KR20130056956A - Skin equivalent comprising melanocytes and the method preparing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A skin equivalent comprising melanocytes and a method preparing a same are provided to manufacture a epidermis layer containing melanocytes and similar to a real skin through a growth and a differentiation induction process without making a layer of melanocytes. CONSTITUTION: A skin equivalent comprises a fibroblast, a keratinocyte, and a melanocyte. The skin equivalent comprises a dermis layer and an epidermis layer. The dermis layer comprises the fibroblast. The epidermis layer comprises the keratinocyte and the melanocyte. The dermis layer comprises more than 2 layers. The dermis layer comprises a first layer containing a collagen and a second layer containing the fibroblast. [Reference numerals] (AA,FF) Epidermis layer; (BB) Dead skin forming cell; (CC,GG) Dermis layer; (DD) H&E dying; (EE) Fibroblasts; (HH) HMB45 dying; (II) Melanocytes

Description

멜라닌형성세포를 함유하는 인공피부 및 이의 제조방법{Skin equivalent comprising melanocytes and the method preparing the same}Skin corresponding to melanocyte-forming cells and method for preparing the same {Skin equivalent comprising melanocytes and the method preparing the same}

본 발명은 섬유아세포, 각질형성세포 및 멜라닌형성세포를 함유하는 인공피부에 관한 것으로, 멜라닌형성세포를 함유함으로써 피부 연구에 대하여 자극, 미백 및 노화와 같은 다양한 영역의 연구를 동시에 행할 수 있는 인공피부 모델을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 인공피부는 진피층을 2 이상의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피부를 제공하여 진피 수축 현상으로 인한 조직학적 변형이 적어생리적 부작용이 없으며, 인체 상관성이 높은 인공피부 모델을 제공할 수 있다.
The present invention relates to artificial skin containing fibroblasts, keratinocytes, and melanocytes, and artificial skin that contains melanocytes to simultaneously study various areas such as stimulation, whitening, and aging for skin research. A model can be provided. In addition, the artificial skin of the present invention provides an artificial skin, characterized in that it comprises two or more layers of the dermal layer is less histological deformation due to dermal shrinkage phenomenon, there is no physiological side effect, it can provide a high-correlation artificial skin model have.

인간의 피부는 크게 진피층과 표피층으로 나눌 수 있으며, 진피층은 콜라겐과 섬유아세포로 표피층은 각질형성세포와 멜라닌형성세포(melanocyte)로 구성되어 있다.Human skin is largely divided into dermal and epidermal layers. The dermal layer is composed of collagen and fibroblasts, and the epidermal layer is composed of keratinocytes and melanocytes.

섬유아세포는 콜라겐을 생성하여 진피층의 유지와 보수에 중요한 역할을 하고, 각질형성세포는 각질층으로 둘러싸인 표피층을 생성함으로써 피부의 장벽기능 유지에 핵심적인 역할을 한다. 또한 멜라닌형성세포는 자외선을 흡수함으로써 피부를 자외선에 의한 손상에서 보호하고, 특정한 피부톤을 나타내는 역할을 한다.Fibroblasts play an important role in the maintenance and repair of the dermal layer by producing collagen, and keratinocytes play a key role in maintