as a synthetic medium source. The term "synthetic medium" refers to a supernatant free of cultured cells / tissue, and after a certain time the medium will be denatured, including certain perisecreting and / or autosecretory factors produced by the cells and secreted into the culture. Contact with the culture cells to the extent. Examples of such products are insulin, various growth factors and hormones. Such synthetic media can be used as culture media for culturing other types of cells and tissues. Alternatively, the synthetic medium may be used as a novel cell product source such as a growth factor. Such products can be purified from fractionated synthetic media and then purified or substantially purified.

IV. 미세기관 배양물의 생물학적 성질 측정IV. Determination of Biological Properties of Micro-Organ Cultures

정상 조직에서 얻은 본 발명의 미세기관 배양물은 조직 전체가 성장됨이 없이 구성형 세포의 증식으로 항상성 상태를 유지하는 것으로 관찰되었다.The micro-organ cultures of the present invention obtained from normal tissues have been observed to maintain homeostasis with the proliferation of constitutive cells without the entire tissue being grown.

세포 증식을 측정하는 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있고 가장 일반적인 방법은 세포 복제의 특징적인 DNA 합성을 측정하는 것이다. DNA 합성을 측정하는 방법으로는 당해 기술분야에 수많은 방법이 공지되어 있으며, 이중 어느 한 방법을 본 발명에 따라 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, DNA 합성은 방사능 표지(3H-티미딘) 또는 표지된 뉴클레오타이드 유사체(BrdU)를 사용하여 면역형광성을 검출함으로써 측정하였다.Methods of measuring cell proliferation are known in the art and the most common method is to measure the DNA synthesis characteristic of cell replication. Numerous methods are known in the art for measuring DNA synthesis, either of which may be used in accordance with the present invention. In one embodiment of the invention, DNA synthesis was measured by detecting immunofluorescence using radiolabels ( 3 H-thymidine) or labeled nucleotide analogues (BrdU).

미세기관 배양물은 성숙 세포의 증식은 물론 전구체 세포, 예컨대 몇몇 경우에는 배아 세포의 활성적 참여를 통해 제조하고 유지시킬 수 있다. 이 미세기관 배양물은 상기 전구체 세포를 보존, 동정, 분리하고 자연적 진화를 용이하게 하는 적합한 환경을 제공하는 것으로 확인되었다. 예를 들어, 기저층의 미성숙 세포은 피부 미세기관 배양물에서 성숙 각질세포가 되는 것으로 관찰되었고, 이와 마찬가지로 배아 췌장 세포는 미세기관 배양물에서 성숙 췌장 상피세포를 제공할 수 있었다. 전구체 세포의 성숙과 잇따른 이들의 성숙 세포로서의 기능화는 특정 산물, 예컨대 표피 세포에서의 특정 각질, 췌장 상피에서의 인슐린, Glut2 및 글루카곤, 및 간 미세기관 배양물에서의 알부민 및 VIII 인자 등의 분비를 측정하여 모니터할 수 있다.Micro-organ cultures can be prepared and maintained through the proliferation of mature cells as well as the active participation of precursor cells, such as embryo cells in some cases. This micro-organ culture was found to provide a suitable environment for preserving, identifying, separating and facilitating natural evolution of the precursor cells. For example, immature cells in the basal layer were observed to be mature keratinocytes in skin micro-organ cultures, and likewise embryonic pancreatic cells could provide mature pancreatic epithelial cells in micro-organ cultures. The maturation of progenitor cells and their subsequent functionalization as mature cells may induce secretion of certain products, such as specific keratin in epidermal cells, insulin in pancreatic epithelium, Glut2 and glucagon, and albumin and VIII factors in liver micro-organ cultures. Can be measured and monitored.

본 발명에 따라 제조한 미세기관 배양물은 생체내에 존재하는 정상 조직 구조를 보존한다. 전술한 바와 같이, 그 예로는 생체내 정상적인 발현에 따르는, 시험관내 피부 미세기관 중의 모낭, 땀샘 및 피지선의 유지 및 췌장 미세기관에 존재하는 글루카곤 분비 세포의 유지를 포함한다. 이들 배양물은 조절되는 균일한 조건하에서 유지될 수 있고 생체내 기관의 미세구조와 매우 유사하기 때문에, 자연 현상과 질병, 노화 또는 외상에 의해 발생하는 자연 현상의 혼란을 관찰하고 측정하여 조절할 수 있는 유일무이한 기회를 제공한다. 또한, 배양물 상의 확인된 부위에서 각 세포를 연구할 수 있는 기술의 신속한 이용가능성은 기관의 각 성분들의 기능과 서로간의 상호은 물론 전체 기관과의 상호작용을 관찰할 수 있도록 한다.Micro-organ cultures prepared according to the present invention preserve the normal tissue structure present in vivo. As mentioned above, examples include the maintenance of hair follicles, sweat glands and sebaceous glands in skin micro-organs in vitro, and maintenance of glucagon-secreting cells present in the pancreatic micro-organs following normal expression in vivo. Because these cultures can be maintained under uniform and controlled conditions and are very similar to the microstructure of organs in vivo, they can monitor and measure and control the confusion of natural phenomena and natural phenomena caused by disease, aging or trauma. Provide unique opportunities. In addition, the rapid availability of the technology to study each cell at the identified site on the culture makes it possible to observe the function of each component of the organ and the interaction with each other as well as with the entire organ.

또한, 피검체의 미세기관 배양물은 연장된 시간 동안 배양 유지할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 약 24시간 이상 배양 유지할 수 있고, 보다 바람직하게는 적어도 약 2일 동안, 보다 더 바람직하게는 적어도 약 5일 동안, 보다 더 바람직하게는 적어도 약 7일 동안, 더욱 더 바람직하게는 적어도 약 2주 또는 그 이상 동안 배양 유지할 수 있다. 본 발명의 미세기관 배양물은 일반적으로 적어도 7일 이상 동안 배양 유지되는 것이다. 일 예로서, 인간, 마우스, 기니아 피그 및 래트 피부의 피부 미세기관 배양물은 적어도 약 21일 이상 동안 배양 유지되었다.In addition, the micro-organ culture of the subject can be maintained in culture for an extended time. Preferably, the culture can be maintained for at least about 24 hours or more, more preferably for at least about 2 days, even more preferably for at least about 5 days, even more preferably for at least about 7 days, even more preferably Can be maintained in culture for at least about 2 weeks or longer. The micro-organ culture of the present invention is generally maintained for at least 7 days. In one example, skin micro-organ cultures of human, mouse, guinea pig and rat skin have been incubated for at least about 21 days.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "배양 유지가능한"이란 용어는 적어도 약 60%, 바람직하게는 적어도 약 70%, 보다 바람직하게는 적어도 약 80%, 보다 더 바람직하게는 적어도 약 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 또는 그 이상의 세포가 특정 기간 후 배양물에서 생존성을 유지하는 조직 체외이식편의 세포 집단을 의미한다.As used herein, the term "culture maintainable" is at least about 60%, preferably at least about 70%, more preferably at least about 80%, even more preferably at least about 90% or more, most Preferably, a cell population of tissue explants in which 95% or more cells maintain viability in culture after a certain period of time.

바람직한 구체예에서, 미세기관 배양물 중에 존재하는 세포의 세포 상실, 예컨대 사멸이나 탈피에 의한 세포 상실에 대한 세포 증식의 비는 1과 동일한 것으로서, 즉 상실된 세포 수와 증식 세포 수가 동일하다. 본 발명의 다른 구체예에서, 미세기관 배양물에 존재하는 세포의 세포 상실에 대한 세포 증식의 비는 1 보다 큰 것으로서, 상실되는 세포 보다 더 빠른 속도로 세포가 증식한다. 후자의 경우에 미세기관 배양물은 증폭되는 세포 집단을 포함하는 것으로 사료된다.In a preferred embodiment, the ratio of cell proliferation to cell loss of cells present in the micro-organ culture, such as cell loss by killing or stripping, is equal to 1, ie the number of cells lost and the number of proliferating cells are the same. In another embodiment of the invention, the ratio of cell proliferation to cell loss of cells present in the micro-organ culture is greater than 1, such that the cells proliferate at a faster rate than the cells lost. In the latter case the micro-organ culture is thought to contain a population of cells to be amplified.

V. 미세기관 배양물의 적용V. Application of Micro-Organ Cultures

본 발명의 미세기관 배양물을 이용할 수 있는 적용 예로는 다음과 같은 것이 있다:Application examples in which the micro-organ culture of the present invention can be used include the following:

(a) 정상적인 조직과 기관의 항상성에 관여하는 인자의 동정;(a) identification of factors involved in homeostasis of normal tissues and organs;

(b) 영양소 변화를 비롯한 환경 변화 및 잠재적 독성제의 존재에 대한 정상적인 기관의 조직과 세포의 항상성에 미치는 영향 연구;(b) studying the effects on homeostasis of normal organ tissues and cells on environmental changes, including nutrient changes, and the presence of potential toxicants;

(c) 발병이나 외상 초기 및 발병이나 외상 중에 야기되는 기관의 조직과 세포에서 나타나는 변화 경로에 대한 이해;(c) understanding the pathways of change in tissues and cells of organs that arise during and during the onset or trauma;

(d) 발병이나 외상과 관련된 변화 환경에서의 악영향을 반전시키는 수복 기작의 동정;(d) identification of repair mechanisms that reverse adverse effects in the changing environment associated with the onset or trauma;

(e) 정상적인 조직의 항상성 동안 분화하는 세포의 발생 조절;(e) modulating the development of cells that differentiate during normal tissue homeostasis;

(f) 모낭과 같은 기관내 존재하는 세분화된 구조의 발생 조절;(f) regulating the development of granular structures present in organs such as hair follicles;

(g) 개개인의 기관 일부를 보유하지만 만성 피부 궤양, 각종 형태의 당뇨병 또는 만성 간 손상을 앓고 있는 환자에서 발생하는 것과 같은 손상 조직의 대체 또는 재생에는 불충분한 기관 보충/이식;(g) organ replacement / transplantation that retains some of the individual organs but is insufficient for replacement or regeneration of damaged tissue, such as occurs in patients with chronic skin ulcers, various forms of diabetes or chronic liver damage;

(h) 약물 선발 및 세포독성 연구를 위한 조직/기관 동등물로서의 용도;(h) use as a tissue / organ equivalent for drug selection and cytotoxicity studies;

(i) 증식 질환의 진단 분석용으로서의 용도;(i) use as a diagnostic analysis of proliferative disease;

(j) 신규 성장 인자의 근원으로서의 용도;(j) use as a source of new growth factors;

(k) 줄기/선조세포의 근원으로서의 용도;(k) use as a source of stem / progenitor cells;

(l) 분자를 유도하는 근원으로서의 용도;(l) use as a source of inducing molecules;

(m) 분자를 유도하는 선발용으로서의 용도;(m) use as selection for inducing molecules;

보다 상세히 설명하면, 본 발명의 방법은 피부 동등물을 미세기관 배양물의 형태로 생성하는데 사용할 수 있다. 배경기술로서, 상처 치료 목적, 특히 화상 치료 목적으로 인간 피부를 모방하는 방식으로 상피 세포를 증식시키기 위한 다수의 시도들이 개시되어 있음은 잘 알고 있을 것이다. 피부는 2종의 조직으로 이루어져있다. 이들은 (1) 신경, 혈관 및 지방 세포 뿐만 아니라 고밀도 콜라겐 기질내에 드문드문 분산되어 있는 섬유아세포를 포함하는 간질 또는 표피와, (2) 치밀하게 충전된 활성 증식형 미성숙 상피 세포의 표피 기저층을 포함하는 표피이다. 기저층 세포가 복제하면, 어린 세포 중 일부는 기저층에 그대로 남아있는 반면 다른 세포는 층 밖으로 이동하여 크기가 증가하고 사실상 계면활성제 및 환원제에 대해 내성인 엔벨로프를 형성시킨다. 인간의 경우, 기저층에서 발생한 세포는 가장자리 또는 외층에 도달하는데 약 2주가 소요되고 그 이후 세포는 사멸하여 탈피된다. 피부는 각종 구조, 예컨대 모낭, 피지선 및 땀샘을 포함한다. 모낭은 표피의 함입이 치밀하게 채워져 있는 각질세포의 분화로부터 생성된다. 이러한 함입으로부터 형성된, 개방 말단형 소포는 분비된 각질을 수집하고 농축하여 털 필라멘트를 생성한다. 또는, 함입을 내면에 채워진 표피 세포는 유체(땀샘) 또는 피지(피지선)를 분비할 수 있다. 이러한 구조의 형성과 증식의 조절은 알려져 있지 않다. 건강한 피부의 일정한 재생은 신생 세포가 생산되고 노화 세포가 사멸하는 균형있는 공정에 의해 이루어진다. 노화시 발생하고, 또한 이러한 균형을 붕괴시키는 질병과 외상을 통해 나타나는 이상 현상에 대응하기 위해서는 정확한 조절을 실시할 수 있는 방법에 대한 이해가 필요하다.In more detail, the methods of the present invention can be used to produce skin equivalents in the form of micro-organ cultures. As background art, it will be appreciated that a number of attempts have been disclosed to proliferate epithelial cells in a manner that mimics human skin for wound healing purposes, in particular for burn healing purposes. The skin consists of two tissues. These include (1) epilepsy or epidermis, including fibroblasts sparsely dispersed within the high-density collagen matrix as well as nerve, vascular and adipocytes, and (2) the epidermal basal layer of densely packed active proliferative immature epithelial cells. It is the epidermis. When the basal layer cells replicate, some of the young cells remain in the basal layer while other cells move out of the layer to increase in size and form an envelope that is virtually resistant to surfactants and reducing agents. In humans, cells in the basal layer take about two weeks to reach the marginal or outer layer, after which the cells die and detach. The skin includes various structures such as hair follicles, sebaceous glands and sweat glands. Hair follicles result from the differentiation of keratinocytes, which are densely packed with epidermal infiltration. Open ended vesicles, formed from this inclusion, collect and concentrate the secreted keratin to produce hairy filaments. Alternatively, the epidermal cells filled in the inner surface of the infiltration may secrete fluid (glands) or sebum (sebum gland). Control of formation and proliferation of such structures is unknown. Constant regeneration of healthy skin is achieved by a balanced process where new cells are produced and senescent cells die. In order to cope with anomalies that occur during aging and appear through diseases and traumas that disrupt this balance, an understanding of how accurate control can be performed is required.

본 발명의 일 구체예에서, 미세기관 배양물의 미세구조는 생체내 피부의 미세구조와 유사하거나 거의 동일하여, 예컨대 상피조직/결합조직 구조를 보유한다. 예를 들어, 피부 미세기관 배양물에서, 표피의 각질세포는 결합조직에 결합된 상태를 유지하며 모낭을 포함하는 정상 조직 구조가 보존된다. 피부 조직 절편에서 수득한 미세기관 배양물은 또한 표피 세포를 지지하는 바닥판, 진피 세포를 포함하는 세포외 기질 및 적어도 하나의 함입, 예컨대 적어도 하나의 모낭을 포함할 수 있다. 피부 상피 조직과 피부 결합 조직 사이의 결합은 세포간 교통을 용이하게 해준다. 더욱이, 전두께의 피부는 공기 계면을 허용하는 각종 방식으로 증식시킬 수 있다. 체외이식편의 각질세포가 공기에 노출되면 각질세포의 보다 신속한 분화 및 각질 층의 보다 광범위한 분비가 촉진되며, 이는 피부 투과 연구에 매우 중요할 수 있다.In one embodiment of the invention, the microstructure of the micro-organ culture is similar or nearly identical to the microstructure of the skin in vivo, such as retaining epithelial / connective tissue structure. For example, in skin micro-organ cultures, keratinocytes of the epidermis remain bound to connective tissue and the normal tissue structure, including hair follicles, is preserved. Micro-organ cultures obtained from cutaneous tissue sections may also comprise a bottom plate supporting epidermal cells, an extracellular matrix comprising dermal cells and at least one inclusion, such as at least one hair follicle. The bond between dermal epithelial tissue and skin connective tissue facilitates intercellular communication. Moreover, full thickness skin can be propagated in a variety of ways allowing an air interface. Exposure to air of keratinocytes of explants promotes faster differentiation of keratinocytes and more extensive secretion of the keratin layer, which can be critical for skin permeation studies.

마지막으로, 최근 연구들에서는 피부가 면역계의 중요한 활성 요소임이 시사되고 있음을 상기해야 한다(Cooper et al. (1987) The mechanobullous disease. In: Dermatology in General Medicine, 3d. Ed., McGraw Hill, NY(pp. 610-626)). 각종 면역 활성에 중요한 피부 중에 존재하는 주요 세포 종류 중 하나는 랑게르한스 세포이다. 이 세포는 새 피부 샘플에서 준비할 수 있고 3차원 피부 배양물에 첨가하여 면역학적으로 완전한 조직 시스템을 얻을 수 있다. 이 세포를 배양물 상태로 장시간 동안 증식시키는 것은 종래의 조직 배양 기법으로는 어렵다. 3차원 시스템에서 이 세포를 증식시킬 수 있는 능력은 주입, 세포독성 및 질환 기작을 비롯한 연구의 모든 양태에서 매우 중요할 것이다. 이러한 유형의 피부 배양 시스템은 직접 또는 간접적인 피부 병발을 보유하는 자가면역 질환(예, 전신홍반성낭창, 수포성 유사천포창 등)과 관련된 연구에 가장 큰 영향을 미칠 것이다. 따라서, 본 발명의 미세기관 배양물은 질환의 면역학적 측면이 최소화된 상태에서 증식성/분화성 질환을 연구하는데 사용할 수 있다. 또한, 일예로서 과다형성성 상피 세포의 증식을 억제할 수 있는 제제를 동정하기 위하여 건선 피부 체외이식편을 사용하여 약물 선발 분석법을 유도할 수 있다.Finally, recent studies suggest that skin is an important active component of the immune system (Cooper et al. (1987) The mechanobullous disease.In: Dermatology in General Medicine, 3d.Ed., McGraw Hill, NY (pp. 610-626)). One of the major cell types present in the skin important for various immune activities is Langerhans cells. These cells can be prepared from new skin samples and added to three-dimensional skin cultures to obtain an immunologically complete tissue system. Proliferation of these cells for a long time in a culture state is difficult with conventional tissue culture techniques. The ability to proliferate these cells in a three-dimensional system will be very important in all aspects of the study, including infusion, cytotoxicity and disease mechanisms. This type of skin culture system will have the greatest impact on studies involving autoimmune diseases (eg, systemic lupus erythematosus, bullous pseudocystic ulcer, etc.) that have direct or indirect skin involvement. Thus, the micro-organ cultures of the present invention can be used to study proliferative / differentiating diseases with minimal immunological aspects of the disease. In addition, as an example, psoriasis skin explants can be used to induce drug selection assays to identify agents that can inhibit proliferation of hyperplastic epithelial cells.

피부는 단순히 간질 조직에 의해 지지되고 있는 상피 조직을 보유한 미세기관 배양물로서 증식할 수 있는 조직의 일예이다. 상피 조직을 포함하는 다른 조직도 본 발명의 미세기관 배양물로서 증식시킬 수 있다. 상피 조직은 기관과 환경 사이의 계면이 존재하는 신체의 모든 부분에서 발견되는 것으로서, 상처가 없는 체내에서 지속적으로 순환하여 피부를 비롯한 체내의 모든 유리 표면에 대해 피복 조직을 형성한다. 일부 경우에, 예컨대 췌장의 상피세포에는 수많은 함입이 채워져 있고 기관이 기능할 수 있는 개방 공간으로 효소를 분비한다. 폐도 고도의 함입을 가진 기관 중 하나로서 폐에 존재하는 각 함입은 상피세포 안에 존재하여 공기를 환경으로부터 체내로 확산시킨다. 이러한 상피세포는 특징적인 성질이다. 위의 내면도 역시 장벽을 형성할 뿐만 아니라 음식물을 선택적으로 흡수하는 세분화된 구조를 함유하는 특수 상피 세포로 구성되어 있다. 모든 상피세포는 결합 조직에 의해 지지되고 있다. 중요한 세포-기질 상호작용을 포함하는 또 다른 기관은 골수이다.Skin is simply one example of a tissue that can proliferate as a micro-organ culture with epithelial tissue supported by interstitial tissue. Other tissues, including epithelial tissues, can also be propagated as micro-organ cultures of the present invention. Epithelial tissue is found in all parts of the body where there is an interface between the organs and the environment, which continually circulates in a wound-free body to form coated tissue for all glass surfaces in the body, including the skin. In some cases, for example, epithelial cells of the pancreas are filled with numerous infiltrations and secrete enzymes into open spaces where organs can function. Lungs are also highly invasive organs, and each indentation in the lungs is present in epithelial cells, spreading air from the environment into the body. These epithelial cells are characteristic properties. The inner lining of the stomach also consists of specialized epithelial cells that contain not only a barrier but also a granular structure that selectively absorbs food. All epithelial cells are supported by connective tissue. Another organ that contains important cell-substrate interactions is the bone marrow.

즉, 본 발명의 다른 구체예에서, 미세기관 췌장 배양물의 미세구조는 생체내 근원 췌장의 구조와 유사하거나 거의 동일한 것으로서, 예컨대 상피조직/결합조직 구조를 하고 있다. 예를 들어, 췌장 미세기관 배양물은 췌장 상피 세포, 예컨대 섬 세포를 포함하며, 췌장 결합 조직과 결합 상태를 유지하고 있다. 따라서, 췌장 미세기관 배양물에서는 정상 조직 구조가 보존되고 정상 췌장 상피 세포 산물, 예컨대 인슐린 및 글루카곤이 생성된다.That is, in another embodiment of the present invention, the microstructure of the micro-organ pancreatic culture is similar or nearly identical to that of the source pancreas in vivo, such as having an epithelial / connective tissue structure. For example, pancreatic micro-organ cultures include pancreatic epithelial cells, such as islet cells, and remain associated with pancreatic connective tissue. Thus, in pancreatic micro-organ cultures normal tissue structure is preserved and normal pancreatic epithelial cell products such as insulin and glucagon are produced.

또 다른 구체예로서, 본 발명은 골수 유래의 미세기관 배양물의 생성방법을 제공하며, 여기에서 배양물은 생체내 기관의 미세구조를 보존한다. 실시예 XV에 기술한 바와 같이, 골수 미세기관은 생리적 조건에 상당하는 시스템을 유도하기 위하여 배양물에서 분리하였다.In another embodiment, the present invention provides a method of producing a bone marrow-derived micro-organ culture, wherein the culture preserves the microstructure of the organ in vivo. As described in Example XV, bone marrow microorganisms were isolated from culture to induce a system corresponding to physiological conditions.

본 발명의 골수 배양물은 건강한 골수 세포를 파괴하거나 이 세포들의 기능적 활성을 억제하는 질환이나 증상을 치료하는데 사용할 수 있다. 본 발명의 미세기관의 이식은 혈액 악성 질환 및 골수를 포함하는 다른 종양의 치료에 효과적일 수 있다. 이러한 양태의 본 발명은 골수가 환경적 요인(예컨대, 방사선, 독소 등)에 의해 악화된 환자를 치료하는데 효과적이다. 환자 자신의 골수에서 유래하는 체외이식편의 재이식이 일반적으로 바람직하지만, 이러한 체외이식편은 동종원성, 예컨대 동종의 다른 구성원 유래이거나 또는 이종원성, 예컨대 다른 유기체 유래일 수도 있다. 이종원성 이식편의 일 예는 인간에 이식하기 위한 축소 돼지 유래의 미세기관 배양물일 수 있다.Bone marrow cultures of the present invention can be used to treat diseases or conditions that destroy healthy bone marrow cells or inhibit their functional activity. Implantation of the microorganisms of the present invention may be effective in the treatment of hematologic malignancies and other tumors, including bone marrow. The present invention in this aspect is effective in treating patients whose bone marrow has been aggravated by environmental factors (eg, radiation, toxins, etc.). Replanting of explants derived from the patient's own bone marrow is generally preferred, but such explants may be homologous, such as from other members of the same species, or heterologous, such as from other organisms. One example of a heterologous graft may be a micro-organ culture from reduced pigs for transplantation into humans.

또한, 필요한 간질 유래의 성장/조절 인자가 제공된다면 인간 조혈 선조세포의 장기간의 증식도 가능하다. 이러한 상호작용은 본 발명의 미세기관에 의해 제공되어, 이들 체외이식편을 줄기세포 및 선조세포의 근원이 되게 해준다. 일반적으로, 골수의 조혈 선조세포는 골수 미세기관의 간질 기질에서 형성된 천연 패킷(packet)에서 군락을 형성한다("시드(seed)"). 골수 간질 세포의 성장에 주요 속도 제한 요인은 골수 간질 세포 중에 포함된 섬유아세포의 비교적 낮은 유사분열 지수이다. 따라서, 이들 세포의 성장과 이들 세포에 세포외 기질 성분의 배치를 향상시키고자 하는 경우에는 체외이식편을 하이드로코르티손이나 다른 섬유아세포 성장 인자와 같은 제제와 접촉시키면 된다.In addition, prolonged proliferation of human hematopoietic progenitor cells is possible provided the necessary epilepsy-derived growth / regulatory factors are provided. This interaction is provided by the microorganisms of the present invention, making these explants the source of stem cells and progenitor cells. In general, hematopoietic progenitor cells of the bone marrow form colonies (“seeds”) in natural packets formed in the interstitial matrix of the bone marrow microorganisms. The major rate limiting factor in the growth of myeloid stromal cells is the relatively low mitotic index of fibroblasts contained in the myeloid stromal cells. Thus, in order to improve the growth of these cells and the placement of extracellular matrix components in these cells, explants may be contacted with agents such as hydrocortisone or other fibroblast growth factors.

전이성 질환이나 혈액 악성 질환을 앓고 있는 특정 환자를 치료하고자 하는 목적으로 골수를 배양해야만 한다면 배양에 앞서 환자로부터 수득한 골수로부터 먼저 이상 증식성 세포를 물리적 또는 화학요법적 수단으로 "제거"해야 한다.If the bone marrow must be cultured for the purpose of treating a particular patient suffering from metastatic disease or hematologic malignancy, the abnormally proliferative cells must first be "removed" from the bone marrow obtained from the patient by physical or chemotherapy means prior to culturing.

본 발명의 골수 미세기관 배양물 유래의 합성 배지는 신규 또는 공지 림포킨의 근원, 예컨대 인터루킨의 근원으로서 사용할 수 있다.Synthetic medium derived from the bone marrow micro-organ culture of the present invention can be used as a source of new or known lymphokines, such as a source of interleukin.

본 발명은 일 양태로서, 유기체에 이식하기 위한 피검체의 미세기관 배양물의 용도를 제공한다. 본 명세서에 사용된, "투여하는", "도입하는" 및 "이식하는"이란 용어는 상호교환적으로 사용할 수 있는 것으로서, 세포를 원하는 부위에 국재화시키는 방법이나 경로를 통해 본 발명의 세포 집단을 피검체, 예를 들어 이종원성 또는 동종원성 피검체 내에 배치하는 것을 의미한다. 세포 집단은 세포의 적어도 일부가 생존성을 유지하는 피검체의 원하는 위치에 세포를 전달하는 임의의 적당한 경로를 통해 피검체에 투여할 수 있다. 피검체에 투여 후 세포의 적어도 약 5%, 바람직하게는 적어도 약 10%, 보다 바람직하게는 적어도 약 20%, 보다 더 바람직하게는 적어도 약 30%, 보다 더 바람직하게는 적어도 약 40%, 가장 바람직하게는 적어도 약 50% 또는 그 이상이 생존성을 유지해야 한다. 피검체에 투여 후 세포의 생존성 기간은 몇 시간 정도로 짧은 시간, 예컨대 24시간 정도에서부터 몇 일, 수주 내지 수개월 정도로 긴 시간일 수도 있다. 본 발명의 세포 집단을 투여하는 방법은 세포를 내장이나 벽쪽복막, 예컨대 그물막 주머니에 이식하는 방법, 세포를수용 피검체의 기관, 예컨대 췌장, 간, 비장, 피부 내 또는 위에 이식하는 방법 등이 있다. 본 발명의 미세기관은 또한 신장 피막 등의 아래에 이식하여 피검체에 투여할 수도 있다.In one aspect, the present invention provides the use of a micro-organ culture of a subject for implantation into an organism. As used herein, the terms “administering”, “introducing” and “transplanting” are used interchangeably to refer to a cell population of the invention via a method or route that localizes the cells to a desired site. By placement in a subject, eg, a heterologous or homologous subject. The cell population may be administered to the subject via any suitable route for delivering the cells to the desired location of the subject where at least some of the cells maintain viability. At least about 5%, preferably at least about 10%, more preferably at least about 20%, even more preferably at least about 30%, even more preferably at least about 40%, most of the cells after administration to the subject Preferably at least about 50% or more should maintain viability. The period of viability of the cells after administration to the subject may be as short as several hours, such as from 24 hours to several days, weeks to months. Methods of administering the cell population of the present invention include transplanting cells into the intestine or wall peritoneum, such as retinal pockets, transplanting cells into organs of the receiving subject, such as the pancreas, liver, spleen, skin, or the like. . The micro-organ of the present invention can also be administered to a subject by implantation under a kidney coat or the like.

본 명세서에 사용된 "피검체"란 용어는 포유동물, 예컨대 영장류, 예컨대 인간을 의미한다. 본 명세서에 사용된 "이종 피검체"는 다른 종의 세포가 도입되거나 도입되어야 하는 피검체이다. "동종원성 피검체"는 동종의 세포가 도입되거나 도입되어야 하는 피검체이다. 공여 피검체는 배양물에 위치하고(하거나) 수용 피검체에게 이식되어야 하는 세포, 조직 또는 기관을 제공하는 피검체이다. 수용 피검체는 이종원성 또는 동종원성 피검체일 수 있다. 공여 피검체는 또한 자신에게 재도입시키기 위한, 즉 자가이식을 위한 세포, 조직 또는 기관을 제공할 수 있다.The term "subject" as used herein refers to a mammal, such as a primate, such as a human. As used herein, a "heterologous subject" is a subject into which cells of another species are to be introduced or to be introduced. A "homologous subject" is a subject into which a homologous cell is to be introduced or to be introduced. A donor subject is a subject that is placed in culture and / or provides a cell, tissue or organ to be transplanted into a recipient subject. The recipient subject may be a heterologous or isotopic subject. The donor subject may also provide cells, tissues or organs for reintroduction to themselves, ie for autotransplantation.

숙주에 의해 면역원성 공격을 받기 쉬운, 예컨대 이종 이식이 사용된 경우, 구체적으로 돼지-인간 이식인 경우, 세포 집단의 이식을 용이하게 하기 위하여 미세기관을 재충전가능한 장치 또는 생물분해가능한 장치에 삽입하거나 캡슐화한 다음, 수용 피검체에 이식할 수 있다. 이와 같은 세포에 의해 생산된 유전자 산물은 예를 들어 단백성 생물약제를 비롯한 화합물, 예컨대 약물의 조절 전달을 위해 고안한 중합체 장치를 통해 전달할 수 있다. 생물분해성 및 비분해성 중합체를 비롯한 각종 생체화합성 중합체(하이드로겔 포함)를 사용하여 특정 표적 부위에서 본 발명의 세포 집단에 의한 유전자 산물을 지속 방출할 수 있는 이식편을 만들 수 있다. 이러한 이식편의 제조에 대해서는 일반적으로 당해 기술분야에 공지되어 있다. 그 예로는 다음과 같은 문헌[Concise Encyclopedia of Medical & DentalMaterials, ed. By David Williams(MIT Press: Cambridge, MA, 1990); 사벨(Sabel) 등, 미국 특허 제4,883,666호; 아에비셔(Aebischer) 등, 미국 특허 제4,892,538호; 아에비셔 등, 미국 특허 제5,106,627호; 림(Lim), 미국 특허 제4,391,909호; 및 세프톤(Sefton), 미국 특허 제4,353,888호]이 있다. 본 발명의 세포 집단은 약학적 허용성 담체 또는 희석제, 예컨대 멸균 식염수 및 완충 수용액 상태로 투여할 수 있다. 이러한 담체 및 희석제의 사용에 대해서는 당해 기술분야에 공지되어 있다.Microorganisms can be inserted into a rechargeable or biodegradable device to facilitate transplantation of cell populations where heterologous transplantation is used, e.g. swine-human transplantation, which is susceptible to immunogenic attacks by the host, After encapsulation, the recipient can be implanted. Gene products produced by such cells can be delivered, for example, via polymeric devices designed for the controlled delivery of compounds, including proteinaceous biopharmaceuticals, such as drugs. Various biocompatible polymers (including hydrogels) can be used, including biodegradable and non-degradable polymers, to create grafts capable of sustained release of gene products by the population of cells of the invention at specific target sites. The manufacture of such grafts is generally known in the art. Examples include Concise Encyclopedia of Medical & Dental Materials, ed. By David Williams (MIT Press: Cambridge, MA, 1990); Sabel et al., US Pat. No. 4,883,666; Aebischer et al., US Pat. No. 4,892,538; Abishire et al., US Pat. No. 5,106,627; Lim, US Pat. No. 4,391,909; And Sefton, US Pat. No. 4,353,888. Cell populations of the invention can be administered in the form of pharmaceutically acceptable carriers or diluents, such as sterile saline and aqueous buffer solutions. The use of such carriers and diluents is known in the art.

일 구체예에서, 본 발명의 미세기관 배양물은 상처 치유에 이용할 수 있다. 피부 병변부의 수복은 기저부에 있는 결합 조직 유래의 분자 신호에 대한 반응으로 원시상피세포 이동은 물론 상피세포의 복제를 포함하는 매우 복잡한 공정으로 알려져 있다. 피부 미세기관 배양물을 상처 치유의 모델로 본 명세서에 기술하였다. 조절성 배양 조건하에서 치유를 조절하는 인자를 신중하게 모니터할 수 있다. 또한, 미세기관 배양물을 천연의 혈액 공급원으로부터 분리한 경우에는 복잡성을 추가시키는 혈액계 인자 또는 세포의 고려없이 치유 공정을 분석할 수 있다. 정상 표피는 200 내지 300시간 마다 세포를 순환시키는 바 유사분열 활성이 낮다. 하지만, 표피에 상처가 나면 급격한 유사분열 활성이 일어나 세포가 상처의 정도와 증상에 따라 최고 10배 이하의 빠른 속도로 분열하게 된다(Pinkus H.(1951) J.Invest.Dermatol. 16:383-386).In one embodiment, micro-organ cultures of the invention can be used for wound healing. Repair of skin lesions is known to be a very complex process involving replication of epithelial cells as well as primitive epithelial cell migration in response to molecular signals derived from connective tissue at the base. Skin micro-organ cultures are described herein as a model of wound healing. The factors controlling healing can be carefully monitored under controlled culture conditions. In addition, when micro-organ cultures are isolated from natural blood sources, the healing process can be analyzed without consideration of blood system factors or cells that add complexity. Normal epidermis has low mitotic activity as it circulates cells every 200 to 300 hours. However, cuts in the epidermis cause rapid mitotic activity, causing the cells to divide up to 10 times faster, depending on the extent and symptoms of the wound (Pinkus H. (1951) J. Invest. Dermatol. 16: 383-). 386).

실시예 II에서 입증되어 있는 바와 같이, 피부 미세기관 배양물은 수일 동안 최고 10배 이하의 증식 증가를 보인다. 이 실시예에서 상처의 가장자리는 미세기관 배양물에 필적하는 것이다. 이와 같은 증식 증가는 상처와 관련된 사건과 유사하므로, 상처 치유 공정을 연구할 수 있는 고유의 기회를 제공한다. 더욱이, 후속 실시예들을 통해 생체내 실험으로 입증된 바와 같이 본 발명의 표피 체외이식편은 만성 상처에 적용할 수 있고(실시예 IX) 털을 성장시킬 수 있는 생존성 이식편을 형성할 수 있다(실시예 XI).As demonstrated in Example II, skin micro-organ cultures show up to a 10-fold increase in proliferation for several days. In this example, the edge of the wound is comparable to micro-organ culture. This increase in proliferation is similar to the events associated with wounds, providing a unique opportunity to study the wound healing process. Moreover, epidermal explants of the present invention can be applied to chronic wounds (Example IX) and form viable grafts capable of growing hair, as demonstrated by in vivo experiments through subsequent examples. Example XI).

또한, 본 발명의 표피 미세기관은 화상 환자의 치료에 사용할 수 있다. 화상 환자들에게 피부 대체요법의 필요성은 분명한 것으로서, 미국과 유럽에 있는 여러 연구센터들에서는 화상 상처와 만성 궤양을 영구적으로 피복할 수 있는 인간 각질세포 타가이식체와 자가이식체의 배양물을 이용한 바 있다(Eisinger et al., (1980) Surgery 88:287-293; Green et al., (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76:5665-5668; Cuono et al.,(1987) Plast. Reconstr. Surg. 80:626-635). 이 방법들은 종종 성공을 거두지 못하였고 최근 연구에서는 이식된 표피 층 밑에 형성된 1 이상의 결합 조직 성분의 이상으로 인하여 치유 이식편의 수포성 및/또는 피부 무름성이 나타날 수 있다고 지적하였다(Woodley et al.,(1988) JAMA 6:2566-2571). 본 발명의 피부 배양물 시스템은 표피와 진피 모두의 피부 동등물을 제공하여 종래 사용된 각질세포 이식편의 배양물이 특징적으로 나타내는 문제점을 극복하는 것이다.In addition, the epidermal microorganisms of the present invention can be used for the treatment of burn patients. The need for skin replacement therapy is evident for burn patients, and several research centers in the United States and Europe have used cultures of human keratinocytes and autografts that can permanently cover burn wounds and chronic ulcers. (Eisinger et al., (1980) Surgery 88: 287-293; Green et al., (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76: 5665-5668; Cuono et al., (1987) Plast. Reconstr Surg. 80: 626-635). These methods are often unsuccessful and recent studies have indicated that abnormalities in one or more connective tissue components formed under the implanted epidermal layer may result in bullous and / or skin erosion of the healing graft (Woodley et al., (1988) JAMA 6: 2566-2571. The skin culture system of the present invention provides a skin equivalent of both the epidermis and the dermis to overcome the problems characteristic of cultures of conventionally used keratinocyte grafts.

또 다른 구체예에서, 본 발명의 미세기관 배양물 시스템은 유전자 요법에 사용하기 위하여 유전자 및 유전자 산물을 생체내에 도입시키는 매개체를 제공할 수 있다. 예를 들어, 재조합 DNA 기법을 사용하여 환자에 결손된 유전자를 바이러스 또는 조직 특이적 프로모터의 조절하에서 배치할 수 있다. 이러한 재조합 DNA 작제물을 사용하면 본 발명의 미세기관 배양물 시스템의 모든 세포 또는 특정 세포만을 형질전환 또는 형질감염시킬 수 있다. 활성 유전자 산물을 발현하는 미세기관 배양물은 상기 산물이 결손형인 개체에게 이식할 수 있다.In another embodiment, the micro-organ culture system of the present invention can provide a medium for introducing genes and gene products in vivo for use in gene therapy. For example, recombinant DNA techniques can be used to place genes missing in a patient under the control of a virus or tissue specific promoter. Such recombinant DNA constructs can be used to transform or transfect all cells or only specific cells of the micro-organ culture system of the present invention. Micro-organ cultures expressing the active gene product can be transplanted into an individual whose product is defective.

이와 같이 본 발명의 미세기관 배양물을 유전자 요법에 사용하는 방법은 많은 장점이 있다. 첫째, 그 배양물이 진핵세포를 포함하므로 유전자 산물은 적절히 발현되어 배양물에서 활성 산물로 가공될 수 것이다. 둘째, 유전자 요법의 기술들은 형질감염된 세포의 수가 임상적 가치, 관련성 및 유용성이 있을 정도로 실질적으로 증가될 수 있는 경우에만 유용한데, 본 발명의 배양물은 형질감염 세포 수의 팽창 및 증폭을 허용하는 것이다.As such, the method of using the micro-organ culture of the present invention for gene therapy has many advantages. First, since the culture contains eukaryotic cells, the gene product will be properly expressed and processed into the active product in the culture. Secondly, the techniques of gene therapy are only useful when the number of transfected cells can be substantially increased to a degree that is of clinical value, relevance and usefulness. The cultures of the present invention allow for expansion and amplification of transfected cell numbers. will be.

본 발명의 또 다른 구체예에서, 돌연변이 미세기관 배양물은 유전자 도입의 용이성을 제공하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 재조합 바이러스 발현 벡터를 함유하는 미세기관 배양물은 재조합 바이러스를 배양물과 접촉시킨 세포로, 예컨대 이식에 의해 전달하는데 사용할 수 있어서, 생체내 바이러스 전염을 모방할 수 있다. 따라서, 이 시스템은 현재 통용되는 DNA 형질감염의 기법들 보다 효과적으로 유전자 형질도입을 수행할 수 있는 방법이다.In another embodiment of the invention, mutant micro-organ cultures can be used to provide for ease of gene introduction. For example, micro-organ cultures containing recombinant viral expression vectors can be used to deliver recombinant virus to cells in contact with the culture, such as by implantation, to mimic viral transmission in vivo. Therefore, this system is a method to perform gene transduction more effectively than the techniques of current DNA transfection.

따라서, 본 발명의 미세기관 배양물의 세포는 유전자 산물을 발현하기 위해 변형시킬 수 있다. 본 명세서에 사용된, "유전자 산물"이란 용어는 단백질, 펩타이드 및 기능성 RNA 분자를 의미한다. 일반적으로, 핵산 분자에 의해 암호화된 유전자 산물은 피검체에게 공급할 목적 유전자 산물이다. 이러한 유전자 산물의 예로는 수용 피검체의 기관에서 정상적으로 생산되는 단백질, 펩타이드, 당단백질 및 지단백질이 있다. 예를 들어, 췌장에 존재하는 결손성 기관에 대한 유전자 대체로 공급할 수 있는 유전자 산물로는 인슐린, 아밀라제, 프로테아제, 리파아제, 트립시노겐, 키모트립시노겐, 카르복시펩티아제, 리보뉴클레아제, 데옥시리보뉴클레아제, 트리아실글리세롤 리파아제, 포스포리파아제 A2, 엘라스타제 및 아밀라제가 있고; 간에서 정상적으로 생산되는 유전자 산물에는 혈액응고인자, 예컨대 혈액응고인자 VIII 및 IX, UDP 글루쿠로닐 트란스퍼라제, 오르니틴 트란스카르바노일라제 및 사이토크롬 p450 효소, 및 혈청 아데노신의 가공이나 저밀도 지단백질의 세포이물흡수를 위한 아데노신 데아미나제가 있으며; 흉선에서 생산되는 유전자 산물에는 혈청 흉선 인자, 흉선액 인자, 타이모포이에틴 및 타이모신 α1이 있으며; 소화관 세포에서 생산되는 유전자 산물에는 가스트린, 세크레틴, 콜레시스토키닌, 소마토스타틴 및 물질 P가 있다. 또는, 암호화된 유전자 산물은 세포에 의한 목적 유전자 산물의 발현을 유도하는 것이다(예컨대, 피검체에게 공급할 유전자 산물의 전사를 유도하는 전사 인자를 암호화하는 유전자 물질). 또 다른 구체예에서, 재조합 유전자는 이종 단백질, 예컨대 발현되는 세포에 대해 천연물이 아닌 것을 제공할 수 있다. 예를 들어, 인간 수용체 내의 주입을 지원하기 위하여 비인간의 미세기관에 각종 인간 MHC 성분을 제공할 수도 있다. 또는, 돌연변이 유전자는 미세기관 체외이식편에서 정상적으로 발현되는 공여 MHC 유전자 산물의 발현이나 작용을 억제하는 것이기도 하다.Thus, the cells of the micro-organ cultures of the invention can be modified to express gene products. As used herein, the term "gene product" refers to proteins, peptides and functional RNA molecules. Generally, the gene product encoded by the nucleic acid molecule is the desired gene product to supply to the subject. Examples of such gene products are proteins, peptides, glycoproteins, and lipoproteins normally produced in the organs of a recipient subject. For example, gene products that can be supplied as gene replacements for defective organs present in the pancreas include insulin, amylase, protease, lipase, trypsinogen, chymotrypsinogen, carboxypeptidase, ribonucleases, des Oxyribonuclease, triacylglycerol lipase, phospholipase A 2 , elastase and amylase; Gene products normally produced in the liver include coagulation factors such as coagulation factors VIII and IX, UDP glucuronyl transferase, ornithine transcarbanoylase and cytochrome p450 enzymes, and serum adenosine processing or low density lipoproteins. Adenosine deaminase for cellular uptake of foreign bodies; Gene products produced in the thymus include serum thymus factor, thymic fluid factor, thymopoietin and thymosin a1; Gene products produced in gut cells include gastrin, secretin, cholecystokinin, somatostatin and substance P. Alternatively, the encoded gene product is one that induces expression of the desired gene product by the cell (eg, a genetic material encoding a transcription factor that induces transcription of the gene product to be supplied to the subject). In another embodiment, the recombinant gene may provide for a heterologous protein, such as not natural to the cell being expressed. For example, various human MHC components may be provided to non-human microorganisms to support injection in human receptors. Alternatively, the mutant gene may also inhibit the expression or action of a donor MHC gene product normally expressed in micro-organ explants.

세포에 도입되는 핵산 분자는 그 핵산에 의해 암호화된 유전자 산물이 세포에서 발현되기에 적합한 형태이어야 한다. 따라서, 핵산 분자는 유전자(또는 그 일부) 전사에 필요한 암호 및 조절 서열을 포함해야 하고, 또한 유전자 산물이 단백질이나 펩타이드인 경우에는 핵산 분자의 해독에는 프로모터, 인헨서 및 폴리아데닐화 시그널은 물론 암호화된 단백질이나 펩타이드를 수송하는데 필요한 서열, 예컨대 단백질이나 펩타이드를 세포 표면으로 수송하거나 또는 분비를 위한 N-말단 시그널 서열을 포함해야 한다.The nucleic acid molecule introduced into the cell must be in a form suitable for the expression of the gene product encoded by the nucleic acid in the cell. Thus, the nucleic acid molecule must contain the coding and regulatory sequences necessary for gene (or part thereof) transcription, and if the gene product is a protein or peptide, the promoter, enhancer and polyadenylation signals, as well as the coding, are required for translation of the nucleic acid molecule. And a N-terminal signal sequence for transporting or secreting a protein or peptide, such as a protein or peptide, to the cell surface.

유전자 산물의 발현을 조절하는 뉴클레오타이드 서열(예컨대, 프로모터 및 인헨서 서열)은 그 유전자 산물이 발현되어야 하는 세포 종류와 유전자 산물의 필요한 발현율에 따라 선택한다. 예를 들어, 프로모터에 결합된 유전자를 세포종류마다 특이적으로 발현하는 것으로 알려진 프로모터를 사용할 수 있다. 예컨대, 근육모세포 유전자 발현에 특이적인 프로모터는 그 유전자 산물이 근육에서만 특이적으로 발현할 수 있도록 당해 유전자에 결합시킬 수 있다. 당해 기술분야에 공지된 근육 특이성이 있는 조절 인자로는 디스트로핀 유전자 유래의 상류 영역(Klamut et al.,(1989) Mol.Cell Biol. 9:2396), 크레아틴 키나제 유전자(Buskin and Hauschka, (1989) Mol.Cell Biol. 9:2627), 및 트로포닌 유전자(Mar and Ordahl, (1988) Proc.Natl.Acad.Sci. USA. 85:6404) 유래의 업스트림 영역을 포함한다. 각질 유전자에 존재하는 음성 반응 인자는 전사 억제를 매개한다(Jho Sh et al.,(2001). J.Biol.Chem). 다른 세포 종류에 특이성이 있는 조절 인자는 당해 기술분야에 공지되어 있다(예컨대, 간 특이적 발현에는 알부민 인헨서; 췌장섬 세포 특이적 발현에는 인슐린 조절 인자; 각종 신경 세포 특이적 조절 인자, 예컨대 신경 디스트로핀, 신경 에놀라제 및 A4 아밀로이드 프로모터). 또는, 각종의 여러 세포 종류에서 구성적 유전자 발현을 유도할 수 있는 조절 인자, 예컨대 바이러스 조절 인자를 사용할 수도 있다. 유전자 발현 유도에 일반적으로 사용되는 바이러스 프로모터의 예로는 폴리오마 바이러스, 아데노바이러스 2, 사이토메가로바이러스 및 시미안 바이러스 40 유래의 프로모터와 레트로바이러스 LTR이 있다. 또는, 결합된 유전자의 유도성 발현을 허용하는 조절 인자를 사용할 수도 있다 유도성 조절 인자(예컨대 유도성 프로모터)의 사용으로, 세포내에서 유전자 산물의 생산을 조절할 수 있다. 진핵 세포에 사용할 수 있는 매우 유용한 유도성 조절 시스템의 예로는 호르몬 조절성 인자(예, Mader, S. and White, J.H.(1993), Proc.Natl.Acad.Sci. USA 90:5603-5607), 합성 리간드 조절성 인자(예, Spencer, D.M. et al., 1993) Science 262:1019-1024) 및 이온화 방사선 조절성 인자(예, Manome, Y. et al.(1993) Biochemistry 32:10607-0613; Datta, R. et al.(1992) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 89:1014-10153)가 있다. 또 다른 개발가능한 조직 특이성 또는 유도성 조절 시스템도 본 발명에 따라 사용할 수 있다.Nucleotide sequences (eg, promoter and enhancer sequences) that regulate the expression of a gene product are selected according to the cell type to which the gene product is to be expressed and the required expression rate of the gene product. For example, a promoter known to specifically express a gene bound to a promoter for each cell type can be used. For example, a promoter specific for myoblast gene expression may bind to the gene so that the gene product is specifically expressed only in muscle. Muscle specific regulatory factors known in the art include the upstream region from dystrophin gene (Klamut et al., (1989) Mol. Cell Biol. 9: 2396), creatine kinase gene (Buskin and Hauschka, (1989) Mol. Cell Biol. 9: 2627), and upstream regions from the troponin gene (Mar and Ordahl, (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85: 6404). Negative response factors present in keratin genes mediate transcriptional inhibition (Jho Sh et al., (2001). J. Biol. Chem). Regulators that are specific for other cell types are known in the art (e.g., albumin enhancers for liver specific expression; insulin regulators for pancreatic islet cell specific expression; various neuronal cell specific regulators such as neurons). Dystrophin, neuroenolase and A4 amyloid promoter). Alternatively, regulatory factors may be used that can induce constitutive gene expression in a variety of cell types, such as viral regulatory factors. Examples of viral promoters commonly used to induce gene expression include promoters from polyoma virus, adenovirus 2, cytomegalovirus and simian virus 40 and retrovirus LTR. Alternatively, regulatory factors may be used that allow for inducible expression of the bound gene. The use of inducible regulatory factors (such as inducible promoters) can regulate the production of gene products in cells. Examples of very useful inducible regulatory systems that can be used in eukaryotic cells include hormonal regulators (e.g. Mader, S. and White, JH (1993), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 5603-5607), Synthetic ligand modulators (eg Spencer, DM et al., 1993) Science 262: 1019-1024) and ionizing radiation modulators (eg Manome, Y. et al. (1993) Biochemistry 32: 10607-0613; Datta, R. et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 1014-10153. Another developable tissue specificity or inducible regulatory system can also be used in accordance with the present invention.

본 발명의 세포 변형에 사용할 수 있는, 유전자 물질을 세포로 도입시키는 방법은 당해 기술분야에 다수가 공지되어 있다. 일 구체예에서, 핵산은 나출형 핵산 분자 형태일 수 있다. 이 때, 변형될 세포에 도입할 핵산 분자는 유전자 산물을 암호화하는 핵산과 필수 조절인자으로만 구성한다. 또한, 유전자 산물을 암호화하는 핵산(필수 조절 인자를 포함하는)은 플라스미드 벡터에 포함되기도 한다. 플라스미드 발현 벡터의 예로는 CDM8(Seed, B.(1987) Nature 329:840) 및pMT2PC(Kaufman et al.(1987) EMBO J. 6:187-195)이 있다. 또 다른 구체예에서, 세포로 도입할 핵산 분자는 바이러스 벡터에 포함되기도 한다. 이 때, 유전자 산물을 암호화하는 핵산은 바이러스 게놈(또는 부분 바이러스 게놈)에 삽입되어 있다. 유전자 산물의 발현을 유도하는 조절 인자는 핵산과 함께 바이러스 게놈에 삽입되어 포함되거나(즉, 바이러스 게놈에 삽입된 유전자에 결합) 또는 바이러스 게놈 자체가 공급하는 것일 수 있다.There are a number of methods known in the art for introducing genetic material into cells that can be used for the cell modification of the present invention. In one embodiment, the nucleic acid may be in the form of a naked nucleic acid molecule. At this time, the nucleic acid molecule to be introduced into the cell to be modified consists only of the nucleic acid encoding the gene product and the essential regulator. In addition, nucleic acids (including essential regulatory elements) encoding gene products may be included in plasmid vectors. Examples of plasmid expression vectors are CDM8 (Seed, B. (1987) Nature 329: 840) and pMT2PC (Kaufman et al. (1987) EMBO J. 6: 187-195). In another embodiment, the nucleic acid molecule to be introduced into the cell is also included in the viral vector. At this time, the nucleic acid encoding the gene product is inserted into the viral genome (or partial viral genome). Regulatory factors that induce the expression of a gene product may be embedded in the viral genome with the nucleic acid (ie, bound to a gene inserted into the viral genome) or supplied by the viral genome itself.

나출형 핵산은 인산칼슘 매개 형질감염, DEAE-덱스트란 매개 형질감염, 일렉트로포레이션, 리포좀 매개 형질감염, 직접 주입 및 수용체 매개 흡수를 이용하여 세포에 도입시킬 수 있다.Naked nucleic acids can be introduced into cells using calcium phosphate mediated transfection, DEAE-dextran mediated transfection, electroporation, liposome mediated transfection, direct injection and receptor mediated uptake.

나출형 핵산, 예컨대 DNA는 핵산과 인산칼슘을 함유하는 침전물을 형성시켜 세포에 도입시킬 수 있다. 예를 들어, HEPES 완충화된 식염수 용액을 염화칼슘과 핵산을 함유하는 용액과 혼합하여 침전물을 형성시키고, 이 침전물을 그 다음 세포와 배양시킨다. 특정 세포에 의해 흡수되는 핵산의 양을 증가시키기 위하여 글리세롤이나 디메틸설폭사이드 쇼크 단계를 첨가할 수도 있다. 세포를 안정적으로(또는 일시적으로) 형질감염시키기 위하여 CaPO4매개 형질감염법을 사용할 수 있으며, 이 방법은 세포의 시험관내 변형에만 적용할 수 있다. CaPO4매개 형질감염법의 프로토콜은 다음과 같은 문헌, Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, F.M. et al.(eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.1 및 Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Sambrook et al. Cold Spring HarborLaboratory Press, (1989), Sections 16.32-16.40 이나 다른 표준 실험서에서 찾아볼 수 있다.Naked nucleic acids, such as DNA, can be introduced into cells by forming precipitates containing nucleic acids and calcium phosphate. For example, HEPES buffered saline solution is mixed with a solution containing calcium chloride and nucleic acid to form a precipitate, which is then incubated with the cells. Glycerol or dimethyl sulfoxide shock steps may be added to increase the amount of nucleic acid taken up by a particular cell. CaPO 4 -mediated transfection may be used to stably (or transiently) transfect cells, which method may only be applied to in vitro modification of cells. Protocols of CaPO 4- mediated transfection are described in Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, FM et al. (Eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.1 and Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition , Sambrook et al. Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989), Sections 16.32-16.40 or other standard experiments.

나출형 핵산은 핵산과 DEAE-덱스트란의 혼합물을 형성시키고 이 혼합물을 세포와 배양함으로써 세포에 도입시킬 수 있다. 핵산 흡수량을 증가시키기 위하여 디메틸설폭사이드 또는 클로로퀸 쇼크 단계를 첨가할 수도 있다. DEAE-덱스트란 형질감염법은 시험관내 세포 변형법에만 적용가능하며, DNA를 세포에 일시적으로 도입시키는데 사용할 수 있어서 안정적으로 형질감염된 세포를 작제하는데에는 바람직하지 않다. 따라서, 이 방법은 유전자 산물을 단기간 생산하는데 사용할 수 있고, 유전자 산물의 장기간 생산을 위해서는 최선의 방법이 아니다. DEAE-덱스트란 매개의 형질감염의 프로토콜은 다음과 같은 문헌, Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, F.M. et al.(eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.2 및 Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Sambrook et al. Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989), Sections 16.41-16.46 이나 다른 표준 실험서에서 찾아볼 수 있다.Naked nucleic acids can be introduced into cells by forming a mixture of nucleic acids and DEAE-dextran and culturing the mixture with the cells. A dimethylsulfoxide or chloroquine shock step may be added to increase the amount of nucleic acid uptake. DEAE-dextran transfection is applicable only to in vitro cell modifications and can be used to temporarily introduce DNA into cells, which is undesirable for constructing stably transfected cells. Thus, this method can be used for short term production of gene products and is not the best method for long term production of gene products. Protocols of DEAE-dextran mediated transfection are described in Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, F.M. et al. (eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.2 and Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Sambrook et al. Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989), Sections 16.41-16.46 or other standard experiments.

나출형 핵산은 또한 세포와 핵산을 적당한 완충액에서 함께 항온배양하고 세포를 고전압 전기 펄스로 처리함으로써 세포에 도입시킬 수 있다. 전기침투에 의해 핵산이 세포로 도입되는 효율은 인가된 전기장, 전기 펄스의 길이, 온도, DNA의 형태와 농도 및 매질의 이온 조성 등에 의해 영향받는다. 전기침투는 각종 세포 종류를 안정적으로(또는 일시적으로) 형질감염시키는데 사용할 수 있다. 세포에 전기침투시키는데 유용한 프로토콜은 다음과 같은 문헌, Current Protocols in MolecularBiology, Ausubel, F.M. et al.(eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.3 및 Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Sambrook et al. Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989), Sections 16.54-16.55 나 다른 표준 실험서에서 찾아볼 수 있다.Naked nucleic acids can also be introduced into cells by incubating the cells and nucleic acids together in a suitable buffer and treating the cells with a high voltage electric pulse. The efficiency of introducing nucleic acids into cells by electropenetration is influenced by the applied electric field, the length of the electric pulse, the temperature, the form and concentration of the DNA and the ionic composition of the medium. Electropenetration can be used to stably (or temporarily) transfect various cell types. Useful protocols for electropenetrating cells are described in Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, F.M. et al. (eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.3 and Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Sambrook et al. Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989), Sections 16.54-16.55 or other standard experiments.

나출형 핵산을 세포로 도입시킬 수 있는 다른 방법으로는 리포좀 매개 형질감염법(리포펙션)이 있다. 이 때, 핵산은 양이온 지질을 함유하는 리포좀 현탁액과 혼합한다. 이 DNA/리포좀 혼합물을 그 다음 세포와 항온배양한다. 리포좀 매개 형질감염법은 시험관내 배양물 중의 세포를 안정적(또는 일시적)으로 형질감염시키는데 사용할 수 있다. 이 프로토콜은 문헌, Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, F.M. et al.(eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.4 및 다른 표준 실험서에서 찾아볼 수 있다. 또한, 생체내 유전자 전달법을 리포좀을 이용하여 수행하기도 하였다. 예컨대 문헌[Nicolau et al.(1987) Meth. Enz. 149:157-176; Wang and Huang(1987) Proc. Natl. Acad. Sci.USA. 84:7851-7855; Brigham et al.(1989) Am. J. Med. Sci. 298:278; 및 Gould-Fogerite et al.(1989) Gene 84:429-438]을 참조할 수 있다.Another method by which naked nucleic acids can be introduced into cells is liposome mediated transfection (lipofection). At this time, the nucleic acid is mixed with a liposome suspension containing cationic lipids. This DNA / liposomal mixture is then incubated with the cells. Liposomal mediated transfection can be used to stably (or transiently) transfect cells in in vitro culture. This protocol is described in Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, F.M. et al. (eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.4 and other standard experiments. In vivo gene delivery has also been performed using liposomes. See, eg, Nicolau et al. (1987) Meth. Enz. 149: 157-176; Wang and Huang (1987) Proc. Natl. Acad. Sci.USA. 84: 7851-7855; Brigham et al. (1989) Am. J. Med. Sci. 298: 278; And Gould-Fogerite et al. (1989) Gene 84: 429-438.

나출형 핵산은 또한 이 핵산을 세포에 직접 주사하여 세포에 도입시킬 수 있다. 세포의 시험관내 배양물인 경우, DNA를 미세주사로 도입시킬 수 있다. 각 세포를 각각 미세주사하므로 이 시도는 다수의 세포를 변형시킬 때에는 매우 노동집약적인 방법이다. 그러나, 돌연변이 동물의 제조에는 미세주사가 최선의 방법이다(이하에 상세히 설명됨). 이와 같은 경우에, DNA는 동물로 발달할 수 있는 수정된 난모세포에 안정적으로 도입된다. 그 결과 얻어지는 동물은 난모세포에 도입된 DNA를 운반하는 세포를 함유하게 된다. 또한, 직접 주사법은 나출형 DNA를 생체내 세포에 직접 도입시키는 데에도 사용되었다(예컨대, Acsadi et al.(1991) Nature 332: 815-818; Wolff et al.(1990) Science 247:1465-1468). 생체내에서 세포에 DNA를 주사하기 위하여 전달 장치(예컨대, "유전자 총")를 사용할 수 있다. 이러한 장치는 시중에서 입수용이하다(예, 바이오래드 제품).Naked nucleic acids can also be introduced into a cell by injecting the nucleic acid directly into the cell. In the case of in vitro culture of cells, DNA can be introduced by microinjection. Since each cell is microinjected, this approach is very labor intensive when transforming multiple cells. However, microinjection is the best method for the production of mutant animals (described in detail below). In such cases, DNA is stably introduced into fertilized oocytes that can develop into animals. The resulting animal will contain cells carrying the DNA introduced into the oocytes. Direct injection has also been used to introduce naked DNA directly into cells in vivo (eg, Acsadi et al. (1991) Nature 332: 815-818; Wolff et al. (1990) Science 247: 1465-1468). ). Delivery devices (eg, “gene guns”) can be used to inject DNA into cells in vivo. Such devices are commercially available (eg Biorad products).

나출형 핵산은 수용체 매개의 세포이물흡수에 의해 흡수되는 세포-표면 수용체의 리간드에 결합되는 양이온, 예컨대 폴리리신과 복합체를 형성시킬 수 있다(예컨대, Wu, G. and Wu, C.H.(1988), J.Biol.Chem. 263:14621; Wilson et al.(1992) J.Biol.Chem. 267:963-967 및 미국 특허 제5,166,320호). 수용체에 대한 핵산-리간드 복합체의 결합은 수용체 매개의 세포이물흡수에 의한 DNA의 흡수를 용이하게 한다. 세포내 리포좀에 의한 상기 복합체의 분해를 피하기 위하여, 천연적으로 엔도좀을 붕괴시켜 세포질에 물질을 방출시키는 아데노바이러스 캡시드에 결합된 DNA-리간드 복합체를 사용할 수 있다(예컨대, Curiel et al.(1991) Proc.Natl.Acad.Sci. USA. 88:8850; Cristiano et al.(1993) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 90:2122-2126). 수용체 매개의 DNA 흡수는 시험관내 또는 생체내에서 DNA를 세포에 도입시키는데 사용할 수 있으며, 부가적으로 당해의 표적 세포에서만 선택적으로 발현되는 수용체에 결합하는 리간드를 사용함으로써 DNA가 특정 세포 종류만을 표적으로 선택할 수 있다는 특징도 있다.Naked nucleic acids can form complexes with cations, such as polylysine, that bind to ligands of cell-surface receptors that are taken up by receptor mediated cellular uptake (eg, Wu, G. and Wu, CH (1988), J. Biol. Chem. 263: 14621; Wilson et al. (1992) J. Biol. Chem. 267: 963-967 and US Pat. No. 5,166,320). The binding of nucleic acid-ligand complexes to receptors facilitates the uptake of DNA by receptor mediated cellular uptake. To avoid degradation of the complex by intracellular liposomes, DNA-ligand complexes bound to adenovirus capsids that naturally degrade endosomes and release material into the cytoplasm can be used (eg, Curiel et al. (1991). Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 88: 8850; Cristiano et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 2122-2126). Receptor-mediated DNA uptake can be used to introduce DNA into cells in vitro or in vivo, and additionally by using a ligand that binds to a receptor that is selectively expressed only in the target cell of interest, the DNA targets only a particular cell type. There is also a feature to choose from.

일반적으로, 나출형 DNA를 배양물 중의 세포에 도입시키는 경우(예컨대 전술한 형질감염 기법 중 하나를 사용하여)에, 세포의 소량(105개 중에서 약 1개)만이 일반적으로 형질감염된 DNA를 자신의 게놈내로 통합시킨다(즉, DNA는 세포에서 에피좀으로 유지된다). 따라서, 이종 DNA를 흡수한 세포를 확인하기 위해서는 당해의 핵산과 함께 선택성 마커를 암호화하는 핵산을 세포에 형질감염시키는 것이 유리하다. 바람직한 선택가능한 마커로는 G418, 하이그로마이신 및 메토트렉세이트 등의 약물에 대해 내성을 부여하는 것이 있다. 선택가능한 마커는 당해 유전자와 같은 플라스미드를 통해 도입하거나 별도의 플라스미드를 통해 도입시킬 수 있다.In general, when introducing naked DNA into cells in culture (eg, using one of the transfection techniques described above), only a small amount of cells (about 1 out of 10 5 ) will generally produce the transfected DNA itself. Into the genome of the DNA (ie, the DNA remains episomal in the cell). Therefore, in order to identify cells which have absorbed heterologous DNA, it is advantageous to transfect the cells with a nucleic acid of interest and a nucleic acid encoding a selectable marker. Preferred selectable markers include those that confer resistance to drugs such as G418, hygromycin and methotrexate. Selectable markers can be introduced through a plasmid such as the gene of interest or through a separate plasmid.

유전자 산물을 암호화하는 핵산을 세포로 도입시키는 방법 중 바람직한 것은 유전자 산물을 암호화하는 핵산, 예컨대 cDNA를 함유하는 바이러스 벡터를 사용하는 것이다. 바이러스 벡터를 이용한 세포의 감염은 다량의 세포가 핵산을 수용할 수 있어서, 핵산이 수용된 세포를 선발할 필요가 없다는 장점이 있다. 또한, 바이러스 벡터 내에서 암호화된 분자, 예컨대 바이러스 벡터에 함유된 cDNA는 바이러스 벡터 핵산을 흡수한 세포에서 효과적으로 발현되는 바, 바이러스 벡터 시스템은 시험관내 또는 생체내에서 사용할 수 있다.A preferred method of introducing a nucleic acid encoding a gene product into a cell is to use a viral vector containing a nucleic acid encoding a gene product, such as cDNA. Infection of cells with viral vectors has the advantage that a large amount of cells can accommodate the nucleic acid, so there is no need to select a cell containing the nucleic acid. In addition, a molecule encoded in a viral vector, such as a cDNA contained in a viral vector, is effectively expressed in cells that have absorbed the viral vector nucleic acid, so that the viral vector system can be used in vitro or in vivo.

결손형 레트로바이러스가 유전자 요법 목적의 유전자 전달에 유용하다는 것은 충분히 규명되어 있다(Miller, A.D.(1990) Blood 76:271). 재조합 레트로바이러스는 당해 유전자 산물을 암호화하는 핵산을 레트로바이러스 게놈에 삽입시켜 제작할 수 있다. 또한, 레트로바이러스에 복제 결손성을 부여하기 위하여 레트로바이러스 게놈의 일부를 제거할 수도 있다. 이러한 복제 결손형 레트로바이러스는 표준기법에 따라 헬퍼 바이러스의 사용으로 표적 세포를 감염시키는데 사용할 수 있는 비리온으로 팩키징한다. 재조합 바이러스 제작과 이 바이러스를 이용한 생체내 또는 시험관내 세포 감염 방법에 대해서는 문헌, Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, F.M. et al.(eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.10-9.14 및 다른 표준 실험서에서 찾아볼 수 있다. 적합한 레트로바이러스의 예로는 당해 기술분야에 공지된 pLJ, pZIP, pWE 및 pEM이 있다. 적합한 팩키징 바이러스 세포주의 예로는 ψCrip, ψ2 및 ψAm이 있다. 레트로바이러스는 시험관내 및/또는 생체내에서 상피세포, 내피세포, 림프구, 근육모세포, 간세포, 골수세포 등의 다양한 여러 종류의 세포에 각종 유전자를 도입시키는데 사용되어왔다(예컨대, Eglitis et al.(1985) Science 230:1395-1398; Danosand Mulligan(1988) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 85:6460-6464; Wilson et al.(1988) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 85:3014-3018; Armentano et al., (1990) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 87:6141-6145; Huber et al.(1991) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 88:8039-8043; Feri et al.(1991) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 88:8377-8381; Chowdhury et al.(1991) Science 254:1802-1805; van Beusechem et al.(1992) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 89: 7640-7644; Kay et al.(1992) Human Gene Therapy 3:641-647; Dai et al.(1992) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 89:10892-10895; Hwu et al.(1993) J.Immunol. 150:4104-4115; 미국 특허 제4,868,116호; 미국 특허 4,980,286호; PCT 출원 WO 89/07136; PCT 출원 WO 89/02468; PCT 출원 WO 89/05345; 및 PCT 출원 WO 92/07573). 레트로바이러스 벡터는 핵산을 세포에 안정적으로 도입시키기 위하여 레트로바이러스 게놈( 및 여기에 삽입된 이종 핵산)이 숙주 게놈에 통합되도록 표적 세포의 분열을 필요로 한다. 따라서, 표적 세포의 복제를 자극할 필요가 있을 수 있다.It is well established that defective retroviruses are useful for gene delivery for gene therapy purposes (Miller, A.D. (1990) Blood 76: 271). Recombinant retroviruses can be produced by inserting a nucleic acid encoding the gene product into the retroviral genome. In addition, a portion of the retroviral genome may be removed to confer replication deficiency on the retrovirus. Such replication defective retroviruses are packaged into virions that can be used to infect target cells with the use of helper viruses according to standard techniques. Recombinant virus construction and methods for cell infection in vivo or in vitro using the virus are described in Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel, F.M. et al. (eds.) Greene Publishing Associates, (1989), Section 9.10-9.14 and other standard experiments. Examples of suitable retroviruses are pLJ, pZIP, pWE and pEM known in the art. Examples of suitable packaging virus cell lines are ψCrip, ψ2 and ψAm. Retroviruses have been used to introduce various genes into a variety of different types of cells, such as epithelial cells, endothelial cells, lymphocytes, myoblasts, hepatocytes, bone marrow cells, in vitro and / or in vivo (e.g., Eglitis et al. 1985) Science 230: 1395-1398; Danosand Mulligan (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 6460-6464; Wilson et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 3014-3018 Armentano et al., (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 6141-6145; Huber et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 8039-8043; Feri et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 8377-8381; Chowdhury et al. (1991) Science 254: 1802-1805; van Beusechem et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89 Kay et al. (1992) Human Gene Therapy 3: 641-647; Dai et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 10892-10895; Hwu et al. (1993) J. Immunol. 150: 4104-4115; US Patent No. 4,868,116; US Patent 4,980,286; PCT Application WO 89/07136; PCT Application WO 89/02468; PCT Application WO 89/05345; and PCT Publication WO 92/07573). Retroviral vectors require the division of target cells so that the retroviral genome (and heterologous nucleic acid inserted therein) is integrated into the host genome in order to stably introduce the nucleic acid into the cell. Thus, it may be necessary to stimulate replication of target cells.

아데노바이러스의 게놈은 당해 유전자 산물을 암호화하여 발현하지만, 정상적인 용균 바이러스 생활환으로 복제하는 능력 면에서는 불활성화되도록 조작할 수 있다. 예를 들어, 문헌[Berkner et al.(1988) BioTechniques 6:616; Rosenfeld et al.(1991) Science 252:431-434; 및 Rosenfeld et al.(1992) Cell 68:143-155]을 참조할 수 있다. 아데노바이러스 균주 Ad 타입 5 dl324 또는 다른 아데노바이러스 균주(예, Ad2, Ad3, Ad7 등) 유래의 적합한 아데노바이러스 벡터는 당해 기술분야에 공지되어 있다. 재조합 아데노바이러스는 유전자 전달 매개체로서의 효과를 높이기 위하여 분열 세포를 필요로 하지 않아서 다양한 세포 종류, 예컨대 기도 상피(Rosenfeld et al. (1992) 상기 인용문헌), 내피세포(Lemarchand et al.(1992) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 89:6482-6486), 간세포(Herz and Gerard (1993) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:2812-2816) 및 근육 세포(Quantin et al.(1992) Proc.Natl.Acad.Sci. USA 89:2581-2584)를 감염시키는데 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 도입된 아데노바이러스 DNA( 및 이종 DNA 함유물)는 숙주 세포의 게놈에 통합되지 않고 에피좀 상태를 유지하여, 도입된 DNA가 숙주 게놈에 통합되기 시작하는 상황에서 삽입 돌연변이유발의 결과로서 발생할 수 있는 잠재적 문제점(예컨대, 레트로바이러스 DNA)을 피할 수 있다.Although the genome of adenoviruses encodes and expresses the gene product, it can be manipulated to be inactivated in terms of its ability to replicate in normal lytic virus life cycle. See, eg, Berkner et al. (1988) BioTechniques 6: 616; Rosenfeld et al. (1991) Science 252: 431-434; And Rosenfeld et al. (1992) Cell 68: 143-155. Suitable adenovirus vectors from adenovirus strain Ad type 5 dl324 or other adenovirus strains (eg, Ad2, Ad3, Ad7, etc.) are known in the art. Recombinant adenoviruses do not require dividing cells to enhance their effectiveness as gene transfer mediators, so that various cell types such as airway epithelium (Rosenfeld et al. (1992) cited above), endothelial cells (Lemarchand et al. (1992) Proc Natl. Acad. Sci. USA 89: 6482-6486), hepatocytes (Herz and Gerard (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 2812-2816) and muscle cells (Quantin et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 2581-2584. In addition, introduced adenovirus DNA (and heterologous DNA inclusions) remain episomal rather than integrated into the genome of the host cell, resulting in insertional mutagenesis in situations where the introduced DNA begins to integrate into the host genome. Potential problems (eg, retroviral DNA) can be avoided.

또한, 이종 DNA에 대한 아데노바이러스 게놈의 운반 용량은 다른 유전자 전달 벡터에 비하여 상당히 크다(최고 8 킬로베이스)(Berkner et al. 상기 인용문헌;Haj-Ahmand and Graham(1986) J.Virol. 57:267). 현재 사용되고 있는 대부분의 복제 결손형 아데노바이러스 벡터는 바이러스 E1 및 E3 유전자 전부 또는 일부가 결실되고 아데노바이러스 유전자 물질 중 80% 정도는 보유하는 것이다.In addition, the carrying capacity of the adenovirus genome for heterologous DNA is significantly greater (up to 8 kilobases) compared to other gene transfer vectors (Berkner et al., Cited above; Haj-Ahmand and Graham (1986) J. Virol. 57: 267). Most of the replication defective adenovirus vectors currently in use are those in which all or part of the virus E1 and E3 genes are deleted and retain about 80% of the adenovirus genetic material.

아데노 관련 바이러스(AAV)는 효율적인 복제와 생산성 생활환을 위해 헬퍼 바이러스로서 아데노 바이러스 또는 헤르페스 바이러스 등과 같은 다른 바이러스를 필요로 하는 자연발생의 결손형 바이러스이다(Muzyczka et al. Curr. Topics In Micro. And Immunol. (1992) 158:97-129). 또한, 자신의 DNA를 비분열성 세포에 통합시킬 수 있는 몇 안되는 바이러스 중 하나로서, 높은 안정된 통합율을 나타낸다(예컨대, Flotte et al.(1992) Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 7:349-356; Samulski et al.(1989) J.Virol. 63:3822-3828; 및 McLaughlin et al.(1989) J. Virol. 63:1963-1973). AAV 300 염기쌍 정도만을 함유하는 벡터는 팩키징되어 통합될 수 있다. 이종 DNA를 위한 공간은 약 4.5kb로 제한된다. 문헌[Tratschin et al.(1985) Mol. Cell. Biol. 5:3251-3260]에 기술된 바와 같은 AAV 벡터는 DNA를 세포로 도입시키는데 사용할 수 있다. AAV 벡터를 이용하여 각종 핵산을 여러 세포 종류에 도입시킨 바 있다(예컨대, Hermonat et al.(1984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:6466-6470; Tratschin et al.(1985) Mol. Cell Biol. 4:2072-2081; Wondisford et al.(1988) Mol. Endocrinol.2:32-39; Tratscin et al.(1984) J.Virol. 51:611-619; 및 Flotte et al.(1993) J.Biol.Chem. 268:3781-3790).Adeno-associated virus (AAV) is a naturally occurring defective virus that requires other viruses such as adenovirus or herpes virus as a helper virus for efficient replication and a productive life cycle (Muzyczka et al. Curr. Topics In Micro.And Immunol. (1992) 158: 97-129). In addition, it is one of the few viruses that can integrate their DNA into non-dividing cells, which shows a high stable integration rate (eg Flotte et al. (1992) Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 7 Samulski et al. (1989) J. Virol. 63: 3822-3828; and McLaughlin et al. (1989) J. Virol. 63: 1963-1973. Vectors containing only about AAV 300 base pairs can be packaged and integrated. The space for heterologous DNA is limited to about 4.5 kb. Tratschin et al. (1985) Mol. Cell. Biol. 5: 3251-3260 can be used to introduce DNA into cells. Various nucleic acids have been introduced into various cell types using AAV vectors (eg, Hermonat et al. (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 6466-6470; Tratschin et al. (1985) Mol. Cell Biol. 4: 2072-2081; Wondisford et al. (1988) Mol.Endocrinol. 2: 32-39; Tratscin et al. (1984) J. Virol. 51: 611-619; and Flotte et al. (1993) J. Biol. Chem. 268: 3781-3790).

특정 발현 벡터 시스템의 효율과 핵산을 세포에 도입시키는 방법은 당해 기술분야에 통상적으로 사용되는 표준 기법으로 평가할 수 있다. 예를 들어, 세포에도입된 DNA는 필터 하이브리드화 기법(예컨대, 서던 블롯팅)으로 검출할 수 있고, 도입된 DNA의 전사에 의해 생산된 RNA는 예컨대 노던 블로팅, RNase 차단 또는 역전사효소-중합효소 연쇄 반응(RT-PCR) 등으로 검출할 수 있다. 유전자 산물은 적당한 분석법, 예컨대 생산된 단백질을 특이적 항체 등을 이용한 면역학적 검출, 또는 유전자 산물의 기능적 활성을 측정하는 기능적 분석법, 예컨대 효소적 분석법으로 측정할 수 있다. 세포에 의해 발현될 수 있도록 한 당해 유전자 산물이 용이하게 분석할 수 없는 것이라면, 발현 시스템을 먼저 사용되는 조절 인자와 벡터에 리포터 유전자를 결합시켜 최적화할 수 있다. 리포터 유전자는 쉽게 검출할 수 있는 유전자 산물을 암호화하는 바 이 시스템의 효능을 평가하는데 사용할 수 있다. 당해 기술분야에 사용되는 표준 리포터 유전자로는 β-갈락토시다제, 클로람페니콜 아세틸 트란스퍼라제, 루시퍼라제, GFP/EGFP 및 인간 성장 호르몬을 암호화하는 유전자가 있다.The efficiency of certain expression vector systems and methods of introducing nucleic acids into cells can be assessed by standard techniques commonly used in the art. For example, cell-introduced DNA can be detected by filter hybridization techniques (eg, Southern blotting), and RNA produced by transcription of introduced DNA can be, for example, Northern blotting, RNase blocking or reverse transcriptase-polymerization. It can be detected by enzyme chain reaction (RT-PCR). Gene products may be determined by appropriate assays, such as immunological detection of produced proteins using specific antibodies, or by functional assays such as enzymatic assays, which measure the functional activity of gene products. If the gene product to be expressed by the cell cannot be easily analyzed, the expression system can be optimized by binding the reporter gene to the regulatory factor and vector used first. Reporter genes encode gene products that are easily detectable and can be used to assess the efficacy of this system. Standard reporter genes used in the art include genes encoding β-galactosidase, chloramphenicol acetyl transferase, luciferase, GFP / EGFP and human growth hormone.

세포 집단에 핵산을 도입시키는데 사용한 방법이 대부분의 세포를 변형시켜서 그 세포에 의해 유전자 산물이 효율적으로 발현되도록 한다면(예컨대, 바이러스 발현 벡터를 사용하는 경우에 흔히 나타나듯이) 변형된 세포 집단은 그 집단에 존재하는 각 세포의 추가 분리 또는 2차 클로닝 없이 그대로 사용할 수 있다. 즉, 세포의 추가 분리가 필요하지 않을 정도로 상기 세포 집단에 의해 유전자 산물이 충분히 생성될 수 있다. 또는, 유전자 산물을 효율적으로 발현하는 세포를 분리하기 위하여, 변형된 단일 세포를 동일 변형을 가진 동종 세포 집단으로 증식시키는 바람직한 경우도 있다. 이와 같은 균일 세포 집단은 변형된 단일 세포를 한계희석클로닝법으로 분리한 뒤 배양물 중의 단세포를 표준 기법에 따라 클론성 세포 집단으로 팽창시킴으로써 제조할 수 있다.If the method used to introduce nucleic acids into a cell population modifies most cells so that the gene product is efficiently expressed by the cells (eg, as is often the case with viral expression vectors), then the population of modified cells will be modified. It can be used as is without further separation or secondary cloning of each cell present in. That is, gene products can be produced sufficiently by the cell populations so that no further separation of cells is necessary. Alternatively, in order to isolate cells expressing gene products efficiently, it is also desirable to propagate a single modified cell into a homogeneous cell population with the same modification. Such homogeneous cell populations can be prepared by separating modified single cells by limiting dilution cloning and then expanding single cells in culture into clonal cell populations according to standard techniques.

본 명세서에 사용된 "돌연변이 세포"란 용어는 삽입 또는 도입되는 세포에 대해 부분적 또는 전적으로 이종성, 예컨대 외래성인 핵산 서열이 삽입 또는 도입되어 있는 세포를 의미한다. 돌연변이 세포는 또한 이 세포의 내인성 유전자와 상동성인 핵산이 삽입되어 있는 세포일 수 있다. 이와 같은 경우에, 상동성 핵산은 이것이 삽입되는 세포의 게놈을 변형시킬 수 있는 방식으로 세포 게놈에 삽입하거나 삽입되도록 디자인한다. 예를 들어, 상동성 핵산은 천연 유전자의 추이와 상이한 삽입하거나 또는 특정 표현형을 녹아웃시키도록 상동성 핵산을 삽입시킨다. 세포에 삽입된 핵산은 선발한 핵산의 최적 발현에 필요할 수 있는 1 또는 그 이상의 전사 조절 서열 및 기타 다른 핵산, 예컨대 인트론을 포함할 수 있다.As used herein, the term "mutant cell" refers to a cell into which a nucleic acid sequence is inserted or introduced that is partially or wholly heterologous, such as foreign, to the cell to be inserted or introduced. The mutant cell may also be a cell into which a nucleic acid homologous to the endogenous gene of the cell is inserted. In such cases, homologous nucleic acids are designed to be inserted or inserted into the cell genome in such a way that it can modify the genome of the cell into which it is inserted. For example, a homologous nucleic acid inserts a homologous nucleic acid to knock out a particular phenotype or to insert that is different from the trend of the native gene. Nucleic acid inserted into a cell may include one or more transcriptional regulatory sequences and other nucleic acids such as introns that may be required for optimal expression of the selected nucleic acid.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명의 미세기관 배양물은 악성 질환과 질병을 진단 및 치료하는데 도움을 주기 위해 사용할 수 있다. 예를 들어, 기관의 생검(예컨대, 피부, 신장, 간 등)을 과증식 또는 신생증식 질환이 의심되는 환자로부터 채취할 수 있다. 생검 체외이식편을 본 발명의 방법에 따라 배양하면 체외이식편의 증식성 세포는 배양동안 클론적으로 팽창한다. 이에 따라 상기 질환을 조사할 수 있는 기회가 증가하여 진단의 정확성을 증가시킬 수 있다. 또한, 환자의 미세기관 배양물은 시험관내에서 세포독성 화합물 및/또는 약학적 화합물을 선발하는데 사용할 수 있고, 이에 따라 가장 효능이 높은 화합물, 즉 악성 세포 또는 질병 세포를 죽이지만 정상 세포에는 영향을 미치지 않는 화합물을 동정할 수 있다.As another aspect of the present invention, the micro-organ culture of the present invention can be used to help diagnose and treat malignant diseases and diseases. For example, biopsies of organs (eg, skin, kidneys, liver, etc.) can be taken from patients suspected of hyperproliferative or neoplastic disease. When biopsy explants are cultured according to the methods of the present invention, proliferative cells of the explants are expanded clonally during the culture. This increases the chance of investigating the disease, thereby increasing the accuracy of the diagnosis. In addition, micro-organ cultures of patients can be used to select cytotoxic compounds and / or pharmaceutical compounds in vitro, thus killing the most potent compounds, ie malignant or diseased cells but not affecting normal cells. Compounds that do not fall can be identified.

본 발명의 또 다른 양태는 세포독성 화합물 성장/조절 인자, 약학적 제제 등의 각종 화합물을 선발하기 위한 목적에 본 발명의 미세기관 배양물을 사용하는 방법을 제공한다. 예를 들면, 잠재적으로 독성 가능성이 있는 화합물에 대한 철저한 시험의 필요성은 보편적으로 인식하는 것으로서, 약물, 화장품, 식품 첨가제 및 살충제를 평가할 수 있는 민감하고 재현성있는 단기 시험관내 분석법의 개발 필요성은 자명한 것이다. 본 명세서에 설명된 미세기관 배양물은 조직 동등물을 분석 기질로서 사용가능케 하며 생체내 상태와 매우 유사한 시스템으로 정상 세포 상호작용의 장점을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a method of using the micro-organ culture of the present invention for the purpose of selecting various compounds such as cytotoxic compound growth / regulatory factors, pharmaceutical agents and the like. For example, the need for thorough testing of potentially toxic compounds is universally recognized, and the need to develop sensitive and reproducible short-term in vitro assays to evaluate drugs, cosmetics, food additives and pesticides is self-evident. will be. The micro-organ cultures described herein make tissue equivalents available as analytical substrates and provide the advantages of normal cell interaction in a system very similar to in vivo conditions.

이와 같은 목적을 위해, 배양물을 시험관내 유지시킨 후 시험 화합물에 노출시킨다. 세포독성 화합물의 활성은 체외이식편에 존재하는 세포의 표현형(예컨대 사멸)을 변조시키는 능력을 통해 측정할 수 있다. 이와 같은 측정에는 생생한 염색 기법, 마커 발현 등을 이용하여 용이하게 수행할 수 있다 예를 들어, 성장/조절 인자의 효과는 배양물의 세포 함유물, 예컨대 총세포수 및 분화세포수를 분석하여 평가할 수 있다. 이 분석에는 형별 특이성 세포 항원을 규정하는 항체를 이용하는 면역세포화학 기법을 비롯한 표준 세포학적 및/또는 조직학적 기법을 이용하여 수행할 수 있다. 본 발명의 시스템에서 배양한 정상 세포에 미치는 각종 약물의 효과를 평가할 수도 있다. 예를 들어, 건선 조직의 증식을 감소시키는 약물을 확인할 수 있다.For this purpose, the culture is maintained in vitro and then exposed to the test compound. The activity of a cytotoxic compound can be measured through its ability to modulate the phenotype (eg killing) of cells present in the explant. Such measurements can be readily performed using vivid staining techniques, marker expression, etc. For example, the effects of growth / regulatory factors can be assessed by analyzing the cell contents of the culture, such as total cell numbers and differentiated cell numbers. have. This assay can be performed using standard cytological and / or histological techniques, including immunocytochemical techniques using antibodies that define type specific cell antigens. The effects of various drugs on normal cells cultured in the system of the present invention can also be evaluated. For example, drugs that reduce the proliferation of psoriasis tissues can be identified.

체외이식편에 있는 세포의 증식을 자극하는 제제의 검출을 위해 유도된 본 방법의 예시적 구체예로서, 본 방법은 피검체로부터 조직 체외이식편을 분리하는단계를 포함하고, 여기에서 상기 체외이식편의 세포 집단은 이 체외이식편이 분리된 기관이나 조직의 미세구조를 보유하는 것으로서, 예컨대 체외이식편은 적어도 약 1.5mm-1이상의 알레프를 특징으로 하고 증식하는 능력을 보유한 적어도 하나의 세포를 포함하는 것이다. 이 체외이식편을 배양하여 후보 화합물과 접촉시킨다. 후보 화합물의 존재하에 세포 증식의 레벨을 측정하고, 후보 화합물의 부재하에 측정한 세포 증식의 레벨과 비교한다. 후보 화합물의 존재하에 세포 증식 레벨의 통계적으로 유의적인 증가는 세포 증식제로서 사용할 수 있음을 시사하는 것이다.As an exemplary embodiment of the method induced for detection of an agent that stimulates proliferation of cells in an explant, the method comprises separating a tissue explant from the subject, wherein the cells of the explant The population includes the microstructure of the organ or tissue from which the explant is isolated, for example, the explant contains at least one cell characterized by at least about 1.5 mm −1 allele and having the ability to proliferate. This explant is incubated with the candidate compound. The level of cell proliferation in the presence of the candidate compound is measured and compared with the level of cell proliferation measured in the absence of the candidate compound. A statistically significant increase in cell proliferation level in the presence of candidate compounds suggests that it can be used as a cell proliferative agent.

본 명세서에 사용된 "후보 화합물" 또는 "후보제"란 용어는 증식, 항증식, 분화, 항분화 또는 항바이러스 활성에 대해 시험하거나 시험할 제제를 의미하는 것이다. 이와 같은 제제는 예를 들어 작은 유기 분자, 생물학적 추출물 및 재조합 산물이나 조성물일 수 있다.As used herein, the term "candidate compound" or "candidate" means an agent to be tested or tested for proliferation, anti-proliferation, differentiation, anti-differentiation or antiviral activity. Such agents can be, for example, small organic molecules, biological extracts, and recombinant products or compositions.

세포 증식을 측정하는 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있고 가장 일반적인 방법은 세포 복제시의 특징인 DNA 합성을 측정하는 것을 포함한다. DNA 합성을 측정하는 방법에는 당해 기술분야에 공지된 수많은 방법이 있고, 이 중 어느 한 방법을 본 발명에 따라 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서는, DNA 합성의 측정을 위해 방사능 표지 (3H-티미딘) 또는 표지된 뉴클레오타이드 유사체(BrdU)를 이용한 면역형광성 검출을 사용하였다.Methods of measuring cell proliferation are known in the art and the most common methods include measuring DNA synthesis, which is characteristic of cell replication. There are a number of methods known in the art for measuring DNA synthesis, either of which may be used in accordance with the present invention. In one embodiment of the invention, immunofluorescence detection using radiolabeled ( 3 H-thymidine) or labeled nucleotide analogues (BrdU) was used for the measurement of DNA synthesis.

또 다른 구체예에서는 세포 증식 억제제를 동정하는 방법을 제공한다. 이 방법은 전술한 바와 같은 조직 체외이식편을 제공하는 단계, 이 체외이식편을 후보화합물과 접촉시키는 단계, 후보 화합물의 존재하에 세포 증식의 레벨을 측정하는 단계를 포함한다. 후보 화합물의 존재하에 세포 증식의 레벨이 통계학상 유의적으로 감소한다는 것은 세포 증식 억제제임을 시사하는 것이다.Another embodiment provides a method of identifying a cell proliferation inhibitor. The method includes providing a tissue explant as described above, contacting the explant with a candidate compound, and measuring the level of cell proliferation in the presence of the candidate compound. The statistically significant decrease in the level of cell proliferation in the presence of candidate compounds suggests that it is a cell proliferation inhibitor.

예시적 구체예에서는, 세포 증식의 증강제 및 억제제(본 명세서에서는 항증식제라고도 부름)를, 예컨대 목적 효과에 따라 털의 성장을 제어하는데 사용할 수 있다.In exemplary embodiments, enhancers and inhibitors of cell proliferation (also referred to herein as antiproliferative agents) can be used to control hair growth, for example according to the desired effect.

울(wool)과 털 같은 경질 각질 섬유의 성장은 표피집세포의 증식에 따라 달라진다. 집의 모낭 줄기 세포는 매우 활성적이어서 빠른 증식과 복잡한 분화를 통해 모섬유를 발생시킨다. 이러한 털 순환에는 뚜렷한 3단계가 있다: 성장기(증식), 퇴행기(퇴화) 및 휴지기(휴식). 모낭의 표피 줄기세포는 휴지기 후반 중에 표피 유두에 의해 활성화된다. 이를 "돌출 활성화"라 한다. 또한, 이와 같은 줄기세포는 털 및 모낭 구조는 물론 피지선 및 표피도 발생시키는 다능성 줄기세포로 사료된다. 세포증식제와 세포증식 억제제는 털 성장 순환의 동태를 변화시키는 수단으로서, 예컨대 모낭 세포, 구체적으로 모낭의 줄기세포의 증식을 정지시킨다.The growth of hard keratin fibers such as wool and hair depends on the proliferation of epidermal cells. Hair follicle stem cells in the house are very active, producing hair fibers through rapid proliferation and complex differentiation. There are three distinct stages of this hair circulation: growth (proliferation), degeneration (degeneration) and rest (rest). Epidermal stem cells of hair follicles are activated by epidermal papilla during the late resting period. This is called "protrusion activation". In addition, such stem cells are considered to be pluripotent stem cells that generate hair and hair follicle structures as well as sebaceous glands and epidermis. Cell proliferation agents and cell proliferation inhibitors are a means of changing the dynamics of the hair growth cycle, such as stopping the proliferation of hair follicle cells, specifically stem cells of hair follicles.

모낭 세포 증식의 억제제는 절단, 면도 또는 털뽑기 등에 의한 통상적인 제거방식과는 다르게 인간의 털 성장을 감소시킬 수 있는 방법으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법에 따라 확인된 모낭세포 억제제는 털의 급속 또는 치밀한 이상 성장을 특징으로 하는 털증, 예컨대 털과다증의 치료에 사용할 수 있다. 예시적 구체예에 있어서, 이러한 억제제는 이상 털증으로 표시되는 질환인 다모증을 치료하는데 사용할 수 있다. 이러한 억제제의 사용은 탈모 기간을 연장시키는 방법을 제공할 수 있다.Inhibitors of hair follicle cell proliferation can be used as a method that can reduce human hair growth unlike conventional removal methods such as cutting, shaving or hair removal. For example, hair follicle inhibitors identified in accordance with the methods of the present invention can be used for the treatment of alopecia, such as hairy hyperplasia, characterized by rapid or dense abnormal growth of the hair. In exemplary embodiments, such inhibitors can be used to treat hirsutism, a disease indicated by abnormal hair loss. The use of such inhibitors may provide a way to prolong the hair loss period.

모낭 세포 증식의 억제제는 또한 세포 주기의 S기로 진행되어야 효능을 발휘하는 세포독성제로부터 모낭 세포를 보호하는데 사용할 수 있다. 이러한 억제제로의 처리는 모낭 세포를 정지기로 유도하여 보호작용을 제공하는데, 예를 들어 세포가 S기로 진행되지 않도록 억제하여 모낭세포의 유사분열 파국 또는 예정세포사멸을 방지하는 것이다. 예를 들어, 모낭 세포증식의 억제제는 통상적으로 탈모를 초래하는 화학치료법이나 방사선요법을 받는 환자에게 사용할 수 있다. 억제제 처리는 이러한 치료 중에 세포 순환의 진행을 억제함으로써, 세포 사멸 프로그램의 활성화로 나타날 수 있는 사멸로부터 모낭세포를 보호할 수 있다. 치료가 종결된 후에는 모낭 세포 증식을 억제할 필요가 없으므로 억제제 처리도 없앨 수 있다.Inhibitors of hair follicle cell proliferation can also be used to protect hair follicle cells from cytotoxic agents that must be advanced to the S phase of the cell cycle. Treatment with such inhibitors induces hair follicle cells into a stationary phase to provide protective action, for example, by inhibiting the cells from progressing to the S phase to prevent mitotic catastrophe or apoptosis of hair follicle cells. For example, inhibitors of hair follicle cell proliferation can be used in patients undergoing chemotherapy or radiotherapy, which typically causes hair loss. Inhibitor treatment can protect hair follicle cells from death, which may be manifested by activation of a cell death program by inhibiting the progression of cell circulation during this treatment. After treatment is terminated, there is no need to inhibit hair follicle cell proliferation, so the inhibitor treatment can be eliminated.

하지만, 털 성장 조절에 근본적인 분자 기작을 규명하고자 개시하고 털에 영향을 미치는 잠재적 약물을 시험하기 위하여 털 성장의 시험관내 모델이 필요하다. 본 발명의 일 양태로서, 본 방법은 모낭의 미세구조를 보유하는, 예컨대 모낭의 상피층과 모낭의 기질 성분(표피 유두), 예컨대 줄기 세포, 외근집세포, 간질 세포 및 내근집세포 중 하나 이상 사이의 상호작용을 보유하는 모낭 미세기관 체외이식편을 제조하는데 사용한다. 후속되는 실시예에서 입증되듯이, 털 성장은 혈청의 부재하에서도, 예컨대 최소 배지에서도 상기 미세기관 배양물에서 관찰된다. 중요한 것은, 본 발명이 실질적으로 휴지기, 예컨대 휴식 상태에 있는 모낭을 제공하는 모낭 배양물을 제공한다는 점이다. 이하에서 입증되는 같이, 휴지기 모낭 체외이식편은 시험관내 배양물에서 증식성인 성장기 모낭으로 활성화될 수 있고, 특정 구체예에서는 동조적 방식으로 활성화될 수 있다. 일시 증식 초기의 모낭의 표피 줄기세포는 예를 들어 모낭 기관의 각종 조직에서 생산되는 주변분비 인자 및/또는 자가분비 인자들에 매개되는 것과 같은 성장기의 활성화를 이해할 수 있는 유일무이한 기회를 제공한다.However, in vitro models of hair growth are needed to begin to identify the molecular mechanisms underlying hair growth control and to test for potential drugs that affect hair. In one aspect of the invention, the method comprises between the epidermal layer of the hair follicle and the matrix components of the hair follicle (epidermal papilla), such as stem cells, exogenous cells, stromal cells and internal myocytes, which retain the microstructure of the hair follicles. Used to prepare hair follicle micro-organ explants bearing the interaction of. As demonstrated in the examples that follow, hair growth is observed in the micro-organ cultures in the absence of serum, such as in minimal media. Importantly, the present invention provides a hair follicle culture that provides hair follicles that are substantially at rest, such as at rest. As demonstrated below, resting hair follicle explants may be activated into growth phase follicles that are proliferative in in vitro culture, and in certain embodiments may be activated in a synchronous manner. Epidermal stem cells of hair follicles at the beginning of transient proliferation offer a unique opportunity to understand the activation of the growth phase, for example mediated by peripheral secretory factors and / or autosecretory factors produced in various tissues of the hair follicle organs.

또한, 본 발명의 미세기관 배양물은 모낭의 활성화 또는 불활성화를 변조시키는 제제를 동정할 수 있는, 예컨대 털 성장을 촉진 또는 억제할 수 있는 제제를 동정하는 시스템을 공급한다. 일 구체예로서, 하기 실시예 XVIII에 기술된 바와 같은 휴지기(휴식 상태) 모낭 체외이식편을 각종 시험 제제와 접촉시킨 후, 모낭의 자극 레벨을 측정한다. 예를 들어, 모낭 줄기세포의 휴지기에서 성장기로의 전이는 모낭 세포의 유사분열 지수를 관찰하거나 또는 증식을 측정할 수 있는 다른 유사한 방법을 사용하여 모니터할 수 있다. 일 예로서, 도 17은 체외이식편에 존재하는 줄기세포 활성화의 상대적 레벨을 시험 화합물(이 도면에서는 FGF)의 존재 또는 부재 하에 측정하기 위하여 티미딘 병입률을 사용할 수 있고 증식 증가가 털 성장 촉진 활성이 있는 시험 제제임을 시사한다는 것을 보여주는 것이다.In addition, the micro-organ culture of the present invention provides a system that can identify agents that modulate the activation or inactivation of hair follicles, such as those that can promote or inhibit hair growth. In one embodiment, resting phase (rest state) hair follicle explants, as described in Example XVIII below, are contacted with various test agents, and then the level of stimulation of hair follicles is measured. For example, the transition from the resting phase of hair follicle stem cells to growth phase can be monitored by observing the mitotic index of the hair follicle cells or using other similar methods that can measure proliferation. As an example, FIG. 17 may use thymidine incorporation to determine the relative level of stem cell activation present in an explant in the presence or absence of a test compound (FGF in this figure) and increased proliferation may result in hair growth promoting activity. This suggests that this is a test formulation.

역 분석에서, 예를 들어, 첨부된 실시예에 기재된 활성화된 센카(Sencar) 체외이식편 또는 성장 인자 자극된 체외이식편(예를 들어, FGF 자극됨)와 같은 성장기 미세기관 체외이식편은 배양물로 제공된다. 예를 들어, 비처리된 모발성장 체외이식편에 상대적으로 모발 난포 줄기 세포의 성장을 억제하는 시험 제제가 추가로 모발 성장을 방해하는, 휴지기(telogenic) 제제용으로서 고려될 수 있다.In reverse analysis, growth phase micro-organ explants, such as, for example, activated Sencar explants or growth factor stimulated explants (eg, FGF-stimulated) described in the appended examples, are provided in culture. do. For example, test agents that inhibit the growth of hair follicle stem cells relative to untreated hair growth explants may be considered for use as telogenic agents, which further inhibit hair growth.

여전히 또 다른 양태에서, 피검체 분석에 의해 동정된 세포 증식(예를 들어,종양 형성 및 성장)의 억제제를 사용하여 신생 또는 과다증식 세포의 성장을 억제할 수 있다. 본 발명의 바람직한 양태는 상피 종양 형성 및 성장의 억제에 관한 것이다[문헌참조: 1995년 2월 7일자로 출원된 미국 특허원 제08/385,185호]. 세포 증식의 조절이 변화되고 세포와 이들 주변 세포간의 상호작용으로 인해 침투 및 전이를 유발하는 장애의 결과로서 종양이 형성된다. 세포 분열로 부터 비롯되는 세포 수의 증가와 분화 또는 세포 사멸로 인한 세포 주기로 부터의 이탈간의 상호관계의 파괴가 세포 증식의 조절을 방해한다. 정상적인 조직에서, 항상성은, 각각의 줄기 세포가 분열함으로써 2개의 딸 세포중 하나만이 줄기 세포 구획부에 유지되고 또 다른 하나의 딸 세포는 분화 경로를 거치도록 보장됨에 의해 유지된다[문헌참조: Cairns, J.(1975)Nature 255:197-200]. 따라서, 세포 증식의 조절은 이들 과정에 영향을 주는 시그날에 의한 것이다. 이들 시그날은 양성 또는 음성일 수 있고 종양원성은 이들 조절 지점에 영향을 주는 유전학적 변화에 의해 획득된다.In yet another embodiment, inhibitors of cell proliferation (eg, tumor formation and growth) identified by subject analysis can be used to inhibit the growth of neoplastic or hyperproliferative cells. Preferred embodiments of the present invention relate to inhibition of epithelial tumor formation and growth (US Patent Application No. 08 / 385,185, filed Feb. 7, 1995). The regulation of cell proliferation changes and the interaction between cells and their surrounding cells results in tumor formation as a result of disorders that induce infiltration and metastasis. The disruption of the interrelationship between increased cell numbers resulting from cell division and departure from the cell cycle due to differentiation or cell death impedes the regulation of cell proliferation. In normal tissues, homeostasis is maintained by the division of each stem cell, so that only one of the two daughter cells is maintained in the stem cell compartment and another daughter cell is guaranteed to go through a differentiation pathway. Cairns , J. (1975) Nature 255: 197-200. Thus, regulation of cell proliferation is due to signals affecting these processes. These signals can be positive or negative and tumorigenicity is obtained by genetic changes affecting these regulatory points.

실시예 IX에 기술되고 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 피부 미세기관 배양물이 세포 증식 제제 및 세포 증식의 억제제를 동정하기 위해 사용되었다. 실시예 IX에 기재된 바와 같이, TGF-β가 시험되었고 세포 증식의 억제제로서 작용하는 것으로 밝혀졌다. TGF-β 슈퍼패밀리의 구성원인 액티빈 단백질은 또한 상피 세포의 증식을 억제하는 것으로 밝혀졌다. 이들 결과는 상피 세포의 증식을 억제하는 데 관여하는 TGF-β 패밀리의 또 다른 구성인이 존재할 수 있음을 지적한다. 당해 데이타는 상피 항상성의 중요한 조절인자로서 및 생체내 상피 종양 형성 및 성장을 억제하는데 있어서 TGF-β 패밀리의 단백질에 대한 역할을 제안한다.As described in Example IX and shown in FIG. 12, skin micro-organ cultures of the present invention were used to identify cell proliferation agents and inhibitors of cell proliferation. As described in Example IX, TGF-β was tested and found to act as an inhibitor of cell proliferation. Activin proteins that are members of the TGF-β superfamily have also been shown to inhibit the proliferation of epithelial cells. These results indicate that there may be another constituent of the TGF-β family that is involved in inhibiting proliferation of epithelial cells. The data suggest a role for proteins of the TGF-β family as important regulators of epithelial homeostasis and in inhibiting epithelial tumor formation and growth in vivo.

본 발명의 또 다른 측면은 세포 분화 제제, 즉, 세포 분화를 유발하는 화합물을 동정하는 방법에 관한 것이다. 당해 방법은 세포 집단이 세포가 분리되는 기관 또는 조직의 미세 구조를 갖고 표면적 대 부피 지수가 약 1.5mm-1이상인 세포 집단을 피검체로부터 분리시킴을 포함하고 분화 능력을 갖는 하나 이상의 세포를 포함한다. 이어서, 세포는 약 24 시간 이상동안 배양물에 부가하고 후보 화합물과 접촉시킨다. 이어서, 후보 화합물의 존재하에 세포 분화 수준을 측정하고 후보 화합물의 부재하의 세포 분화 수준과 비교한다. 후보 화합물의 존재하에 통계학적으로 상당한 세포 분화 수준의 증가는 후보 화합물이 세포 분화 제제임을 암시한다. 본원에 기재된 바와 같은 분화는 세포가 고유적으로 소유한 형태 및 기능 뿐만 아니라 또는 이들과는 상이한 획득된 형태 및/또는 기능을 갖는 세포를 언급한다. 전형적으로 이들 형태 및 기능은 성숙한 세포의 특징이다. 본 발명의 세포 집단의 분화는 특정 세포 생성물의 생성 및/또는 분비를 측정하여 모니터할 수 있다.Another aspect of the invention relates to a method for identifying cell differentiation agents, ie compounds that cause cell differentiation. The method comprises at least one cell having a differentiation ability, including separating the cell population from the subject with a microstructure of the organ or tissue from which the cell is separated and having a surface area to volume index of at least about 1.5 mm −1 . . The cells are then added to the culture for at least about 24 hours and contacted with the candidate compound. The level of cell differentiation in the presence of the candidate compound is then measured and compared with the level of cell differentiation in the absence of the candidate compound. Statistically significant increases in cell differentiation levels in the presence of candidate compounds suggest that the candidate compounds are cell differentiation agents. Differentiation as described herein refers to a cell having a form and / or function inherent in the cell as well as obtained forms and / or functions that are different from or different from these. Typically these forms and functions are characteristic of mature cells. Differentiation of the cell populations of the invention can be monitored by measuring production and / or secretion of specific cell products.

유사한 방식으로, 본 발명은 또한 세포 분화의 억제제를 동정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기한 바와 같은 동일한 프로토콜에 따라, 후보 화합물의 존재하에 세포 분화의 수준을 측정하고 후보 화합물의 부재하의 세포 분화 수준과 비교한다. 후보 화합물의 존재하에 세포 분화 수준의 통계학적으로 상당한 감소는 세포 분화의 억제제임을 암시한다.In a similar manner, the present invention also relates to a method for identifying inhibitors of cell differentiation. According to the same protocol as described above, the level of cell differentiation in the presence of the candidate compound is measured and compared with the level of cell differentiation in the absence of the candidate compound. Statistically significant reductions in cell differentiation levels in the presence of candidate compounds suggest that they are inhibitors of cell differentiation.

또 다른 양태에서, 피검체 배양물은 바이러스 감염에 대한 시험관내 모델을 확립할 수 있게 한다. 예를 들어, 상피 또는 편평 조직은 분리될 수 있고 예를 들어, 헤르페스 심플렉스 바이러스 1, 헤르페스 심플렉스 바이러스 2와 같은 헤르페스 바이러스; 바리셀라-조스터 바이러스 또는 사람 파필로마 바이러스, 예를 들어, 사람 파필로마 바이러스 1-58, 예를 들어, HPV-6 또는 HPV-8과 같은 사람 파필로마 바이러스에 감염될 수 있다. 유사하게, 간 모델은 간염에 대해, 예를 들어, 간염 바이러스, 예를 들어, A형 간염 바이러스, B형 간염 바이러스 또는 C형 간염 바이러스로 감염된 체외이식편으로서 제공될 수 있다. 바이러스로 감염된 조직 체외이식편을 사용하여 본 발명의 방법에 의해 바이러스 감염 능력의 억제제를 동정할 수 있다. 상기한 바와 같이, 특정 미세기관 배양물이 제공되고 세포를 감염시켜 바이러스 감염된 세포 집단을 생성하는 바이러스와 임의로 접촉시킨다. 이어서 바이러스 감염된 세포는 후보 화합물과 접촉시키고 후보 화합물의 존재하에 바이러스 감염 능력의 수준을 측정한다. 후보 화합물의 존재하에 바이러스 감염 능력의 측정된 수준은 후보 화합물의 부재하의 바이러스 감염 능력의 수준과 비교한다. 후보 화합물의 존재하에 바이러스의 감염 능력 수준의 통계학적 상당한 감소는 바이러스 감염 능력의 억제제임을 암시한다.In another embodiment, the subject culture allows for establishing an in vitro model for viral infection. For example, epithelial or squamous tissue can be isolated and include, for example, herpes viruses such as herpes simplex virus 1, herpes simplex virus 2; It can be infected with varicella-zoster virus or human papilloma virus, eg, human papilloma virus 1-58, eg, human papilloma virus, such as HPV-6 or HPV-8. Similarly, the liver model can be provided for hepatitis, for example as an explant infected with hepatitis virus, eg, hepatitis A virus, hepatitis B virus or hepatitis C virus. Virus infected tissue explants may be used to identify inhibitors of viral infectivity by the methods of the present invention. As noted above, certain micro-organ cultures are provided and optionally contacted with a virus that infects the cells to produce a virus infected cell population. Virus infected cells are then contacted with the candidate compound and the level of viral infectivity is measured in the presence of the candidate compound. The measured level of viral infectivity in the presence of the candidate compound is compared to the level of viral infectivity in the absence of the candidate compound. A statistically significant reduction in the infectivity level of the virus in the presence of the candidate compound suggests that it is an inhibitor of viral infectivity.

바이러스 감염 능력을 측정하는 방법은 당해 기술 분야에 공지되어 있고 사용되는 바이러스 유형에 따라 다양하다. 예를 들어, 바이러스 감염 능력 수준을 측정하기 위해 사용될 수 있는 하나의 방법은 미세기관 배양물의 감염된 세포 또는 시험될 특정 바이러스에 특이적인 유전자 생성물을 갖는 미세기관 배양 배지에서의 생성 수준을 측정하는 방법이다. 예를 들어, 미세기관 배양물내의 세포에 대한 B형 간염 바이러스와 같은 간염 바이러스의 감염 능력의 수준을 측정하기 위해, 간염 단백질의 생성 및 간염 DNA를 정량할 수 있다. 일반적으로, 미세기관 배양물 배지는 선택된 바이러스 단백질 및 SDS-폴리아크릴아마이드 겔, ELISA상에서 당해 기술 분야에서 공지된 다양한 방법에 의해 분석된 면역반응성 단백질에 대한 항체와 항온처리할 수 있다. 예를 들어, B형 간염 바이러스 표면 항원의 생성을 측정하기 위해, B형 간염 바이러스와 이전에 항온처리된 미세기관 기원의 미세기관 배양 배지를 매일 일정 간격으로 샘플 채취하여 제조업자가 기재한 바와 같은 ELISA(Abbott) 방법에 의해 표면 항원에 대해 분석할 수 있다. 정량을 위한 당해 방법은 연속 희석된 표준 표면 항원(CalBiochem)을 사용하여 변형될 수 있다. 배양 배지내 B형 간염 바이러스 표면 항원의 축적에 있어서 통계학적으로 상당한 감소는 시험된 후보 화합물이 간염 바이러스 감염 능력에 대한 억제제임을 지적한다.Methods of measuring viral infectivity are known in the art and vary depending on the type of virus used. For example, one method that can be used to measure viral infectivity levels is a method of measuring production levels in microorgan culture media with infected cells of microorgan cultures or gene products specific for the particular virus to be tested. . For example, to determine the level of infectivity of a hepatitis virus, such as hepatitis B virus, to cells in micro-organ cultures, production of hepatitis protein and hepatitis DNA can be quantified. In general, micro-organ culture media can be incubated with antibodies against selected viral proteins and SDS-polyacrylamide gels, immunoreactive proteins analyzed by various methods known in the art on ELISA. For example, in order to measure the production of hepatitis B virus surface antigen, the microorgan culture medium of hepatitis B virus and microorganisms originating from previously incubated microorganisms were sampled at regular intervals every day and the ELISA as described by the manufacturer. The surface antigen can be analyzed by the (Abbott) method. This method for quantification can be modified using serially diluted standard surface antigens (CalBiochem). Statistically significant reductions in the accumulation of hepatitis B virus surface antigens in the culture medium indicate that the candidate compounds tested are inhibitors of the hepatitis virus infection ability.

미세기관 배양 배지내 HBsAg의 수준을 측정하는 것 뿐만 아니라, 미세기관 배양물 기원의 세포 추출물로부터 새롭게 합성된 B형 간염 바이러스 DNA를 DNA의 PCR 증폭에 이어서 프로브로서 HBV pre-S(HBsAg 암호화) 영역내 표지된 프라이머 쌍을 사용한 서던 블롯 분석에 의해 검출하고 정량할 수 있다[문헌참조: Sambrook, J. Et al.(1989) Molecular Cloning - A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 2nd ed., vol. 2, pp. 10.14-10.15]. 점도 측정기에 의해 상대적으로 정량화될 수 있고 상응하는 밴드의 섬광 계수에 의해 확인될 수 있다. 새롭게 합성된 바이러스 DNA의 감소는 시험된 후보 화합물이 간염 바이러스 감염 능력의 억제제임을 지적한다.In addition to measuring the levels of HBsAg in micro-organ culture medium, the newly synthesized hepatitis B virus DNA from cell extracts from micro-organ culture origin was subjected to PCR amplification of DNA followed by HBV pre-S (HBsAg coding) region as a probe. It can be detected and quantified by Southern blot analysis using labeled primer pairs in Sambrook, J. et al. (1989) Molecular Cloning-A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 2nd ed., Vol. 2, pp. 10.14-10.15]. It can be relatively quantified by a viscometer and identified by the scintillation count of the corresponding band. Reduction of newly synthesized viral DNA indicates that the candidate compound tested is an inhibitor of hepatitis virus infectivity.

또 다른 예에서, 레트로바이러스, 예를 들어, 사람 면역결핍 바이러스(HIV)의 gag, pol 및 env 단백질 생성물은 또한 상기된 기술 및 당해 기술 분야에 공지된 기타 표준 기술에 의해 측정할 수 있다. 예를 들어, HIV로 감염된 미세기관 배양물의 세포내 pol 단백질 발현은 세포 추출물을 항 pol 항체 또는 수거된 AIDS 환자 혈청 및 SDS/폴리아크릴아마이드 겔상에서 분석된 면역반응 단백질로 항온처리함에 의해 측정할 수 있다. 본 발명의 미세기관 배양물내에서 헤르페스 바이러스, 예를 들어, 엡스타인/바르 바이러스(EBV)의 감염 능력을 측정하기 위해, EBV DNA 및 EBV-유도된 핵 항원 생산은 본원에 기재된 방법을 사용하여 분석할 수 있다.In another example, gag, pol and env protein products of retroviruses, such as human immunodeficiency virus (HIV), can also be measured by the techniques described above and other standard techniques known in the art. For example, intracellular pol protein expression in HIV-infected micro-organ cultures can be measured by incubating cell extracts with anti-pol antibodies or immunoreactive proteins analyzed on collected AIDS patient serum and SDS / polyacrylamide gels. have. To determine the infectivity of the herpes virus, eg, Epstein / Barr virus (EBV) in the micro-organ culture of the present invention, EBV DNA and EBV-induced nuclear antigen production can be analyzed using the methods described herein. Can be.

본 발명의 미세기관 배양물을 또한 사용하여 피검체내 상처 치유를 촉진시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 추가로, 수용 피검체내 상처 치유를 촉진시키는 방법에 관한 것이다. 당해 방법은 공여 피검체로부터 표면적 대 부피 지수가 약 1.5mm-1이상인 세포 집단을 분리시킴을 포함한다. 전형적으로, 세포 집단은 약 24시간이상 동안 배양물내 부가한다. 이어서, 세포 집단은 수용 피검체의 상처에 적용될 수 있다. 한 양태에서, 상처 또는 병변은 느린 치유 또는 만성 상처, 예를 들어, 당뇨병과 연관된 상처, 예를 들어, 화상, 예를 들어, 궤양이다. 실시예 X 및 XI에서 입증된 바와 같이, 본 발명의 피부 미세기관 배양물은 미소 체외이식편으로서 사용되어 만성 상처(실시예 X)에 적용될 수 있고 모발을 성장시킬 수 있는 생존 이식체(실시예 XI)를 형성할 수 있다.Micro-organ cultures of the invention can also be used to promote wound healing in a subject. Thus, the present invention further relates to a method of promoting wound healing in a recipient subject. The method includes separating from the donor subject a cell population having a surface area to volume index of at least about 1.5 mm −1 . Typically, the cell population is added in culture for at least about 24 hours. The cell population can then be applied to the wound of the recipient subject. In one aspect, the wound or lesion is a slow healing or chronic wound, eg, a wound associated with diabetes, eg, a burn, eg an ulcer. As demonstrated in Examples X and XI, the skin micro-organ cultures of the present invention can be used as micro explants to be applied to chronic wounds (Example X) and to survive hair transplants (Example XI). ) Can be formed.

여전히, 또 다른 양태에서, 피검체 미세기관 체외이식편은 세포독성 또는 자극에 대한 시험 분석에 제공된다. 예시적인 양태에서, 피검체 방법은 시각 및 표피 자극제에 관한 시험관내 시험 기술을 제공한다. 상기한 바와 매우 유사한 방법은 액체, 고체 과립 또는 겔형 물질(예를 들어, 화장제)를 본 발명의 미세기관 배양물에 국소 적용함에 이어서 배양물내 생성된 효과를 검출하는 단계를 포함한다.Still, in another embodiment, the subject micro-organ explant is provided for test analysis for cytotoxicity or stimulation. In an exemplary embodiment, the subject method provides an in vitro test technique for visual and epidermal stimulants. Methods very similar to the above include the topical application of liquid, solid granules or gelled materials (eg, cosmetics) to the micro-organ cultures of the invention, followed by detecting the effect produced in the culture.

현재, 많은 화학물질, 가정용 세정 제품, 화장품, 페인트 및 기타 물질의 잠재적인 안구 및 피부 자극은 동물 또는 사람 피검체에 직접 적용하여 평가된다. 그러나, 산업 분야에서 대부분 평가되는 바와 같이, 당해 방법은 압도적으로 대중의 호응에 부적합하다. 본 발명의 방법은 동물의 희생 또는 영구적인 상해를 입힐 필요가 없는 또 다른 분석법을 제공하고 또한 목적하는 포맷으로 데이타를 제공한다. 예시적인 양태에서, 피부 미세기관 배양물은 본 발명에 따라 유도된다. 배양된 체외이식편은 화장품 제제와 같은 시험 제제와 접촉시키고 세포 생존력은 노출 후 몇몇 시점에서 평가한다. 바람직한 양태에서, MTT 분석(기능적인 미토콘드리아에 의한 테트라졸륨 감소를 기준으로 함)을 사용하여 생존력에 대해 점수를 매긴다.Currently, the potential ocular and skin irritation of many chemicals, household cleaning products, cosmetics, paints and other substances is evaluated by direct application to animal or human subjects. However, as most appreciated in the industry, the method is overwhelmingly unsuitable for public response. The method of the present invention provides another assay that does not need to cause animal sacrifice or permanent injury and also provides data in the desired format. In an exemplary embodiment, skin micro-organ cultures are induced in accordance with the present invention. Cultured explants are contacted with a test preparation, such as a cosmetic preparation, and cell viability is assessed at some time point after exposure. In a preferred embodiment, MTT assay (based on tetrazolium reduction by functional mitochondria) is used to score for viability.

본 원의 미세기관 배양물은 추가로 조직 및 세포의 정상적인 항상성에 관여하는 인자를 동정하고 영양물의 변화 및 잠재적으로 독성인 제제의 존재를 포함하는 세포의 환경에서 변화에 대해 조직 및 세포의 정상적인 항상성에 대한 효과를 연구하고 병리 또는 외상의 초기 및 진행 동안에 유발되는 조직 및 세포내 변화 경로를 연구하고 병리 또는 외상과 연관된 변화된 환경에서 역효과를 역전시키는 복구 기작을 동정하고 조직의 정상적인 항상성 동안에 분화하는 세포의 발육 조절 및 조직내 특정 구조(예를 들어, 모발 난포)의 발육 조절 및 개인 기관의 일부가 보존되지만 만성 피부 궤양을 갖거나 부적합한 혈액 공급에 의해 유도되는 치유 결핍을 갖거나 국소 피부가 당뇨병 I형 또는 II형으로서 공지된 증상에서와 같이 치유 불가능한 환자에서 발생하는 바와 같은 손상된 조직을 대체하거나 복원시키는데 불충분한 기관 보충에 관한 연구를 수행하는데 사용될 수 있다.The micro-organ cultures herein further identify the factors involved in normal homeostasis of tissues and cells and the normal homeostasis of tissues and cells against changes in the environment of the cells, including changes in nutrients and the presence of potentially toxic agents. To study the effects on and to study tissue and intracellular changes pathways induced during the early and progression of pathology or trauma, to identify repair mechanisms that reverse adverse effects in the changed environment associated with pathology or trauma, and to differentiate during normal homeostasis of tissues Control of the development and development of certain structures in the tissue (eg hair follicles), and parts of the individual organs are preserved but have a chronic skin ulcer or have a healing deficiency induced by an inadequate blood supply or local skin Feet in non-healing patients, such as in symptoms known as type or type II That may be used to perform the study of insufficient authority supplement sikineunde replace or restore damaged tissue as described.

발명의 개요Summary of the Invention

본 발명은 전술한 요구를 해결하는 시험관내 미세기관 배양물(in-vitro micro-organ culture)을 제공한다. 피검체의 미세기관 배양물의 주요 특징으로는 비교적 오랜 시간, 예컨대 적어도 약 24시간, 바람직하게는 적어도 7일 이상 동안 배양물에서 유지되는 능력은 물론, 근원 기관에서 나타나는 것과 유사한 세포-세포 상호작용 및 세포-간질 상호작용 등을 용이하게 하는 기관 미세구조의 보존을 포함한다.The present invention provides in-vitro micro-organ cultures that address the aforementioned needs. The main characteristics of the micro-organ culture of the subject include the ability to remain in the culture for a relatively long time, such as at least about 24 hours, preferably at least 7 days, as well as cell-cell interactions similar to those found in the source organ and Preservation of organ microstructures that facilitate cell-epileptic interactions and the like.

일반적으로, 미세기관 배양물의 세포 집단 중에서 적어도 하나의 세포는 증식성을 가진 것이다. 미세기관 배양물에 존재하는 세포 집단은 전체적으로 평형 상태, 즉 세포 집단 내 세포 소실에 대한 세포 증식의 비가 대략 1이거나, 또는 미세기관 배양물 중의 세포가 소실되는 것보다 더 빠른 속도로 증식하여, 즉 예컨대 종양 조직에서 수득되는 세포 집단이나 체외이식편에서 증식하도록 유도된 선조 세포 집단에서와 같이 세포 집단내 세포 소실에 대한 세포 증식의 비가 1을 초과하는 것일 수 있다.In general, at least one cell in the cell population of the micro-organ culture is proliferative. The cell populations present in the micro-organ cultures are generally at equilibrium, ie the ratio of cell proliferation to cell loss in the cell population is approximately 1, or proliferates faster than the cells in the micro-organ cultures are lost, ie For example, the ratio of cell proliferation to cell loss in a cell population may be greater than 1, such as in cell populations obtained from tumor tissue or in progenitor cell populations induced to proliferate in explants.

미세기관 배양물의 세포를 분리할 수 있는 바람직한 기관으로는 림프성 기관, 예컨대 흉선 및 비장; 소화관 기관, 예컨대 위, 간, 췌장, 담낭 및 담관; 폐; 생식 기관, 예컨대 전립선 및 자궁; 유방, 예컨대 유선; 피부; 요로기관, 예컨대 방광 및 신장; 각막; 및 골수 등의 혈액 관련 기관 등이 있다. 미세기관 배양물의 분리된 세포 집단은 일 구체예에서는 중합체 장치, 예컨대 세포 또는 세포 산물, 예컨대 유전자 산물을 피검체에게 전달하기 위한 장치에 캡슐화할 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 미세기관 배양물 유래의 합성 배지에 관한 것이다.Preferred organs capable of isolating cells of micro-organ cultures include lymphoid organs such as the thymus and spleen; Gut organs such as the stomach, liver, pancreas, gallbladder and bile ducts; lungs; Reproductive organs such as the prostate and uterus; Breasts such as mammary glands; skin; Urinary tract organs such as bladder and kidney; cornea; And blood-related organs such as bone marrow. An isolated cell population of micro-organ cultures may in one embodiment be encapsulated in a polymer device, such as a device for delivering a cell or cell product, such as a gene product, to a subject. The present invention also relates to a synthetic medium derived from the micro-organ culture of the present invention.

본 발명의 일 구체예에서, 미세기관 배양물은 기관의 절편인 세포의 집단을 포함한다. 바람직하게는, 미세기관 체외이식편은 상피 및 결합조직 세포를 포함한다. 본 발명의 일 구체예에서, 기관 체외이식편은 췌장에서 수득한 것으로, 예를 들어 세포 집단의 미세구조는 체외이식편이 유래하는 본래 췌장의 미세구조와 거의 동일하며, 췌장의 상피세포, 예컨대 섬세포 및 췌장의 결합조직 세포를 포함한다.In one embodiment of the invention, the micro-organ culture comprises a population of cells that are sections of organs. Preferably, the micro-organ explants comprise epithelial and connective tissue cells. In one embodiment of the invention, the organ explant is obtained from the pancreas, for example, the microstructure of the cell population is almost identical to the microstructure of the original pancreas from which the explant is derived, and the epithelial cells of the pancreas, such as islet cells and The connective tissue cells of the pancreas.

본 발명의 다른 구체예에서, 미세기관 체외이식편은 피부에서 수득한 것으로서, 예를 들어 세포 집단의 미세구조는 생체내 피부의 미세구조와 거의 동일하며, 피부 상피세포, 예컨대 표피세포와 피부 결합조직 세포, 예컨대 피부 세포를 포함한다. 피부 체외이식편에서 수득되는 미세기관 배양물은 또한 표피 세포를 지지하는 바닥판, 피부 세포를 포함하는 세포외기질 및 적어도 하나의 함입, 예컨대 적어도 하나의 모낭 또는 샘을 포함할 수 있다.In another embodiment of the invention, the micro-organ explants are obtained from the skin, for example the microstructure of the cell population is almost identical to the microstructure of the skin in vivo, and skin epithelial cells such as epidermal cells and skin connective tissue. Cells, such as skin cells. Micro-organ cultures obtained from skin explants may also include a bottom plate supporting epidermal cells, extracellular matrix comprising skin cells and at least one inclusion, such as at least one hair follicle or gland.

본 발명의 다른 구체예에서, 미세기관 배양물은 바이러스, 예컨대 간염바이러스, 구체적으로 B형 간염 또는 C형 간염 바이러스 또는 인간 유두종 바이러스(HPV), 예컨대 HPV-6, HPV-8 또는 HPV-33으로 감염된 세포의 분리된 집단을 포함한다. 바이러스 감염시, 미세기관 배양물은 바이러스 감염성의 억제제를 동정하는 방법에 사용할 수 있다. 이 방법은 본 발명의 방법에 따라 미세기관 체외이식편을 분리하는 단계를 포함하는데, 여기에서 체외이식편은 바이러스 감염 기관에서 분리되는 것이거나 또는 시험관내에서 바이러스로 후속적으로 감염되어 바이러스 감염 세포의 집단을 생성하는 것이다. 이 체외이식편은 그 다음 후보 제제, 예컨대 항바이러스 활성을 시험하기 위한 제제와 접촉시키고, 이 후보 제제의 존재하에 나타나는 감염성 레벨(예컨대 바이러스 장입량, 신규 감염성 등)을 측정한 뒤 상기 후보 제제의 부재하에 바이러스에 의해 나타나는 감염성 레벨과 비교한다. 후보 제제의 존재하에 나타나는 바이러스 감염성 레벨의 감소는 바이러스 감염성의 억제제임을 시사하는 것이다.In another embodiment of the invention, the micro-organ culture is a virus, such as hepatitis virus, in particular hepatitis B or hepatitis C virus or human papilloma virus (HPV), such as HPV-6, HPV-8 or HPV-33. It includes an isolated population of infected cells. Upon viral infection, micro-organ cultures can be used in methods for identifying inhibitors of viral infectivity. The method comprises the step of isolating micro-organ explants in accordance with the method of the present invention, wherein the explants are isolated from a viral infectious organ or subsequently infected with a virus in vitro and thus a population of virus-infected cells. To generate. This explant is then contacted with a candidate agent, such as an agent for testing antiviral activity, and the infectivity level (eg, viral load, new infectivity, etc.) present in the presence of the candidate agent is determined and then in the absence of the candidate agent. Compare with the infectious level exhibited by the virus. Decrease in viral infectivity levels in the presence of candidate agents suggests that they are inhibitors of viral infectivity.

또한, 본 발명은 미세기관 배양물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 포유동물 공여 피검체로부터, 적어도 약 24시간 동안 최소 배지에서 유지가능한것으로서 분리된 세포 집단을 제공하는 크기를 보유한 미세기관 체외이식편을 분리하는 단계를 포함한다. 그 다음 이 미세기관 체외이식편을 배양물에 주입한다. 일반적으로, 상기 체외이식편은 이 체외이식편이 분리된 기관의 미세구조를 보유한 분리된 세포 집단을 포함한다. 본 발명의 일 구체예에서, 체외이식편의 적어도 하나의 세포는 증식성이 있는 것이다. 본 발명의 미세기관 배양물의 세포는 평형 상태, 즉 세포 집단 내 세포 소실에 대한 세포 증식의 비가 1이거나, 또는 미세기관 배양물 중의 세포가 소실되는 것보다 더 빠른 속도로 증식하여, 즉 종양 조직에서 수득한 세포 집단 등과 같이 세포 집단내 세포 소실에 대한 세포 증식의 비가 1을 초과하는 것일 수 있다.The present invention also relates to a method for producing micro-organ cultures. The method includes separating from the mammalian donor subject a micro-organ explant having a size that provides an isolated population of cells that can be maintained in minimal media for at least about 24 hours. This micro-organ explant is then injected into the culture. In general, the explant includes an isolated cell population which retains the microstructure of the organ from which the explant is isolated. In one embodiment of the invention, at least one cell of the explant is proliferative. The cells of the micro-organ culture of the present invention are in equilibrium, ie the ratio of cell proliferation to cell loss in the cell population is 1, or proliferates faster than the cells in the micro-organ culture are lost, ie in tumor tissue. The ratio of cell proliferation to cell loss in the cell population, such as the obtained cell population, may be greater than one.

미세기관 배양물의 세포를 분리할 수 있는 바람직한 기관으로는 림프성 기관, 예컨대 흉선 및 비장; 소화관 기관, 예컨대 위, 간, 췌장, 담낭 및 담관; 폐; 생식 기관, 예컨대 전립선 및 자궁; 유방; 피부; 요로기관, 예컨대 방광; 신장; 각막; 및 골수 등의 혈액 관련 기관 등이 있다. 이러한 예들에서, 기관의 미세구조는 배양된 체외이식편에서 모두 유지되어야 한다. 이러한 미세기관 배양물은 조직 절편, 예컨대 β섬세포를 포함하는 췌장 조직 절편, 표피 및 진피 세포와 다른 피부 특이적 구조 특징, 예컨대 모낭을 포함하는 피부 조직 절편일 수 있다.Preferred organs capable of isolating cells of micro-organ cultures include lymphoid organs such as the thymus and spleen; Gut organs such as the stomach, liver, pancreas, gallbladder and bile ducts; lungs; Reproductive organs such as the prostate and uterus; breast; skin; Urinary tract organs, such as the bladder; kidney; cornea; And blood-related organs such as bone marrow. In these examples, the microstructure of the organ should be maintained in all cultured explants. Such micro-organ cultures may be tissue sections, such as pancreatic tissue sections including β-islet cells, epidermal and dermal cells, and skin tissue sections including other skin specific structural features such as hair follicles.

미세기관 체외이식편에 존재하는 세포는 또한 이 체외이식편이 유래하는 기관에서 정상적으로 발현되거나 발현되지 않을 수 있는 재조합 단백질을 발현하도록 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 췌장에 의해 정상적으로 생산되고 본 발명의 돌연변이 방법에 의해 증대(예컨대 결핍증을 보충하기 위함)될 수 있는 유전자 산물로는인슐린, 아밀라제, 프로테아제, 리파아제, 트립시노겐, 키모트립시노겐, 카르복시펩티다제, 리보뉴클레아제, 데옥시리보뉴클레아제, 트리아실글리세롤 리파아제, 포스포리파아제 A2, 엘라스타제, 아밀라제 등이 있고, 간에서 일반적으로 생산되고 대체 유전자 요법에 의해 보충될 수 있는 유전자 산물로는 혈액 응고 인자, 예컨대 혈액 응고 인자 VIII 및 IX, UDP 글루쿠로닐 트란스퍼라제, 오르니틴 트란스카르바모일라제, 사이토크롬 p450 효소 등이 있고, 흉선에 의해 일반적으로 생산되는 유전자 산물로는 혈청 흉선 인자, 흉선액 인자, 타이모포이에틴, 타이모신 α1이 있다.Cells present in the micro-organ explants can also be modified to express recombinant proteins that may or may not be normally expressed in the organ from which the explants are derived. For example, gene products that are normally produced by the pancreas and that can be augmented (e.g. to compensate for deficiencies) by the mutagenesis methods of the present invention include insulin, amylase, protease, lipase, trypsinogen, chymotrypsinogen, carboxy Peptidase, ribonuclease, deoxyribonuclease, triacylglycerol lipase, phospholipase A 2 , elastase, amylase and the like, which are commonly produced in the liver and can be supplemented by alternative gene therapy Gene products of interest include blood coagulation factors such as blood coagulation factors VIII and IX, UDP glucuronyl transferase, ornithine transcarbamoylase, cytochrome p450 enzymes, and genes commonly produced by the thymus Products include serum thymic factor, thymic fluid factor, thymopoietin, thymosin a1.

본 발명의 미세기관 배양물은 수용 피검체에게 유전자 산물을 전달하는 방법에 사용할 수 있다. 이 방법은 공여 피검체로부터, 세포가 분리되는 기관이나 조직의 미세구조를 보유하고 적어도 약 24시간 이상 동안 최소 배지에서 유지가능한 분리된 세포 집단을 제공하는 표면적 대 부피를 보유한 분리된 세포 집단을 수득하는 단계를 포함한다. 그 다음, 이 세포 집단에는 미세기관 체외이식편에서 돌연변이 세포 집단, 예컨대 돌연변이 체외이식편을 생성시키기 위하여 목적 유전자 산물을 암호하고 발현 유도하는 재조합 핵산을 도입시킨다. 이 돌연변이 체외이식편을 그 다음 수용 피검체에게 투여할 수 있다. 공여 피검체와 수용 피검체는 동종이거나 이종일 수 있다.The micro-organ culture of the present invention can be used in a method of delivering a gene product to a recipient subject. This method yields from the donor subject an isolated cell population having a surface area to volume that retains the microstructure of the organ or tissue from which the cell is separated and provides an isolated cell population that is maintainable in minimal media for at least about 24 hours or more. It includes a step. This cell population is then introduced with a recombinant nucleic acid that encodes and induces the expression of the desired gene product to produce a mutant cell population, such as a mutant explant, in the micro-organ explant. This mutant explant may then be administered to the recipient subject. The donor subject and the recipient subject may be allogeneic or heterologous.

본 발명의 미세기관 배양물은 또한 소정 기관의 세포, 예컨대 선조 세포의 증식을 유도하는 제제를 동정하는 방법에 사용할 수도 있다. 이 방법은 본 발명에따라서 증식력이 있는 적어도 하나의 세포를 포함하는 미세기관 체외이식편 배양물을 생산하는 단계를 포함한다. 이 체외이식편은 배양 후 후보 화합물, 예컨대 세포 증식능을 시험할 화합물과 접촉시킨 다음, 후보 화합물의 존재하에 세포 증식 레벨을 측정한다. 그 다음 후보 화합물의 부재하에 측정한 세포 증식의 레벨을 후보 화합물의 존재하에 측정한 세포 증식의 레벨과 비교한다. 후보 화합물의 존재하에 나타나는 세포 증식 레벨의 증가는 세포증식제임을 시사한다. 세포 증식 억제제도 이와 같은 방식으로 동정할 수 있다. 구체적으로, 후보 화합물의 존재하에 세포 증식의 측정된 레벨을 전술한 방법에 따라 측정한 경우, 후보 화합물의 부재하에 세포 증식의 레벨과 비교할 수 있다. 후보 화합물의 존재하에 세포 증식 레벨의 감소는 세포증식 억제제임을 시사한다.Micro-organ cultures of the invention can also be used in methods for identifying agents that induce proliferation of cells of a given organ, such as progenitor cells. The method comprises producing a micro-organ explant culture comprising at least one cell that is proliferative in accordance with the present invention. This explant is contacted with a candidate compound, such as a compound to be tested for cell proliferative capacity, after culture, and then the cell proliferation level is measured in the presence of the candidate compound. The level of cell proliferation measured in the absence of the candidate compound is then compared with the level of cell proliferation measured in the presence of the candidate compound. Increasing cell proliferation levels in the presence of candidate compounds suggests that they are cytostatic agents. Cell proliferation inhibitors can also be identified in this manner. Specifically, when the measured level of cell proliferation in the presence of the candidate compound is measured according to the method described above, it can be compared with the level of cell proliferation in the absence of the candidate compound. Reduction of cell proliferation levels in the presence of candidate compounds suggests that they are cytostatic inhibitors.

본 발명의 미세기관 배양물을 사용할 수 있는 다른 방법으로는, 소정 기관에 존재하는 1종 이상의 세포 분화를 유도 또는 억제하는 제제, 또는 특정의 분화 상태를 유지(탈분화 방지)하는 제제를 동정하는 방법이 있다. 이 방법은 당해 기관으로부터 미세기관 체외이식편을 제조하는 단계를 포함하며, 이 때 체외이식편을 구성하는 세포 집단은 하기 기술되는 바와 같은 상기 기관의 미세구조, 약 1.5mm-1이상의 알레프를 보유하고, 분화하는 능력을 보유하거나 또는 분화 상태로서 탈분화하는 능력을 보유한 적어도 하나의 세포를 포함한다. 배양 상태가 된 즉시 세포 집단은 후보 화합물과 접촉시키고 이 화합물의 존재하에 세포 분화 레벨을 측정한다. 후보 화합물의 존재하에 측정된 세포 분화 레벨을 후보 화합물의 부재하에 측정된세포 분화 레벨과 비교한다. 후보 화합물의 존재하에 나타나는 세포 분화 레벨의 증가는 세포분화제임을 시사하는 것이다. 세포 분화 억제제도 이와 같은 방식으로 동정할 수 있다. 구체적으로, 후보 화합물의 존재하에 측정된 세포 분화 레벨을 전술한 방법에 따라 측정한 경우, 후보 화합물의 부재하에 측정된 세포 분화 레벨과 비교할 수 있다. 후보 화합물의 존재하에 세포 분화 레벨의 감소는 후보 화합물이 세포 분화 억제제임을 시사하는 것이다.Other methods that can use the micro-organ culture of the present invention include a method for identifying an agent that induces or inhibits one or more cell differentiation present in a given organ, or an agent that maintains a specific state of differentiation (prevents dedifferentiation). There is this. The method includes preparing a micro-organ explant from said organ, wherein the cell populations that make up the explant retain the microstructure of the organ, at least about 1.5 mm −1 allele, as described below, At least one cell that retains the ability to differentiate or has the ability to dedifferentiate as a differentiated state. Upon incubation the cell population is contacted with the candidate compound and the cell differentiation level is measured in the presence of the compound. The level of cell differentiation measured in the presence of the candidate compound is compared with the level of cell differentiation measured in the absence of the candidate compound. Increasing the level of cell differentiation in the presence of candidate compounds suggests that it is a cell differentiation agent. Inhibitors of cell differentiation can also be identified in this manner. Specifically, when the cell differentiation level measured in the presence of the candidate compound is measured according to the method described above, it can be compared with the cell differentiation level measured in the absence of the candidate compound. Reduction of cell differentiation levels in the presence of candidate compounds suggests that the candidate compounds are inhibitors of cell differentiation.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 기관으로부터 줄기 세포 또는 선조세포 집단을 동정 및 분리하는 방법을 제공한다. 이 방법은 일반적으로 기관으로부터 세포 집단의 체외이식편을 배양물 상태로 분리하는 단계를 포함한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 체외이식편은 (i) 체외이식편이 유래하는 기관의 미세구조를 배양물 상태에서 유지하는 능력, (ii) 적어도 약 1.55mm-1이상의 표면적 대 부피 지수(알레프), 및 (iii) 증식능이 있는 적어도 하나의 선조세포 또는 줄기세포를 특징으로 한다. 이 체외이식편을 선조 세포 또는 줄기 세포의 증식을 유도하는 제제, 예컨대 성장 인자 또는 다른 유사분열인자와 접촉시켜 체외이식편에 존재하는 분리된 세포 집단을 증폭시킨다. 그 다음, 체외이식편으로부터 증폭된 선조 세포를 분리할 수 있다. 이와 같은 체외이식편의 2차 집단은 이 집단의 증식 반응을 통해 확인할 수 있다. 다른 구체예로서, 선조세포/줄기세포는 외인성 제제를 첨가하지 않아도 배양물 중에서 자발적으로 증식할 것이다. 다른 구체예로서, 상기 외인성 제제에 대한 반응으로 증식하는 체외이식편 유래의 선조세포 또는 줄기세포의 분리는 예컨대 체외이식편에서 새로 발생하는 아체(bud)를 직접 기계식 분리하거나 체외이식편 전체 또는 일부를 용해시킨 뒤 증폭된 세포 집단을 분리하는 등의 방법으로 수행할 수 있다.In another aspect of the invention, the invention provides a method for identifying and isolating stem cell or progenitor cell populations from organs. The method generally comprises the step of separating the explants of the cell population from the organ in culture. As described herein, explants may comprise (i) the ability to maintain the microstructure of the organ from which the explants originate, (ii) a surface area to volume index (alep) of at least about 1.55 mm −1 , And (iii) at least one progenitor or stem cell with proliferative capacity. The explants are contacted with agents that induce proliferation of progenitor or stem cells, such as growth factors or other mitotic factors, to amplify the isolated cell population present in the explant. The amplified progenitor cells can then be isolated from the explant. Such secondary populations of explants can be identified through their proliferative response. In another embodiment, progenitor / stem cells will spontaneously proliferate in culture without the addition of exogenous agents. In another embodiment, isolation of progenitor or stem cells derived from explants that proliferate in response to the exogenous agent may be achieved by direct mechanical separation of newly occurring buds from the explant, or by dissolution of all or part of the explant. The amplified cell population can then be isolated, for example.

본 발명의 미세기관 배양물을 사용할 수 있는 또 다른 방법으로는 수용 피검체의 상처 치유를 촉진시키는 방법이 있다. 이 방법은 공여 피검체로부터 적어도 약 1.5mm-1이상의 알레프를 보유하는 세포 집단을 분리한 뒤 이 세포 집단을 수용 피검체의 상처에 적용하는 것을 포함한다. 공여 피검체와 수용 피검체는 동종이거나 이종일 수 있다. 일 구체예에서, 세포가 분리되는 조직은 피부이고 수용 피검체의 상처는 궤양, 예컨대 당뇨병 관련 궤양인 것이다.Another method by which the micro-organ culture of the present invention can be used is a method for promoting wound healing of a recipient subject. The method includes separating a population of cells bearing at least about 1.5 mm −1 or more allele from the donor subject and then applying the population of cells to a wound in the recipient subject. The donor subject and the recipient subject may be allogeneic or heterologous. In one embodiment, the tissue from which the cells are isolated is the skin and the wound of the recipient subject is an ulcer, such as a diabetes related ulcer.

본 발명의 실시에는 별다른 기재가 없는 한 통상적인 세포 생물학, 세포 배양, 분자 생물학, 돌연변이 생물학, 미생물학, 재조합 DNA 및 면역학의 방법들이 사용될 것이며, 이는 당업자라면 실시가능한 것이다. 이와 같은 방법들은 문헌에 상세히 설명되어 있다. 그 예로서 다음과 같은 문헌을 참조할 수 있다: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., ed. by Sambrook, Fritsch and Maniatis(Cold Spring Harbor Laboratory Press: 1989); DNA Cloning, Volumes I and II(D.N.Glover ed., 1985); Oligonucleotide Synthesis(M.J.Gait ed., 1984); Mullis et al. 미국 특허 제4,683,195호; Nucleic Acid Hybridization(B.D.Hames & S.J.Higgins eds. 1984); Transcription And Translation(B.D.Hames & S.J.Higgins eds. 1984); Culture of Animal Cells(R.I.Freshney, Alan R. Liss, Inc., N.Y.);Gene Trasfer Vectors for Mammalian Cells(J.H.Miller and M.P.Calos eds., 1987, Cold Spring Harbor Laboratory); Methods in Enzymology, Vols. 154 and 155 (Wu et al. eds.), Immunochemical Methods in Cell And Molecular Biology(Mayer and Walker, eds., Academic Press, London, 1987); and Handbook of Experimental Imunology, Volumes I-IV(D.M.Weir and C.C.Blackwell, eds., 1986).The practice of the present invention will employ methods of conventional cell biology, cell culture, molecular biology, mutation biology, microbiology, recombinant DNA and immunology, unless otherwise noted, which may be practiced by those skilled in the art. Such methods are described in detail in the literature. See, for example, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Ed. by Sambrook, Fritsch and Maniatis (Cold Spring Harbor Laboratory Press: 1989); DNA Cloning, Volumes I and II (D.N. Glover ed., 1985); Oligonucleotide Synthesis (M. J. Gait ed., 1984); Mullis et al. US Patent No. 4,683,195; Nucleic Acid Hybridization (B.D. Hames & S. J. Higgins eds. 1984); Transcription And Translation (B.D. Hames & S. J. Higgins eds. 1984); Culture of Animal Cells (R. I. Freshney, Alan R. Liss, Inc., N. Y.); Gene Trasfer Vectors for Mammalian Cells (J. H. Miller and M. P. Calos eds., 1987, Cold Spring Harbor Laboratory); Methods in Enzymology, Vols. 154 and 155 (Wu et al. Eds.), Immunochemical Methods in Cell And Molecular Biology (Mayer and Walker, eds., Academic Press, London, 1987); and Handbook of Experimental Imunology, Volumes I-IV (D.M. Weir and C.C. Blackwell, eds., 1986).

본 발명의 다른 특징과 장점은 하기 상세한 설명과 특허청구범위로부터 분명하게 알 수 있을 것이다.Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description and claims.

개괄적으로 기재된 본 발명은 지금부터, 본 발명의 특정 측면 및 양태를 단지 설명할 목적으로 포함되고 본 발명을 제한하고자는 하는 것이 아닌 하기의 실시예를 참조로 용이하게 이해될 것이다.The invention, which has been outlined, will now be readily understood by reference to the following examples, which are included for the purpose of merely describing certain aspects and aspects of the invention and are not intended to limit the invention.

성인 사람 피부, 마우스, 기니아 피그 및 래트 피부를 포함하는 동물 기원의 미세기관 배양물을 분리하고 21일 이하동안 배양하여 성장시킨다. 그러나, 21일을 초과하는 배양 기간을 유지하는 것은 본 발명의 범위내에 있다.Micro-organ cultures of animal origin, including adult human skin, mouse, guinea pig and rat skin, are isolated and grown by incubating for up to 21 days. However, it is within the scope of the present invention to maintain culture periods in excess of 21 days.

추가로, 광범위한 동물로부터 미세기관 배양물을 형성하는 것은 본 발명의 범위내에 있다. 다양한 동물은 단지 예시적인 것이고 하기에 제공된 샘플에 제한되지 않는다.In addition, it is within the scope of the present invention to form micro-organ cultures from a wide range of animals. Various animals are merely exemplary and are not limited to the samples provided below.

첨부된 실시예에서 기재된 바와 같이, 미세기관 배양물은 피부로부터 또한 포유동물 췌장, 간, 신장, 십이지장, 식도 및 방광을 포함하는 기관으로부터 제조된다. 유사하게, 포유동물 각막, 신장, 유방 조직 및 다양한 내장 유래의 조직 뿐만 아니라 장 및 결장과 같은 식도 기원의 상피의 미세기관 배양물은 또한 본 발명의 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 실질적으로, 체내의 식도/간질 구조를 포함하는 임의의 부위로부터 미세기관 배양물을 분리하고 유지시키는 것은 본 발명의범위내에 있다.As described in the accompanying examples, micro-organ cultures are prepared from the skin and from organs including the mammalian pancreas, liver, kidney, duodenum, esophagus and bladder. Similarly, micro-organ cultures of epithelial origin of esophageal origin such as mammalian cornea, kidney, breast tissue and tissues of various intestines, as well as intestines and colon can also be prepared using the methods of the invention. Indeed, it is within the scope of the present invention to separate and maintain micro-organ cultures from any site that includes the esophagus / epileptic structures in the body.

상기에도 불구하고, 피검체 미세기관 배양 기술은 특정 림프 조직, 예를 들어, 흉선 및 비장 체외이식편와 같은 식도/간질 구조를 갖지 않는 조직 기원의 장기 배양에서 조직 체외이식편을 보존하는데 사용되어 왔다.Notwithstanding the above, subject micro-organ culture techniques have been used to preserve tissue explants in organ cultures of tissue origin that do not have specific lymphoid tissues, such as thymus and splenic explants, which do not have an esophageal / epileptic structure.

실시예 IExample I

표피의 미세기관 배양물의 제조Preparation of Epidermal Micro-Organ Cultures

신선한 피부를 수술 후 수득하고 하부 지방 조직으로부터 세정하고 조직 절단기 또는 기타 적합한 절단 수단을 사용하여 0.4 x 5cm 플랩으로 절단하고 이어서 최종 조직 절편의 차원이 폭이 4mm이고 두께가 0.3mm이 되도록 멸균 조건하에서 300㎛ 분획으로 가로로 절단한다(도 1 참조). 이들 마이크로그랜스를 1일 내지 8일 기간동안 12rpm에서 일정하게 진탕시키면서 37℃에서 5% CO2하에, 무혈청하에 DMEM 400㎕중의 24웰 미량평판중에 놓는다. 20개의 미세 체외이식편을 웰당 성장시킨다.Fresh skin is obtained postoperatively and washed from the lower adipose tissue and cut into 0.4 x 5 cm flaps using a tissue cutter or other suitable cutting means and then under sterile conditions so that the dimensions of the final tissue sections are 4 mm wide and 0.3 mm thick. Cut horizontally into 300 μm fractions (see FIG. 1). These micrograndes are placed in 24-well microplates in 400 μl of DMEM under 5% CO 2 at 37 ° C. with constant shaking at 12 rpm for a 1-8 day period. 20 micro explants are grown per well.

실시예 IIExample II

마우스, 기니아 피그 및 사람 표피 미세기관 배양물의 증식 측정Proliferation Measurement of Mouse, Guinea Pig, and Human Epidermal Micro-Organ Cultures

미세기관 배양물을 실시예 I에 따라 제조하고 세포 증식은 하기와 같이 DNA 합성 양을 분석하여 측정한다. 마우스 피부 및 기니아 피그 피부를 2일동안 성장시키고 사람 피부를 4일동안 성장시킨 후, BrdU를 배지에 최종 농도가 3시간동안 100μM이 되도록 배지에 첨가함에 이어서 4% 포름알데하이드중에서 세포를 고정화시킨다. 고정화 후, 배양물을 염소 항-BrdU 항체에 이어서 항 염소 FICT 표지된 IgG로 염색한다. 조직학적 제제는 하기의 고정화에서 4% 포름알데하이드중에 매립시키고 3㎛의 조각로 절단하고 메틸렌 블루로 염색시킨다.Micro-organ cultures are prepared according to Example I and cell proliferation is determined by analyzing the amount of DNA synthesis as follows. After growing mouse skin and guinea pig skin for 2 days and human skin for 4 days, BrdU is added to the medium so that the final concentration is 100 μM for 3 hours followed by immobilization of cells in 4% formaldehyde. After immobilization, the cultures are stained with goat anti-BrdU antibody followed by anti goat FICT labeled IgG. Histological preparations are embedded in 4% formaldehyde in the following immobilization, cut into 3 μm pieces and stained with methylene blue.

배양한지 2일 내지 4일 후에 시험관내에서 DNA를 합성할 수 있는 세포 분획이 생체내에서 관찰되는 값과 비교하여 10배까지 증가하였고 이후에, DNA 합성 속도는 점진적으로 감소되었지만 배양물내에서 10일 이하 동안 높게 유지되었다(도 2, 3 및 4A 내지 4D 참조). 심지어 배양 6일째에, 세포는 안정한 상태의 증식 및 분화를 유지하여 조직 구조가 보존되었다[도 5A 내지 5C 참조].Two to four days after incubation, the cell fraction capable of synthesizing DNA in vitro increased up to 10-fold compared to the value observed in vivo, after which the rate of DNA synthesis was gradually reduced but 10 days in culture. High during the following (see FIGS. 2, 3 and 4A-4D). Even on day 6 of cultivation, cells maintained a steady state of proliferation and differentiation to preserve tissue structure (see FIGS. 5A-5C).

실시예 IIIExample III

미세기관 배양물내 다양한 크기의 세포 증식Proliferation of Cells of Various Sizes in Micro-Organ Cultures

기니아 피그 미세기관은 실시예 I에 따라 제조한다. 폭이 4mm인 전체 두께 피부 스트립을, 두께가 300, 450, 600, 700, 900, 1200 및 3000㎛인 조각을 포함하는 다양한 두께의 체외이식편으로 절단한다. 이들 조각은 각각 2일동안 무혈청 배지를 포함하는 웰에 각각 첨가한다. BrdU는 최종 농도 100μM에서 종결하기전에 4시간동안 첨가한다. 체외이식편을 이어서 4% 포름알데하이드중에서 고정화하고 BrdU에 대한 염소 항체로 염색시킴에 이어서 항 염소 IgG FITC 표지된 2차 항체 제제로 염색시킨다. 당해 실험의 결과는 도 6에서 설명한다. 세포/유니트 조직의수의 함수로서 BrdU 병입양은 체외이식편의 두께가 증가함으로써 상당히 감소한다.Guinea pig micro-organs are prepared according to Example I. The full thickness skin strips, 4 mm wide, are cut into explants of varying thickness, including pieces 300, 450, 600, 700, 900, 1200 and 3000 μm thick. These pieces are each added to wells containing serum-free medium for 2 days each. BrdU is added for 4 hours before terminating at a final concentration of 100 μM. The explants are then immobilized in 4% formaldehyde and stained with goat antibodies against BrdU followed by anti goat IgG FITC labeled secondary antibody preparations. The result of this experiment is demonstrated in FIG. BrdU infusion as a function of the number of cells / unit tissues is significantly reduced by increasing the thickness of the explant.

실시예 IVExample IV

췌장 미세기관 배양물의 제조 및 세포 증식의 측정Preparation of Pancreatic Micro-Organ Cultures and Measurement of Cell Proliferation

기니아 피그 췌장을 제거함에 이어서 두께가 300㎛이고 폭이 4mm이고 깊이가 2mm인 절편으로 적합한 조직 절단기를 사용하여 췌장 미세구조가 유지되는 방식으로 절단한다. 미세 체외이식편은 2 내지 18일의 여러 기간동안 배양물에서 성장시킨다. 7개의 미세기관을 12rpm의 일정한 진탕하에 37℃에서 5% CO2하에 무혈청 DMEM 150㎕중에서 플레이트의 96웰 각각에 부가한다. BrdU를 최종 농도 100μM에서 종료하기 3시간 전에 첨가하고 이어서 체외이식편을 4% 포름알데하이드중에 고정화시키고 BrdU에 대한 염소 항체로 염색시킴에 이어서 항 염소 FITC 표지된 IgG로 염색시킨다. 도 7A 내지 7B는 췌장 유래된 미세기관내의 세포가 활성적으로 증식하고 있음을 도시한다.Following removal of the guinea pig pancreas, sections of 300 μm thick, 4 mm wide and 2 mm deep are cut in such a way that the pancreatic microstructure is maintained using a suitable tissue cutter. Micro explants are grown in culture for several periods of 2 to 18 days. Seven micro-organs are added to each of the 96 wells of the plate in 150 μl serum-free DMEM under 5% CO 2 at 37 ° C. under constant shaking at 12 rpm. BrdU is added 3 hours before termination at a final concentration of 100 μM and the explants are then immobilized in 4% formaldehyde and stained with goat antibodies against BrdU followed by staining with anti goat FITC labeled IgG. 7A-7B show that cells in the pancreas-derived microorganisms are actively proliferating.

실시예 VExample V

췌장 미세기관 배양물의 제조 및 배양 배지로의 인슐린 분비의 측정Preparation of Pancreatic Micro-Organ Cultures and Measurement of Insulin Secretion into Culture Media

성체의 피그 췌장 미세기관 배양물은 피부에 대한 이전의 실시예에서와 같이 제조한다. 췌장을 제거하고 가위로 2mm의 적당한 길이로 절단하고 두께가 300㎛이고 폭이 4mm인 절편으로 조각낸다. 미세기관 배양물을 무혈청 배지에서 14일동안성장시킨다. 2일 마다, 배지를 제거하고 신선한 배지를 첨가한다. 수거된 배지는 표준 방사선면역분석 방법을 사용하여 인슐린 함량에 대해 분석한다.Adult pig pancreatic micro-organ cultures are prepared as in the previous examples for skin. The pancreas is removed and cut with scissors to a suitable length of 2 mm and sliced into sections 300 mm thick and 4 mm wide. Micro-organ cultures are grown for 14 days in serum-free medium. Every two days, the medium is removed and fresh medium is added. The harvested media is analyzed for insulin content using standard radioimmunoassay methods.

실시예 VIExample VI

피그 췌장 미세기관의 이종 피검체로의 이식Transplantation of Pig Pancreatic Micro-organs into Heterologous Subjects

성체의 피그 췌장 미세기관 배양물은 피부에 대한 이전의 실시예에서와 같이 제조한다. 췌장을 제거하고 가위로 2mm의 적당한 길이로 절단하고 두께가 300㎛이고 폭이 4mm인 절편으로 조각낸다. 이어서 미세기관 배양물을 무혈청 배지에서 0 내지 5일의 상이한 시점동안 성장시키고 배양한 후, 췌장 미세기관을 배양물로부터 제거하고 래트 숙주의 내장 및 산분비 중배엽 둘다로 이식한다. 미세기관은 1개월 이상 생체내 생존하고 널리 혈관화된다. 생체내 3일, 5일, 7일 및 14일 후, 광범위한 세포 증식을 검출할 수 있다. 더욱이, 양성 인슐린 염색이 이식 후, 4일, 7일 및 30일 후에 생체내에서 관찰된다.Adult pig pancreatic micro-organ cultures are prepared as in the previous examples for skin. The pancreas is removed and cut with scissors to a suitable length of 2 mm and sliced into sections 300 mm thick and 4 mm wide. The micro-organ cultures are then grown and incubated in serum-free medium for 0-5 days at different time points, then the pancreatic micro-organs are removed from the culture and transplanted into both the visceral and acid secreted mesoderm of the rat host. Micro-organs survive in vivo for more than 1 month and are widely vascularized. After 3 days, 5 days, 7 days and 14 days in vivo, extensive cell proliferation can be detected. Moreover, positive insulin staining is observed in vivo 4, 7 and 30 days after transplantation.

실시예 VIIExample VII

간, 신장, 십이지장, 식도 및 방광 미세기관 배양물의 제조 및 미세기관 배양물에서 세포 증식의 측정Preparation of liver, kidney, duodenum, esophagus and bladder micro-organ cultures and measurement of cell proliferation in micro-organ cultures

여러 상피 조직 함유 기관으로부터의 기니아 피그 미세기관 배양물은 피부에 대한 이전의 실시예에서와 같이 제조한다. 기관을 제거하고 가위로 2mm의 적당한 폭, 3mm의 길이로 절단하고 300㎛의 두께의 절편으로 조각낸다. 미소 배양물을 무혈청 배지에서 3일, 4일 및 6일동안 배양한다. 실험을 종료하기 12시간 전에,3H-티미딘을 체외이식편의 배양물에 첨가한다. 종료시에, 조직을 고정화하고 여러번 세정하고 섬광 계수기로 계수한다. 당해 실험의 결과는 도 9에 도시되어 있다. 도 9에서 나타낸 바와 같이, 모든 조직은 활성적인 증식을 나타내고3H-티미딘의 흡수에 의해 결정되는 바와 같이 6일동안 계속된다.Guinea pig micro-organ cultures from various epithelial tissue containing organs are prepared as in the previous examples for skin. The trachea is removed and cut with scissors to a suitable width of 2 mm, a length of 3 mm and cut into sections of 300 μm thickness. Microcultures are incubated for 3 days, 4 days and 6 days in serum free medium. 12 hours before the end of the experiment, 3 H-thymidine is added to the culture of the explant. At the end, the tissue is immobilized, washed several times and counted with a scintillation counter. The results of this experiment are shown in FIG. As shown in FIG. 9, all tissues show active proliferation and continue for 6 days as determined by uptake of 3 H-thymidine.

실시예 VIIIExample VIII

미세기관 배양물에서 모발 난포의 증식Proliferation of Hair Follicles in Micro-organ Cultures

피부 미세기관 배양물은 실시예 I에 따라 제조하고 2일동안 배양한다. BrdU를 배양 종료 3시간 전에 첨가한다. 세포를 4% 포름알데하이드중에 고정화시키고 염소 항 BrdU 항체에 이어서 항 염소 FITC 표지된 IgG로 염색한다. 정상적인 주변 여건하에서 생체내에 존재하는 온전한 모발 난포는 정확하게 조절되는 배양 조건하에서 유지할 수 있고 혈정 또는 임의의 기타 외인성 인자를 첨가할 필요가 없다. 이들 미세기관에서 모발 난포 세포는 대다수의 모발 난포 세포가 BrdU를 병입함에 의해 지적되는 바와 같이 본 발명의 방법의 조건하에서 몇일동안 왕성하게 증식하는 것으로 밝혀졌다[도 10A 내지 10C). 미세기관 기니아 피그 배양물의 시간 제로에서 및 2주 후에 모간의 크기 분포는 도 11에 도시되어 있다. 2일마다 배지를 교환하다. 모간 크기는 임의대로 소형, 중형 및 대형으로 분류한다. 배양 9일 후에, 명백하게 크기 분포가 전환되어 소형 모발의 %가 64%에서 28%로 감소된 반면배양 초기에 존재하지 않았던 대형 줄기가 줄기 집단의 30%를 차지하였다.Skin micro-organ cultures are prepared according to Example I and incubated for 2 days. BrdU is added 3 hours before the end of the culture. Cells are immobilized in 4% formaldehyde and stained with goat anti BrdU antibody followed by anti goat FITC labeled IgG. Intact hair follicles present in vivo under normal ambient conditions can be maintained under precisely controlled culture conditions and there is no need to add blood serum or any other exogenous factor. Hair follicle cells in these microorgans were found to proliferate vigorously for several days under the conditions of the method of the present invention as indicated by the majority of hair follicle cells incorporating BrdU (FIGS. 10A-10C). The size distribution of the hair shaft at time zero and after two weeks of the micro-organ guinea pig culture is shown in FIG. 11. Change the medium every two days. Hair shaft size is arbitrarily divided into small, medium and large. After 9 days of culture, the size distribution apparently shifted, reducing the percentage of small hair from 64% to 28%, while the large stems that were not present at the beginning of the culture accounted for 30% of the stem population.

실시예 IXExample IX

세포 증식에 대한 후보 화합물의 효과를 측정하기 위한 분석 준비Assay Preparation to Measure the Effect of Candidate Compounds on Cell Proliferation

배양물은 실시예 I에 기재된 바와 유사한 성장 조건에서 합성 배지에서 제조하고 유지한다. 대조군 샘플은 면역조직화학에 의해 분석하여 미세기관 배양물이 생체내에서 발생하는 것과 유사하는 방식으로 유지됨을 결정한다.Cultures are prepared and maintained in synthetic medium under growth conditions similar to those described in Example I. Control samples are analyzed by immunohistochemistry to determine that micro-organ cultures are maintained in a manner similar to that occurring in vivo.

피부 미소 배양물의 2중 샘플을 2.5ng/ml의 TGF-β로 처리한다. BrdU 표지된 세포/체외이식편의 수의 정량적인 분석은 실시예 II에 따라 수행한다. 90% 초과의 DNA 합성의 억제가 대조군과 비교하여 TGF-β의 존재하에 관찰된다(도 12).Two samples of skin microcultures are treated with 2.5 ng / ml TGF-β. Quantitative analysis of the number of BrdU labeled cells / explants is performed according to Example II. Inhibition of greater than 90% DNA synthesis is observed in the presence of TGF-β as compared to the control (FIG. 12).

실시예 XExample X

만성 비치유 피부 궤양의 치유를 촉진시키는 방법How to promote the healing of chronic non-oil skin ulcers

본 방법에 따라, 정상적인 비관여 피부 이식체의 적은 면적을 환자로부터 제거하고 두꺼운 폭이 4mm이고 두께가 0.3mm인 미소 체외이식편을 실시예 I에 기재된 바와 같이 제조한다. 그러나, 당해 제제는, 0.3mm의 조각으로 절단이 고의로 불완전하여 일편의 절편이 도 13에 지적된 바와 같이 함께 유지되고 있고 상단 상피 층은 간질층을 포함하고 있다는 점에서 실시예 I와는 상이하다. 이식체의 디자인은 영양물이 모든 세포에 도달할 수 있지만 조직 조각이 조작 가능한 포맷으로 유지될 수 있도록 지향된다. 환자의 상처를 세정하고 주변 피부 가장자리를 제거한다.이어서 피부가 없는 영역은 미소 체외이식편으로 덮고 이는 비 절편된 가장 자리가 상향되고 반대 절편 조각이 상처내 유체내에 매달리도록 상처에 위치한다. 충분한 미소 체외이식편을 제조하여 모든 상처 영역을 실질적으로 덮는다. 이어서 처리된 영역을 적합한 드레싱으로 덮고 치유되도록 방치한다.According to the method, a small area of normal uninvolved skin grafts is removed from the patient and a microvitrograft of 4 mm thick and 0.3 mm thick is prepared as described in Example I. However, this formulation differs from Example I in that the cut is deliberately incomplete with a 0.3 mm piece so that one piece is held together as indicated in FIG. 13 and the upper epithelial layer comprises an interstitial layer. The design of the implant is oriented so that the nutrients can reach all the cells but the tissue fragments remain in an operable format. The patient's wound is cleaned and the surrounding skin edges are removed. The area without the skin is then covered with a micro explant, which is placed in the wound so that the non-segmented edge is up and the opposing piece is suspended in the intravenous fluid. Sufficient microexplants are prepared to substantially cover all wound areas. The treated area is then covered with a suitable dressing and left to heal.

실시예 XIExample XI

생체내 모발 난포의 증식Proliferation of hair follicles in vivo

피부의 1cm2영역이 마우스로부터 제거되고 불완전하게 미세 절편되어 전체 피부 영역의 각질이 상기된 바와 같이 잔류하는 생체내 동물 실험을 수행한다. 미세기관을 봉합된 마우스내 본래 위치로 재이식하고 치유되도록 방치한다. 이식체는 생존 상태를 유지하고 동물 조직으로 병입되고 신규 모간이 배양한지 1 내지 2주 후에 이식체로부터 성장한다(도 14 참조).In vivo animal experiments are performed in which 1 cm 2 area of skin is removed from the mouse and incompletely microsectioned leaving keratin of the entire skin area as described above. The micro-organs are replanted to their original position in the sutured mouse and left to heal. The grafts remain viable, feed into animal tissue and grow from the graft 1-2 weeks after the new hair shaft has been cultured (see FIG. 14).

실시예 XIIExample XII

사람 췌장 피부 미세기관 배양물Human Pancreatic Skin Micro-Organ Cultures

82세 노년 환자 기원의 분할 두께의 건선성 피부를 피부절단기를 사용한 해부후 수득한다. 이어서 피부를 0.5 x 5cm 플랩으로 절단하고 이어서 이것은 조직 절단기 또는 기타 적합한 절단 장치를 사용하여 300㎛의 절편으로 가로로 절단한다. 이들 미세기관 절편을 1 내지 14일동안 일정한 진탕하에 37℃에서 5% CO2하에무혈청 DMEM하에 미량평판에 부가한다. 몇몇 경우에, 성장 인자를 배양 배지에 첨가한다. 배지를 2일 마다 갈아준다. 사람 건선성 피부를 미세기관 배양물로서 광범위하게 증식시킨다.Split-thickness psoriasis skin of 82-year-old elderly patients is obtained after dissection using a skin cutter. The skin is then cut into 0.5 × 5 cm flaps which are then laterally cut into sections of 300 μm using a tissue cutter or other suitable cutting device. These micro-organ sections are added to microplates in serum-free DMEM under 5% CO 2 at 37 ° C. under constant shaking for 1-14 days. In some cases, growth factors are added to the culture medium. Change the badge every two days. Human psoriasis skin grows extensively as micro-organ cultures.

실시예 XIIIExample XIII

간염 바이러스로 감염된 간 미세기관 배양물Liver micro-organ cultures infected with hepatitis virus

사람, 래트, 마우스 및 기니아 피그 간을 절단하고 미세기관 배양물로서 실시예 VII에서 기재한 바와 같이 배양한다. 이들 미세기관 배양물중의 활성 증식을 본원에 기재된 바와 같은 BrdU 병입을 사용하여 검출한다. 이들 미세기관 배양물에서 간세포는 배양한지 14일 이상 후에 우레아(Sigma Chemical, 우레아 검출 키트) 및 알부민 생산(ELISA)에 대한 분석에 의해 측정된 바와 같이 기능적인 것으로 결정되었다.Human, rat, mouse and guinea pig livers are cut and cultured as described in Example VII as micro-organ cultures. Active proliferation in these micro-organ cultures is detected using BrdU incorporation as described herein. Hepatocytes in these micro-organ cultures were determined to be functional as measured by assays for urea (Sigma Chemical, Urea Detection Kit) and albumin production (ELISA) at least 14 days after culture.

상기 제조된 사람 간 미세기관 배양물을 B형 간염 바이러스 및 C 형 간염 바이러스에 대해 양성인 환자 기원의 혈청과 항온처리한다. 24시간 후에, 배지를 제거하고 10%의 정상적인 태아 소 혈청(FCS)의 존재 및 부재하에 신선한 DMEM을 첨가한다. 2일 마다, 배양 배지를 신선한 배지로 교환하고 조건화된 배지를 바이러스 단백질 HB에 대한 항체를 사용하여 바이러스 입자에 대해 시험한다. 상당한 수의 바이러스 입자의 증가는 FCS의 존재하에 당해 미세기관 배양물에서 4일 후 검출된다.Human liver micro-organ cultures prepared above are incubated with serum of patient origin positive for hepatitis B virus and hepatitis C virus. After 24 hours, the medium is removed and fresh DMEM is added in the presence and absence of 10% normal fetal bovine serum (FCS). Every two days, the culture medium is exchanged with fresh medium and the conditioned medium is tested for viral particles using antibodies to viral protein HB. A significant number of viral particles is detected after 4 days in this micro-organ culture in the presence of FCS.

실시예 XIVExample XIV

흉선 및 비장 미세기관 배양물Thymus and Spleen Micro-Organ Cultures

흉선 및 비장 기원의 마우스 및 래트 미세기관 배양물은 필수적으로 피부에 대해 이전의 실시예에서와 같이 제조한다. 기관을 제거하고 가위로 폭이 2mm이고 길이가 3mm이 되도록 절단한다. 이어서, 이들 샘플을 적당한 조직 절단기를 사용하여 기관의 필수 미세구조를 보존하는 방식으로 대략적으로 300㎛의 두께를 갖는 체외이식편으로 조각낸다. 이어서 미세기관은 무혈청 배지에서 1, 3, 5 및 10일동안 배양한다. 이들 미세기관 배양물중에서의 활성 증식은 본원에 기재된 바와 같이 BrdU 병입을 사용하여 검출한다.Mouse and rat micro-organ cultures of thymus and spleen origin are prepared essentially as for the skin as in the previous examples. Remove the trachea and cut with scissors to 2 mm wide and 3 mm long. These samples are then sliced into explants having a thickness of approximately 300 μm using a suitable tissue cutter in a manner that preserves the essential microstructure of the trachea. The microorgans are then incubated for 1, 3, 5 and 10 days in serum free medium. Active proliferation in these micro-organ cultures is detected using BrdU incorporation as described herein.

실시예 XVExample XV

골수 미세기관 배양물Bone Marrow Organelle Culture

골수 기원의 미세기관 배양물은 래트 및 마우스의 대퇴부로부터 온전하게 골수를 주의깊게 제거하여 제조한다. 당해 생체외이식편에서 골수의 직경은 단지 약 1 내지 2mm이기 때문에, 골수는 직접 조직 절단기를 사용하여 두께가 300㎛인 미세기관 체외이식편으로 조각낸다. 당해 방법은 골수의 미세구조가 보존되는 동시에 장기 배양에 따르는 표면/부피 지수를 유지하도록 보장한다. 이들 미세기관 배양물에서 골수 세포의 활성 증식은 본원에 기재한 바와 같이 BrdU 병입을 사용하여 검출한다.Micro-organ cultures of bone marrow origin are prepared by carefully removing the bone marrow intact from the thighs of rats and mice. Since the diameter of the bone marrow in the explant is only about 1 to 2 mm, the bone marrow is sliced into a micro-organ explant with a thickness of 300 μm using a direct tissue cutter. The method ensures that the microstructure of the bone marrow is preserved while maintaining the surface / volume index following long term culture. Active proliferation of bone marrow cells in these micro-organ cultures is detected using BrdU incorporation as described herein.

실시예 XVIExample XVI

유전자 생성물의 피부 미세기관 배양물로의 전달Delivery of Gene Products to Skin Micro-Organ Cultures

본 발명의 미세기관 배양물에 고유적인 높은 표면적 대 부피은 다양한 유전자 전달 기술을 위해 용이하게 접근할 수 있는 방법을 허용한다. 본 실시예에서, 미세기관 배양물은 전기 천공 및 리포펙션을 사용하여 외래 유전자로 형질감염시킨다. 미세기관 배양물은 동물에게 이식될 수 있고 약 30일 이상동안 생체내에서 생존하고 혈관화된다. 이것은 생체외 유전자 치료 프로토콜에서 조직의 MC 배양물을 사용하는 가능성을 입증한다. MC 배양물의 추가의 잇점은 체내의 한정된 위치로 이식될 수 있어 필요에 따라 후에 쉽게 제거될 수 있다. 이것은 세포가 이동할 수 있거나 정상 조직에서 상실되는 체내로의 세포 현탁액의 이식과는 대조적이다.The high surface area-to-volume inherent in the micro-organ cultures of the invention allows for an easily accessible method for various gene delivery techniques. In this example, micro-organ cultures are transfected with foreign genes using electroporation and lipofection. Micro-organ cultures can be implanted into animals and survive and vascularize in vivo for at least about 30 days. This demonstrates the possibility of using tissue MC culture in an ex vivo gene therapy protocol. An additional benefit of MC culture can be implanted into defined locations in the body so that it can be easily removed later as needed. This is in contrast to the implantation of cell suspensions into the body where cells can migrate or are lost in normal tissue.

기니아 피그 피부를 절개하고 폭이 2mm이고 두께가 300㎛인 절편으로 조각낸다. 피부를, 페니실린 및 스트렙토마이신을 제조업자의 추천된 농도로 함유하는 무혈청 듈베코 최소 필수 배지에서 미세기관으로서 배양한다. 37℃에서 및 5% CO2에서 1일 배양한 후, 피부 미세기관 배양물을, 항생제 없이 DMEM으로 세정하고 0.4cm 갭 1회용 전기 천공 큐벳에 빙상에서 배지 500㎕를 첨가한다.The guinea pig skin is incised and sliced into sections 2 mm wide and 300 μm thick. The skin is cultured as microorganisms in serum-free Dulbecco's minimal essential medium containing penicillin and streptomycin at the manufacturer's recommended concentrations. After 1 day incubation at 37 ° C. and 5% CO 2 , the skin micro-organ cultures are washed with DMEM without antibiotics and 500 μl of medium on ice is added to a 0.4 cm gap disposable electroporation cuvette.

지적된 리포터 유전자를 함유하는 플라스미드 DNA 10㎍을 나타낸 바와 같이 첨가한다(각각의 플라스미드는 β-갈락토시다제(대조군) 또는 루시퍼라제 리포터 유전자의 발현을 구동시키는 사이토메갈로바이러스 프로모터를 갖는다). 루시퍼라제 플라스미드 골격은 반딧불이 루시퍼라제 유전자의 프레임과 융합되는 pRC-CMV(Invitrogen)이다.10 μg of plasmid DNA containing the indicated reporter gene is added as shown (each plasmid has a cytomegalovirus promoter that drives the expression of β-galactosidase (control) or luciferase reporter gene). The luciferase plasmid backbone is pRC-CMV (Invitrogen) in which the firefly is fused with the frame of the luciferase gene.

샘플을 도 15에 나타낸 바와 같이 220mV 및 다양한 전기용량(고 = 900μF, 중 = 500μF, 저 = 250μF)에서 전기천공한다. NIH3T3을 바이오-래드 전기천공 장치로 250μF에서 처리한다. 이어서 샘플을 추가로 10% 태아 소 혈청, 페니실린, 스트렙토마이신 및 글루탐산을 함유하는 DMEM으로 24웰 배양 플레이트에서 2일동안 항온처리한다. 배지를 제거하고 샘플을 세포 배양 용해 시약(Promega) 약 700 ㎕중에 현탁시킨다. 조직 단편을 균질화하고 이어서 20㎕를 루시퍼라제 분석 시약(Promega) 100㎕에 첨가하고 팩카드 탑카운트로 3회 발광을 검출한다. 양성 대조군으로서, 75cm 배양 플라스크 기원의 NIH3T3 세포를 트립신 처리하고 동일하게 미세기관 배양물도 처리한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 중(500μF) 및 저(250μF) 전기용량 셋팅에서 상당한 루시퍼라제 활성이 검출된다. 비교를 위해, 유사한 양의 NIH3T3 불멸의 배양 세포를 250μF에서 동일한 플라스미드로 전기천공한다.Samples are electroporated at 220 mV and various capacitances (high = 900 μF, medium = 500 μF, low = 250 μF) as shown in FIG. 15. NIH3T3 is treated at 250 μF with a bio-rad electroporation device. Samples are then incubated for two days in 24-well culture plates with DMEM containing additional 10% fetal bovine serum, penicillin, streptomycin and glutamic acid. The medium is removed and the sample is suspended in about 700 μl of cell culture lysis reagent (Promega). Tissue fragments are homogenized and then 20 [mu] l is added to 100 [mu] l of Luciferase Assay Reagent (Promega) and luminescence is detected three times with a Packard top count. As a positive control, NIH3T3 cells from 75 cm culture flasks were trypsinized and the microorgan cultures were also treated the same. As shown in FIG. 15, significant luciferase activity is detected at medium (500 μF) and low (250 μF) capacitance settings. For comparison, similar amounts of NIH3T3 immortal culture cells are electroporated with the same plasmid at 250 μF.

또 다른 실험에서, 미세기관 체외이식편의 형질감염은 리포펙션에 의해 성취되고 이것은 전기천공보다 효율적인 것으로 관찰된다. 특히, 기니아 피그 피부, 신생 마우스 피부 및 래트 폐 기원의 미세기관 배양물은 루시퍼라제 리포터를 함유하는 플라스미드로 형질감염시킨다. 간략하게, 미세기관 배양물은 형질감염 1일 전에 1% 페니실린/스트렙토마이신 및 1% L-글루타민을 함유하는 DMEN중에서 5.5% CO2의 37℃에서 성장시킨다. 체외이식편을 웰당 20개의 체외이식편 및 400㎕의 배지를 함유한 24웰 플레이트상에 분주한다. 형질감염을 위해, 미세기관 배양물을 오프티멤으로 2회 세정하고 리포펙틴 10㎕(Gibco BRL) + DNA 2㎍ + 오프티멤을 각각의 웰에 최종 부피이 500㎕가 되도록 첨가한다. 오프티멤/리포펙틴/DNA 용액을 리포펙틴 제조업자의 지시에 따라 제조한다. 이어서 배양물을 5.5% CO2에서 37℃에서 5 내지 6시간동안 제조한다. 오프티멤/리포펙틴/DNA 배지를 이어서 1% 페니실린/스트렙토마이신, 1% L-글루타민 및 10% FCS를 함유한 DMEN 400㎕로 대체하고 배양물을 5.5% CO2에서 37℃에서 밤새 배양한다. 다음날 아침, 미세기관 배양물을 제거하고 1 X PBS로 2회 세척하고 수 작업 유리 분쇄기로 1 X 세포 배양 용해 완충액(Promega) 750㎕중에서 분쇄한다. 형질전화 유전자 기원의 루시퍼라제 활성을 루시퍼라제 분석 시스템(Promega)을 사용하여 검출하고 당해 결과는 도 18에 나타낸다.In another experiment, transfection of micro-organ explants is accomplished by lipofection, which is observed to be more efficient than electroporation. In particular, micro-organ cultures of guinea pig skin, newborn mouse skin, and rat lung origin are transfected with plasmids containing luciferase reporters. Briefly, micro-organ cultures are grown at 37 ° C. of 5.5% CO 2 in DMEN containing 1% penicillin / streptomycin and 1% L-glutamine one day before transfection. The explants are aliquoted onto a 24-well plate containing 20 explants and 400 μl of medium per well. For transfection, micro-organ cultures are washed twice with Optitime and 10 μl of Lipofectin (Gibco BRL) + 2 μg DNA + Optitime are added to each well to a final volume of 500 μl. Optimem / Lipofectin / DNA solutions are prepared according to the instructions of the lipofectin manufacturer. The culture is then prepared for 5-6 hours at 37 ° C. in 5.5% CO 2 . Optimem / Lipofectin / DNA medium is then replaced with 400 μl of DMEN containing 1% penicillin / streptomycin, 1% L-glutamine and 10% FCS and the culture is incubated overnight at 37 ° C. in 5.5% CO 2 . The next morning, the micro-organ cultures are removed and washed twice with 1 × PBS and ground in 750 μL of 1 × cell culture lysis buffer (Promega) with a manual glass grinder. Luciferase activity of transgenic gene origin was detected using the Luciferase Assay System (Promega) and the results are shown in FIG. 18.

실시예 XVIIExample XVII

유전자 생성물의 미소간 배양물로의 전달Delivery of Gene Products to Microcultures

8주된 암컷 루위스 래트 기원의 폐 및 흉선을 절개하고 실시예 XV에 기재된 바와 같이 미세기관 배양으로 가공처리한다. 미세기관 배양물을 배양 웰에 가하고 37℃에서 항온처리하면서 5 내지 6시간동안 플라스미드 DNA 복합체를 암호화하는 양이온 지질/루시퍼라제로 형질감염시킨다. 양이온 지질/플라스미드 DNA 용액을 흡입하고 이어서 배양물을 2일동안 배지 + 10% 혈청에서 항온처리함에 이어서 루시퍼라제 리포터 유전자 발현(임의의 광 유니트로 표시함)에 대해 분석한다. 당해 실험의 결과는 도 16에 도시한다. 도 16에서 입증된 바와 같이, 폐는 당해 조건하에서 형질감염된 루시퍼라제 유전자를 발현하지만 흉선에서는 그렇지 않다. 예상된 바와 같이, 음성 대조군 β-갈락토시다제 형질감염된 폐 미세기관 배양물(10㎕의 양이온성 지질 농축물)은 광 발생(23 광 유니트)을 위한 기계 배경 근처에 있다.Lungs and thymus of 8 week-old female Ruwis rat origin are dissected and processed into micro-organ cultures as described in Example XV. Micro-organ cultures are added to the culture wells and transfected with cationic lipid / luciferase encoding the plasmid DNA complex for 5-6 hours while incubating at 37 ° C. The cationic lipid / plasmid DNA solution is aspirated and the culture is then incubated in medium + 10% serum for 2 days, followed by luciferase reporter gene expression (indicated by any optical unit). The result of this experiment is shown in FIG. As demonstrated in FIG. 16, the lung expresses the transfected luciferase gene under this condition but not in the thymus. As expected, the negative control β-galactosidase transfected lung micro-organ culture (10 μl of cationic lipid concentrate) is near the machine background for light generation (23 light units).

실시예 VIIIExample VIII

시험관내 모간 성장Hair growth in vitro

신생 마우스 피부를 수술 후 수득하고, 하부 지방 조직으로부터 세정하고 0.4 cm x 5cm 플랩으로 절단하고 이어서 조직 절단기 또는 기타 적합한 절단 장치를 사용하여 300㎛의 절편으로 가로로 절단한다. 미세기관을 혈청 부재하에 1 내지 14일동안 일정한 진탕하에 37℃에서 5% CO2하에 DMEM중에 미량평판에 부가한다. 특정 미세기관 생체외이식편은 배양 배지에 첨가되는 성장 인자, 예를 들어, FGF와 접촉시킨다. 배지는 2일 마다 교환한다.New mouse skin is obtained postoperatively, washed from the lower adipose tissue and cut into 0.4 cm x 5 cm flaps and then laterally cut into 300 μm sections using a tissue cutter or other suitable cutting device. Micro-organs are added to microplates in DMEM under 5% CO 2 at 37 ° C. under constant shaking for 1 to 14 days in the absence of serum. Certain micro-organ explants are contacted with growth factors such as FGF, which are added to the culture medium. The medium is changed every two days.

신생 "모발 부재" 피부는 MC 배양물에서 성장하는 경우, 모간을 생산하기 위해 유도될 수 있다. 1ng/ml의 EGF의 존재하에 3일동안 미세기관 배양물에서 성장한 30시간된 마우스 기원의 피부에 대한 마이크로그래프는 배양 초기에 성장되지 않는 생체외이식편에서 모간의 발육을 나타낸다.New “hair-free” skin can be induced to produce hair shafts when grown in MC culture. Micrographs of skin of 30-hour old mouse origin grown in micro-organ cultures for 3 days in the presence of 1 ng / ml EGF show hair shaft growth in ex vivo grafts that do not grow early in culture.

또 다른 세트의 실험에서, 휴지기 난포의 활성화가 관찰된다. 센카 마우스는 모발 난포 활성화 연구를 위해 유용한 모델을 제공하는데 그 이유는 당해 난포가 매우 동일 크기로 분포되어 있고 주기 단계가 널리 특징화되어 있기 때문이다. 센카 마우스는 항원 활성화를 위한 생체내 모델을 제공한다. 휴지기 난포로부터 클럽의 제거는 새로운 모발 형성을 유도할 수 있고 이의 첫 징조는 널리 특징화되어 있다. 성체의 센카 마우스 기원의 피부는 수술 후 수득하고 하부 지방 조직으로부터 제거하고 0.4 x 5 cm 플랩으로 절단하고 이어서 조직 절단기 또는 기타 적합한 절단 장치로 300㎕의 절편으로 가로로 절단한다. 미세기관을 1 내지 14일동안 일정한 진탕하에 37℃에서 5% CO2에서 혈청 부재하에 DMEM중의 미세 플레이트에 부가한다. 클럽 제거 또는 성장 인자 처리에 의해 유도되는지 간에 휴지기 난포의 활성화는 난포 줄기 세포의 증식에 의해 확대된다. 도 17은 티미딘 병입에 의해 검출되는 바와 같이 휴지기 생체외이식편의 활성화를 도시한다.In another set of experiments, activation of resting follicles is observed. Senka mice provide a useful model for the study of hair follicle activation because the follicles are distributed in the same size and the cycle steps are widely characterized. Senka mice provide an in vivo model for antigen activation. Removal of clubs from resting follicles can lead to new hair formation, the first signs of which are well characterized. Skin of adult Senka mouse origin is obtained after surgery and removed from the lower adipose tissue and cut into 0.4 x 5 cm flaps and then laterally cut into 300 μl sections with a tissue cutter or other suitable cutting device. The microorgans are added to the microplates in DMEM in the absence of serum at 5% CO 2 at 37 ° C. under constant shaking for 1-14 days. Activation of resting follicles, whether induced by club removal or growth factor treatment, is augmented by the proliferation of follicular stem cells. 17 depicts activation of resting ex vivo grafts as detected by thymidine incorporation.

실시예 IXXExample IXX

이식을 위한 췌장섬의 제조Preparation of Pancreatic Islets for Transplantation

다양한 포유동물 공급원으로부터 대량으로 섬 세포를 제조하기 위한 다양한 기술이 개발되었는데 그 이유는 이들이 확립된 당뇨병 I형을 치료하기 위해 잠재적으로 이식가능한 β세포 매쓰를 차지하기 때문이다. 2개의 주요 결점이 지금까지 나타났다. 베타 세포를 제조하기 위한 재현 신뢰 가능한 방법을 수득하기가 어려운 것으로 입증되었다. 부분적으로, 제1 이유 및 부분적으로 β세포 대부분이 정상 췌장에서 섬 세포 하부에 있는 간질로부터의 지지체를 요구한다는 사실에 기인한다. 췌장 기관을 생체외에 유지하는데 있어서 일련의 시도가 지금까지 성공적이지 못하였다. 본원에 기재된 MC 배양물의 기술을 사용하여 시험관내 마우스, 래트, 기니아 피그 및 피그 췌장의 미세기관 배양물을 합성 배양 배지내에 확립하는데에 성공을 거두었다.Various techniques have been developed for producing islet cells in large quantities from various mammalian sources because they occupy potentially implantable β cell masses to treat established diabetes type I. Two major drawbacks have so far emerged. It has proven difficult to obtain reproducible and reliable methods for preparing beta cells. In part due to the first reason and in part due to the fact that most β cells require support from the epilepsy underlying the islet cells in the normal pancreas. A series of attempts at maintaining pancreatic organs in vitro has not been successful until now. The techniques of the MC culture described herein have been successful in establishing micro-organ cultures of in vitro mice, rats, guinea pigs, and pig pancreas in synthetic culture media.

췌장 미세기관 배양물은 현재 1개월 이하의 기간동안 시험관내에서 성장시킨다. 배양물내에, 생체외이식편은 이의 조직 미세 구조를 유지하고 특정 세포 아집단은 BrdU 병입 및 표지에 의해 결정되는 바와 같이 활성적으로 증식한다. 추가로, 섬 세포는 시험관내 배양 1개월 후에도 인슐린을 배지로 분비한다.Pancreatic micro-organ cultures are currently grown in vitro for a period of up to one month. In culture, explants maintain their tissue microstructure and certain cell subpopulations proliferate actively as determined by BrdU incorporation and labeling. In addition, islet cells secrete insulin into the medium even after one month of in vitro culture.

피그 미세기관 췌장 배양물이 래트 숙주의 내장 및 산분비 중배엽 모두로 이식되는 이식 실험을 수행하였다. 생체외이식편은 몇일 내지 1개월 이하 생체내에서 다양한 기간동안 유지된다. 생체외이식편은 널리 혈관화되고 조직 숙주로 병입된다.Transplant experiments were performed in which the pig micro-organ pancreas cultures were transplanted into both visceral and acid-secreting mesoderm of the rat host. Ex vivo grafts are maintained for various periods of time in vivo up to several days. Explants are widely vascularized and bottled into tissue hosts.

실시예 XXExample XX

사람 건선성 피부 미세기관 배양물의 제조Preparation of Human Psoriasis Skin Micro-Organ Cultures

환자로부터 분할된 두께의 건선성 피부를 표피 절단기를 사용하여 해부 후 수득한다. 피부를 0.4cm x 5cm 플랩으로 절단하고 이어서 조직 절단기로 300㎛의 두께로 가로로 절단한다. 이들 미세기관 생체외이식편은 1일 내지 14일동안 37℃및 5% CO2에서 미량평판에서 DMEM(무혈청)에서 배양한다. 다양한 시점에서 미세기관 생체외이식편의 조사는 생체외이식편의 세포가 생존상태로 유지되고 증식함을 지적한다.Psoriasis skin of divided thickness from the patient is obtained after dissection using an epidermal cutter. The skin is cut into 0.4 cm x 5 cm flaps and then laterally cut to a thickness of 300 μm with a tissue cutter. These micro-organ explants are incubated in DMEM (serum free) in microplates at 37 ° C. and 5% CO 2 for 1-14 days. Examination of micro-organ explants at various time points indicates that the cells of the explants remain viable and proliferate.

상기 인용된 모든 참조문헌 및 공보는 본원에 참조로서 인용된다.All references and publications cited above are hereby incorporated by reference.

등가물Equivalent

당업자의 기술자는 통상의 실험, 본원에 기재된 특정 분석 및 시약에 대한 수많은 등가물을 사용할 수 있음을 인지하거나 확신할 수 있다. 당해 등가물은 본 발명의 범위내에 포함되는 것으로 고려되고 하기의 청구항에 의해 보호된다.One skilled in the art can recognize or be confident that numerous equivalents can be used for routine experiments, certain assays and reagents described herein. Such equivalents are considered to be within the scope of this invention and are protected by the following claims.

Claims (67)

세포 집단을 포함하고, 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물을 발현하는 유전자 변형된 미세기관 체외이식편으로서, 이 미세기관 체외이식편이 유래하는 기관 본래의 미세구조를 유지하면서 동시에 적당한 영양소와 가스는 미세기관 체외이식편의 세포 내로 확산시키고 세포 폐기물은 미세기관 체외이식편 밖으로 확산시켜, 미세기관 체외이식편 내 불충분한 영양소와 폐기물 축적에 따른 세포 독성 및 이에 수반되는 사멸을 최소화할 수 있도록 선택된 크기를 가지며, 상기 미세기관 체외이식편의 세포 집단 중 적어도 일부 세포가 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물을 발현하는 것이 특징인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.A genetically modified micro-organ explant comprising a cell population and expressing at least one or more recombinant gene products, wherein the appropriate nutrients and gases are maintained in vitro while maintaining the intrinsic microstructure of the organ from which the micro-organ explant is derived. The microorganism has a size selected to diffuse into the cells of the graft and the cell waste to diffuse out of the micro-organ explant, thereby minimizing the cytotoxicity and subsequent death of insufficient nutrients and waste in the micro-organ explant. A genetically modified micro-organ explant, characterized in that at least some cells of the cell population of the explant express at least one or more recombinant gene products. 제 1 항에 있어서, 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물이 재조합 단백질과 재조합 기능성 RNA 분자로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것이 특징인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 1, wherein the at least one recombinant gene product is selected from the group consisting of recombinant protein and recombinant functional RNA molecules. 제 2 항에 있어서, 재조합 단백질은 미세기관 체외이식편이 유래하는 기관에서 정상적으로 생성되는 것임이 특징인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 2, wherein the recombinant protein is normally produced in the organ from which the micro-organ explant is derived. 제 2 항에 있어서, 재조합 단백질은 미세기관 체외이식편이 유래하는 기관에서 정상적으로 생성되지 않는 것임이 특징인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 2, wherein the recombinant protein is not normally produced in the organ from which the micro-organ explant is derived. 제 2 항에 있어서, 재조합 단백질이 마커 단백질인 것이 특징인 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 2, wherein the recombinant protein is a marker protein. 제 2 항에 있어서, 재조합 단백질이 인슐린, 아밀라제, 프로테아제, 리파아제, 트립시노겐, 키모트립시노겐, 카르복시펩티다제, 리보뉴클레아제, 데옥시리보뉴클레아제, 트리아실글리세롤 리파아제, 포스포리파아제 A2, 엘라스타제, 아밀라제, 혈액 응고 인자, UDP 글루쿠로닐 트란스퍼라제, 오르니틴 트란스카르바모일라제, 사이토크롬 p450 효소, 아데노신 데아미나제, 혈청 흉선 인자, 흉선액 인자, 타이모포이에틴, 타이모신 α1, 성장 호르몬, 소마토메딘, 콜로니 자극 인자, 적혈구생성인자, 표피 성장 인자, 간적혈구생성 인자(헤파토포이에틴), 간세포 성장 인자, 인터루킨, 음성 성장 인자, 섬유모세포 성장 인자, β과의 형질전환 성장 인자, 가스트린, 세크레틴, 콜레시스토키닌, 소마토스타틴, 물질 P 및 전사 인자로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The method of claim 2 wherein the recombinant protein is insulin, amylase, protease, lipase, trypsinogen, chymotrypsinogen, carboxypeptidase, ribonuclease, deoxyribonuclease, triacylglycerol lipase, phospho Lipase A 2 , elastase, amylase, blood coagulation factor, UDP glucuronyl transferase, ornithine transcarbamoylase, cytochrome p450 enzyme, adenosine deaminase, serum thymus factor, thymus factor, ty Morphoitine, thymosin a1, growth hormone, somatomedin, colony stimulating factor, erythropoietin, epidermal growth factor, hepatocytogenetic factor (hepatopoietin), hepatocyte growth factor, interleukin, negative growth factor, fibroblast Growth factor, transforming growth factor with β, gastrin, secretin, cholecystokinin, somatostatin, substance P and transcription factor , Genetically modified micro-organ explants. 제 1 항에 있어서, 적어도 약 24시간 이상 동안 배양물에서 유지가능한 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 1, which is maintainable in culture for at least about 24 hours or more. 제 1 항에 있어서, 표면적 대 부피 지수가 식 1/x + 1/a > 1.5 ㎜-1(여기에서, 'x'는 조직 두께이고, 'a'는 이 조직의 폭(mm)임)로 특징지워지는 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The method of claim 1, wherein the surface area to volume index is expressed by the formula 1 / x + 1 / a> 1.5 mm −1 , where 'x' is tissue thickness and 'a' is the tissue width in mm. Characterized by genetically modified micro-organ explants. 제 1 항에 있어서, 기관이 림프 기관, 췌장, 간, 담낭, 신장, 소화관 기관, 호흡관 기관, 생식 기관, 피부, 요관 기관, 혈액 관련 기관, 흉선, 비장으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The organ of claim 1, wherein the organ is selected from the group consisting of lymphatic organs, pancreas, liver, gallbladder, kidneys, digestive tract organs, respiratory tract organs, reproductive organs, skin, ureter organs, blood-related organs, thymus, spleen, Genetically modified micro-organ explants. 제 1 항에 있어서, 체외이식편을 수득한 기관의 미세구조와 유사한 미세구조로 배열된 상피 조직 세포 및 결합 조직 세포를 포함하는 것이 특징인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 1, comprising epithelial tissue cells and connective tissue cells arranged in a microstructure similar to the microstructure of the organ from which the explant was obtained. 제 1 항에 있어서, 기관이 췌장이고 세포 집단이 랑게르한스섬을 포함하는 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 1, wherein the organ is a pancreas and the cell population comprises islets of Langerhans. 제 1 항에 있어서, 기관이 피부이고 체외이식편이 적어도 하나의 모낭 및 털샘을 포함하는 것이 특징인 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.2. The genetically modified micro-organ explant of claim 1, wherein the organ is skin and the explant comprises at least one hair follicle and hair gland. 제 1 항에 있어서, 기관이 병에 걸린 피부이고, 체외이식편이 병에 걸린 피부 유래의 과증식 세포 또는 신생증식 세포 집단을 포함하는 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 1, wherein the organ is diseased skin and the explant comprises a population of hyperproliferative or neoplastic cells from the diseased skin. 제 1 항에 있어서, 체외이식편이 최소 배지에서 유지가능한 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 1, wherein the explant is maintainable in minimal medium. 제 1 항에 있어서, 체외이식편이 보유하는 미세구조가 체외이식편을 분리한 기관의 2 이상의 조직 사이에 나타나는 1 또는 그 이상의 세포-세포 배향 및 세포-간질 배향을 포함하는 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.2. The genetically modified microorganism of claim 1, wherein the microstructure retained by the explant comprises one or more cell-cell orientations and cell-epileptic orientations that appear between two or more tissues of the organ from which the explant is separated. Tracheal explants. 제 1 항에 있어서, 세포 집단의 적어도 일부가 재조합 유전자 산물을 암호화하는 재조합 유전자를 운반하는 재조합 바이러스로 감염된 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The genetically modified micro-organ explant of claim 1, wherein at least a portion of the cell population is infected with a recombinant virus carrying a recombinant gene encoding a recombinant gene product. 제 16 항에 있어서, 재조합 바이러스가 재조합 간염 바이러스, 재조합 아데노바이러스, 재조합 아데노관련 바이러스, 재조합 유두종 바이러스, 재조합 헤르페스 바이러스, 재조합 렌티바이러스, 재조합 레트로바이러스, 재조합 사이토메갈로바이러스 및 재조합 시미안 바이러스로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.18. The group of claim 16 wherein the recombinant virus is a group consisting of recombinant hepatitis virus, recombinant adenovirus, recombinant adeno-associated virus, recombinant papilloma virus, recombinant herpes virus, recombinant lentivirus, recombinant retrovirus, recombinant cytomegalovirus and recombinant simian virus. Will be selected from, genetically modified micro-organ explants. 제 1 항에 있어서, 세포 집단의 적어도 일부가 인산칼슘 매개 형질감염, DEAE-덱스트란 매개 형질감염, 전기침투(electroporation), 리포좀 매개 형질감염,직접 주사 및 수용체 매개 흡수로 구성된 그룹 중에서 선택되는 형질전환법을 통해 이종 핵산에 의해 형질전환된 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편.The trait of claim 1, wherein at least a portion of the cell population is selected from the group consisting of calcium phosphate mediated transfection, DEAE-dextran mediated transfection, electroporation, liposome mediated transfection, direct injection and receptor mediated uptake. Genetically modified micro-organ explant, which is transformed by heterologous nucleic acid through the conversion method. 제 1 항에 기재된 유전자 변형된 미세기관 체외이식편에 의해 조성되고 상기 재조합 유전자 산물을 함유하는 합성 배지.A synthetic medium formed by the genetically modified micro-organ explant of claim 1 and containing said recombinant gene product. 제 1 항에 기재된 유전자 변형된 미세기관 체외이식편을 함유하는 약학적 제제.A pharmaceutical preparation comprising the genetically modified micro-organ explant of claim 1. 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물을 발현하는 미세기관 체외이식편을 제조하는 방법으로서,As a method of producing a micro-organ explant that expresses at least one recombinant gene product, (a) 세포 집단을 포함하고, 상기 기관이 유래하는 본래의 미세구조를 유지하면서 동시에 적당한 영양소와 가스는 상기 미세기관 체외이식편의 세포 내로 확산시키고 세포 폐기물은 상기 미세기관 체외이식편 밖으로 확산시켜, 불충분한 영양소와 폐기물 축적에 따른 세포 독성 및 이에 수반되는 사멸을 최소화할 수 있도록 선택된 크기를 가진 기관 일부를 동물로부터 분리하는 단계; 및(a) containing a population of cells, while maintaining the original microstructures from which the organs are derived, while at the same time adequate nutrients and gases diffuse into the cells of the micro-organ explants and cell waste diffuses out of the micro-organ explants, resulting in insufficient Isolating a portion of the organ with a selected size from the animal to minimize cytotoxicity and subsequent killing of one nutrient and waste accumulation; And (b) 상기 기관 일부의 세포 집단 중에서 적어도 일부 세포를 재조합 유전자로 유전자 변형시켜 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물이 발현되도록 하는 단계를 포함하는 것이 특징인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.(b) genetically modifying at least some cells of the cell population of some of the organs with a recombinant gene to express at least one or more recombinant gene products, the method of producing the genetically modified micro-organ explants . 제 21 항에 있어서, 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물이 재조합 단백질과 재조합 기능성 RNA 분자로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것이 특징인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.22. The method of claim 21, wherein at least one recombinant gene product is selected from the group consisting of recombinant proteins and recombinant functional RNA molecules. 제 22 항에 있어서, 재조합 단백질은 미세기관 체외이식편이 유래하는 기관에서 정상적으로 생성되는 것임이 특징인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.23. The method of claim 22, wherein the recombinant protein is normally produced in the organ from which the micro-organ explant is derived. 제 22 항에 있어서, 재조합 단백질은 미세기관 체외이식편이 유래하는 기관에서 정상적으로 생성되지 않는 것임이 특징인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.23. The method of claim 22, wherein the recombinant protein is not normally produced in the organ from which the micro-organ explant is derived. 제 22 항에 있어서, 재조합 단백질이 마커 단백질인 것이 특징인 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편이 제조방법.23. The method of claim 22, wherein said recombinant protein is a marker protein. 제 22 항에 있어서, 재조합 단백질이 인슐린, 아밀라제, 프로테아제, 리파아제, 트립시노겐, 키모트립시노겐, 카르복시펩티다제, 리보뉴클레아제, 데옥시리보뉴클레아제, 트리아실글리세롤 리파아제, 포스포리파아제 A2, 엘라스타제, 아밀라제, 혈액 응고 인자, UDP 글루쿠로닐 트란스퍼라제, 오르니틴 트란스카르바모일라제, 사이토크롬 p450 효소, 아데노신 데아미나제, 혈청 흉선 인자, 흉선액 인자, 타이모포이에틴, 타이모신 α1, 성장 호르몬, 소마토메딘, 콜로니 자극 인자, 적혈구생성인자, 표피 성장 인자, 간적혈구생성 인자(헤파토포이에틴), 간세포 성장 인자, 인터루킨, 음성 성장 인자, 섬유모세포 성장 인자, β과의 형질전환 성장 인자, 가스트린, 세크레틴, 콜레시스토키닌, 소마토스타틴, 물질 P 및 전사 인자로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.The method of claim 22, wherein the recombinant protein is insulin, amylase, protease, lipase, trypsinogen, chymotrypsinogen, carboxypeptidase, ribonuclease, deoxyribonuclease, triacylglycerol lipase, phospho Lipase A 2 , elastase, amylase, blood coagulation factor, UDP glucuronyl transferase, ornithine transcarbamoylase, cytochrome p450 enzyme, adenosine deaminase, serum thymus factor, thymus factor, ty Morphoitine, thymosin a1, growth hormone, somatomedin, colony stimulating factor, erythropoietin, epidermal growth factor, hepatocytogenetic factor (hepatopoietin), hepatocyte growth factor, interleukin, negative growth factor, fibroblast Selected from the group consisting of growth factor, transforming growth factor with β, gastrin, secretin, cholecystokinin, somatostatin, substance P and transcription factor The method of producing a micro-organ explant of the genetic modification. 제 21 항에 있어서, 적어도 약 24시간 이상 동안 배양물에서 유지가능한 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.The method of claim 21, wherein the genetically modified micro-organ explant is maintainable in culture for at least about 24 hours or more. 제 21 항에 있어서, 표면적 대 부피 지수가 식 1/x + 1/a > 1.5 ㎜-1(여기에서, 'x'는 조직 두께이고, 'a'는 이 조직의 폭(mm)임)로 특징지워지는 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.22. The method of claim 21, wherein the surface area to volume index is expressed by the formula 1 / x + 1 / a> 1.5 mm −1 , where 'x' is tissue thickness and 'a' is the tissue width in mm. Characterized by the method of producing a genetically modified micro-organ explant. 제 21 항에 있어서, 기관이 림프 기관, 췌장, 간, 담낭, 신장, 소화관 기관, 호흡관 기관, 생식 기관, 피부, 요관 기관, 혈액 관련 기관, 흉선, 비장으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.The organ of claim 21, wherein the organ is selected from the group consisting of lymphatic organs, pancreas, liver, gallbladder, kidneys, digestive tract organs, respiratory tract organs, reproductive organs, skin, ureter organs, blood-related organs, thymus, spleen, Method for producing the genetically modified micro-organ explants. 제 21 항에 있어서, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편이 체외이식편을 수득한 기관의 미세구조와 유사한 미세구조로 배열된 상피 조직 세포 및 결합 조직 세포를 포함하는 것이 특징인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.22. The genetically modified micro-organ of claim 21, wherein the genetically modified micro-organ explant comprises epithelial tissue cells and connective tissue cells arranged in a microstructure similar to the microstructure of the organ from which the explant was obtained. Method for producing explants. 제 21 항에 있어서, 기관이 췌장이고 세포 집단이 랑게르한스섬을 포함하는 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.22. The method of claim 21, wherein the organ is pancreas and the cell population comprises islets of Langerhans. 제 21 항에 있어서, 기관이 피부이고 체외이식편이 적어도 하나의 모낭 및 털샘을 포함하는 것이 특징인 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.22. The method of claim 21, wherein the organ is skin and the explant comprises at least one hair follicle and hair gland. 제 21 항에 있어서, 기관이 병에 걸린 피부이고, 체외이식편이 병에 걸린 피부 유래의 과증식 세포 또는 신생증식 세포 집단을 포함하는 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.22. The method of claim 21, wherein the organ is diseased skin and the explant comprises a population of hyperproliferative or neoplastic cells derived from the diseased skin. 제 21 항에 있어서, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편이 최소 배지에서 유지가능한 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.The method of claim 21, wherein the genetically modified micro-organ explant is maintainable in minimal medium. 제 21 항에 있어서, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편이 보유하는 미세구조가 체외이식편을 분리한 기관의 2 이상의 조직 사이에 나타나는 1 또는 그 이상의 세포-세포 배향 및 세포-간질 배향을 포함하는 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.The microstructure of claim 21, wherein the microstructure retained by the genetically modified micro-organ explant includes one or more cell-cell orientations and cell-epileptic orientations that appear between two or more tissues of the organ from which the explants are separated. , Method for producing the genetically modified micro-organ explants. 제 21 항에 있어서, 세포 집단의 적어도 일부가 재조합 유전자 산물을 암호화하는 재조합 유전자를 운반하는 재조합 바이러스로 감염된 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.22. The method of claim 21, wherein at least a portion of the cell population is infected with a recombinant virus carrying a recombinant gene encoding a recombinant gene product. 제 36 항에 있어서, 재조합 바이러스가 재조합 간염 바이러스, 재조합 아데노바이러스, 재조합 아데노관련 바이러스, 재조합 유두종 바이러스, 재조합 헤르페스 바이러스, 재조합 렌티바이러스, 재조합 레트로바이러스, 재조합 사이토메갈로바이러스 및 재조합 시미안 바이러스로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것인, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.37. The group of claim 36, wherein the recombinant virus is comprised of recombinant hepatitis virus, recombinant adenovirus, recombinant adeno-associated virus, recombinant papilloma virus, recombinant herpes virus, recombinant lentivirus, recombinant retrovirus, recombinant cytomegalovirus and recombinant simian virus. The method for producing a genetically modified micro-organ explant is selected from. 제 21 항에 있어서, 세포 집단의 적어도 일부가 인산칼슘 매개 형질감염, DEAE-덱스트란 매개 형질감염, 전기침투(electroporation), 리포좀 매개 형질감염, 직접 주사 및 수용체 매개 흡수로 구성된 그룹 중에서 선택되는 형질전환법을 통해 이종 핵산에 의해 형질전환된 것인, 상기 유전자 변형된 미세기관 체외이식편의 제조방법.22. The trait of claim 21 wherein at least a portion of the cell population is selected from the group consisting of calcium phosphate mediated transfection, DEAE-dextran mediated transfection, electroporation, liposome mediated transfection, direct injection and receptor mediated uptake. Method for producing the genetically modified micro-organ explants that are transformed by heterologous nucleic acid through the conversion method. (a) 세포 집단을 포함하고, 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물을 발현하는 미세기관 체외이식편으로서, 이 미세기관 체외이식편이 유래하는 기관 본래의 미세구조를 유지하면서 동시에 적당한 영양소와 가스는 미세기관 체외이식편의 세포 내로 확산시키고 세포 폐기물은 미세기관 체외이식편 밖으로 확산시켜, 미세기관 체외이식편 내 불충분한 영양소와 폐기물 축적에 따른 세포 독성 및 이에 수반되는 사멸을 최소화할 수 있도록 선택된 크기를 가지며, 상기 미세기관 체외이식편의 세포 집단 중 적어도 일부 세포가 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물을 발현하는 것인 미세기관 체외이식편을 제공하는 단계; 및(a) a micro-organ explant comprising a cell population and expressing at least one or more recombinant gene products, wherein the appropriate nutrients and gases are retained while maintaining the intrinsic microstructure of the organ from which the micro-organ explant is derived. The microorganism has a size selected to diffuse into the cells of the graft and the cell waste to diffuse out of the micro-organ explant, thereby minimizing the cytotoxicity and subsequent death of insufficient nutrients and waste in the micro-organ explant. Providing a micro-organ explant in which at least some cells of the cell population of the explant express at least one or more recombinant gene products; And (b) 상기 미세기관 체외이식편을 수용체에게 이식하는 단계를 포함하여, 수용체에게 유전자 산물을 전달하는 방법.(b) transferring the gene product to the receptor, comprising transplanting the micro-organ explant into a receptor. 제 39 항에 있어서, 미세기관 체외이식편이 수용체 유래의 것인 방법.The method of claim 39, wherein the micro-organ explant is from a receptor. 제 39 항에 있어서, 미세기관 체외이식편이 공여 피검체 유래의 것인 방법.The method of claim 39, wherein the micro-organ explant is from a donor subject. 제 39 항에 있어서, 미세기관 체외이식편이 인간 유래의 것인 방법.The method of claim 39, wherein the micro-organ explant is from a human. 제 39 항에 있어서, 미세기관 체외이식편이 인간을 제외한 동물 유래의 것인 방법.40. The method of claim 39, wherein the micro-organ explant is from an animal other than a human. 제 39 항에 있어서, 수용체가 인간인 방법.The method of claim 39, wherein the receptor is human. 제 39 항에 있어서, 수용체가 인간을 제외한 동물인 방법.The method of claim 39, wherein the receptor is an animal other than a human. 제 39 항에 있어서, 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물이 재조합 단백질과 재조합 기능성 RNA 분자로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것이 특징인 방법.40. The method of claim 39, wherein the at least one recombinant gene product is selected from the group consisting of recombinant protein and recombinant functional RNA molecule. 제 46 항에 있어서, 재조합 단백질은 미세기관 체외이식편이 유래하는 기관에서 정상적으로 생성되는 것임이 특징인 방법.47. The method of claim 46, wherein the recombinant protein is normally produced in the organ from which the micro-organ explant is derived. 제 46 항에 있어서, 재조합 단백질은 미세기관 체외이식편이 유래하는 기관에서 정상적으로 생성되지 않는 것임이 특징인 방법.47. The method of claim 46, wherein the recombinant protein is not normally produced in the organ from which the micro-organ explant is derived. 제 46 항에 있어서, 재조합 단백질이 마커 단백질인 것이 특징인 방법.47. The method of claim 46, wherein the recombinant protein is a marker protein. 제 49 항에 있어서, 재조합 단백질이 인슐린, 아밀라제, 프로테아제, 리파아제, 트립시노겐, 키모트립시노겐, 카르복시펩티다제, 리보뉴클레아제, 데옥시리보뉴클레아제, 트리아실글리세롤 리파아제, 포스포리파아제 A2, 엘라스타제, 아밀라제, 혈액 응고 인자, UDP 글루쿠로닐 트란스퍼라제, 오르니틴 트란스카르바모일라제, 사이토크롬 p450 효소, 아데노신 데아미나제, 혈청 흉선 인자, 흉선액 인자, 타이모포이에틴, 타이모신 α1, 성장 호르몬, 소마토메딘, 콜로니 자극 인자, 적혈구생성인자, 표피 성장 인자, 간적혈구생성 인자(헤파토포이에틴), 간세포 성장 인자, 인터루킨, 음성 성장 인자, 섬유모세포 성장 인자, β과의 형질전환 성장 인자, 가스트린, 세크레틴, 콜레시스토키닌, 소마토스타틴, 물질 P 및 전사 인자로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것인 방법.50. The method of claim 49, wherein the recombinant protein is insulin, amylase, protease, lipase, trypsinogen, chymotrypsinogen, carboxypeptidase, ribonuclease, deoxyribonuclease, triacylglycerol lipase, phospho. Lipase A 2 , elastase, amylase, blood coagulation factor, UDP glucuronyl transferase, ornithine transcarbamoylase, cytochrome p450 enzyme, adenosine deaminase, serum thymus factor, thymus factor, ty Morphoitine, thymosin a1, growth hormone, somatomedin, colony stimulating factor, erythropoietin, epidermal growth factor, hepatocytogenetic factor (hepatopoietin), hepatocyte growth factor, interleukin, negative growth factor, fibroblast Selected from the group consisting of growth factor, transforming growth factor with β, gastrin, secretin, cholecystokinin, somatostatin, substance P and transcription factor Way. 제 39 항에 있어서, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편이 적어도 약 24시간 이상 동안 배양물에서 유지가능한 것인 방법.The method of claim 39, wherein the genetically modified micro-organ explant is maintainable in culture for at least about 24 hours. 제 39 항에 있어서, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편이 표면적 대 부피 지수가 식 1/x + 1/a > 1.5 ㎜-1(여기에서, 'x'는 조직 두께이고, 'a'는 이 조직의 폭(mm)임)로 특징지워지는 것인, 방법.40. The genetically modified micro-organ explant of claim 39, wherein the surface-to-volume index is 1 / x + 1 / a> 1.5 mm -1 where 'x' is tissue thickness and 'a' is tissue Width of mm). 제 39 항에 있어서, 기관이 림프 기관, 췌장, 간, 담낭, 신장, 소화관 기관, 호흡관 기관, 생식 기관, 피부, 요관 기관, 혈액 관련 기관, 흉선, 비장으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것인 방법.40. The method of claim 39, wherein the organ is selected from the group consisting of lymphatic organs, pancreas, liver, gallbladder, kidneys, digestive tract organs, respiratory tract organs, reproductive organs, skin, ureter organs, blood related organs, thymus, spleen . 제 39 항에 있어서, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편이 체외이식편을 수득한 기관의 미세구조와 유사한 미세구조로 배열된 상피 조직 세포 및 결합 조직 세포를 포함하는 것이 특징인, 방법.40. The method of claim 39, wherein the genetically modified micro-organ explants comprise epithelial tissue cells and connective tissue cells arranged in a microstructure similar to the microstructure of the organ from which the explant was obtained. 제 39 항에 있어서, 기관이 췌장이고 세포 집단이 랑게르한스섬을 포함하는 것인, 방법.The method of claim 39, wherein the organ is the pancreas and the cell population comprises islets of Langerhans. 제 39 항에 있어서, 기관이 피부이고 체외이식편이 적어도 하나의 모낭 및 털샘을 포함하는 것이 특징인 방법.40. The method of claim 39, wherein the organ is skin and the explant comprises at least one hair follicle and hair gland. 제 39 항에 있어서, 기관이 병에 걸린 피부이고, 체외이식편이 병에 걸린 피부 유래의 과증식 세포 또는 신생증식 세포 집단을 포함하는 것인, 방법.40. The method of claim 39, wherein the organ is diseased skin and the explant comprises a hyperproliferative cell or neoplastic cell population from the diseased skin. 제 39 항에 있어서, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편이 최소 배지에서 유지가능한 것인, 방법.The method of claim 39, wherein the genetically modified micro-organ explant is maintainable in minimal medium. 제 39 항에 있어서, 유전자 변형된 미세기관 체외이식편이 보유하는 미세구조가 체외이식편을 분리한 기관의 2 이상의 조직 사이에 나타나는 1 또는 그 이상의 세포-세포 배향 및 세포-간질 배향을 포함하는 것인, 방법.40. The microorganism of claim 39, wherein the microstructure retained by the genetically modified micro-organ explant includes one or more cell-cell orientations and cell-epileptic orientations that appear between two or more tissues of the organ from which the explant is isolated. , Way. 제 39 항에 있어서, 세포 집단의 적어도 일부가 재조합 유전자 산물을 암호화하는 재조합 유전자를 운반하는 재조합 바이러스로 감염된 것인, 방법.The method of claim 39, wherein at least a portion of the cell population is infected with a recombinant virus that carries a recombinant gene encoding the recombinant gene product. 제 60 항에 있어서, 재조합 바이러스가 재조합 간염 바이러스, 재조합 아데노바이러스, 재조합 아데노관련 바이러스, 재조합 유두종 바이러스, 재조합 헤르페스 바이러스, 재조합 렌티바이러스, 재조합 레트로바이러스, 재조합 사이토메갈로바이러스 및 재조합 시미안 바이러스로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것인, 방법.61. The group of claim 60, wherein the recombinant virus is comprised of recombinant hepatitis virus, recombinant adenovirus, recombinant adeno-associated virus, recombinant papilloma virus, recombinant herpes virus, recombinant lentivirus, recombinant retrovirus, recombinant cytomegalovirus and recombinant simian virus. Which is selected from. 제 39 항에 있어서, 세포 집단의 적어도 일부가 인산칼슘 매개 형질감염, DEAE-덱스트란 매개 형질감염, 전기침투(electroporation), 리포좀 매개 형질감염, 직접 주사 및 수용체 매개 흡수로 구성된 그룹 중에서 선택되는 형질전환법을 통해 이종 핵산에 의해 형질전환된 것인, 방법.40. The trait of claim 39 wherein at least a portion of the cell population is selected from the group consisting of calcium phosphate mediated transfection, DEAE-dextran mediated transfection, electroporation, liposome mediated transfection, direct injection and receptor mediated uptake. And transformed with the heterologous nucleic acid via a conversion method. 제 39 항에 있어서, 단계 (c) 이전에 상기 유전자 변형된 미세기관 배양물을 캡슐화하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.40. The method of claim 39, further comprising encapsulating said genetically modified micro-organ culture before step (c). 제 39 항에 있어서, 단계 (a)가40. The method of claim 39, wherein step (a) (i) 세포 집단을 포함하고, 상기 기관이 유래하는 본래의 미세구조를 유지하면서 동시에 적당한 영양소와 가스는 상기 미세기관 체외이식편의 세포 내로 확산시키고 세포 폐기물은 상기 미세기관 체외이식편 밖으로 확산시켜, 미세기관 체외이식편 중의 불충분한 영양소와 폐기물 축적에 따른 세포 독성 및 이에 수반되는 사멸을 최소화할 수 있도록 선택된 크기를 가진 기관 일부를 동물로부터 분리하는 단계; 및(i) contains a population of cells, while maintaining the original microstructure from which the organ is derived, while at the same time appropriate nutrients and gases diffuse into the cells of the micro-organ explant and cell waste diffuse out of the micro-organ explant, Separating a portion of the organ from the animal with a selected size to minimize cytotoxicity and subsequent death from insufficient nutrients and waste accumulation in the organ explant; And (ii) 상기 기관 일부의 세포 집단 중에서 적어도 일부 세포를 재조합 유전자로 유전자 변형시켜 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물이 발현되도록 하는 단계에 의해 수행되는 것이 특징인, 방법.(ii) genetically modifying at least some cells of the cell population of some of said organs with recombinant genes such that at least one or more recombinant gene products are expressed. 제 39 항에 있어서, 단계 (a)가 상기 재조합 유전자 산물을 발현하는 돌연변이 동물의 기관으로부터 미세기관 체외이식편을 수득하여 수행하는 것이 특징인 방법.40. The method of claim 39, wherein step (a) is performed by obtaining a micro-organ explant from the organ of a mutant animal expressing said recombinant gene product. 세포 집단을 포함하고, 기관이 유래하는 본래의 미세구조를 유지하면서 동시에 적당한 영양소와 가스는 미세기관 체외이식편의 세포 내로 확산시키고 세포 폐기물은 상기 미세기관 체외이식편 밖으로 확산시켜, 기관 일부 중의 불충분한 영양소와 폐기물 축적에 따른 세포 독성 및 이에 수반되는 사멸을 최소화할 수 있도록 선택된 크기를 가진 기관 일부를 돌연변이 동물로부터 분리하는 단계를 포함하되, 상기 기관 일부의 세포 집단 중에서 적어도 일부 세포는 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물을 발현하는 것인, 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물을 발현하는 미세기관 체외이식편의 제조방법.Including the cell population, while maintaining the original microstructure from which the organs originate, the appropriate nutrients and gases diffuse into the cells of the micro-organ explants and the cell waste diffuses out of the micro-organ explants, resulting in insufficient nutrients in some of the organs. And separating a portion of the organ having a selected size from the mutant animal so as to minimize cytotoxicity resulting from waste accumulation and subsequent death, wherein at least some cells of the cell population of the organ part are at least one recombinant. A method for producing a micro-organ explant for expressing at least one recombinant gene product, which is to express a gene product. 세포 집단을 포함하고, 기관이 유래하는 본래의 미세구조를 유지하면서 동시에 적당한 영양소와 가스는 미세기관 체외이식편의 세포 내로 확산시키고 세포 폐기물은 상기 미세기관 체외이식편 밖으로 확산시켜, 미세기관 체외이식편 중의 불충분한 영양소와 폐기물 축적에 따른 세포 독성 및 이에 수반되는 사멸을 최소화할 수 있도록 선택된 크기를 가지며, 상기 미세기관 체외이식편의 세포 집단 중에서 적어도 일부 세포가 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물을 발현하는 것인, 적어도 1종 이상의 재조합 유전자 산물을 발현하는 유전자 변형된 미세기관 체외이식편을 캡슐화하는 중합체 장치를 포함하는 의약용 장치.Including the cell population, while maintaining the original microstructure from which the organs originate, the appropriate nutrients and gases diffuse into the cells of the micro-organ explants and the cell waste diffuses out of the micro-organ explants, resulting in insufficient in the micro-organ explants. It has a size selected to minimize cytotoxicity and subsequent death of one nutrient and waste accumulation, wherein at least some cells in the cell population of the micro-organ explants express at least one recombinant gene product, A medical device comprising a polymer device encapsulating a genetically modified micro-organ explant expressing at least one recombinant gene product.
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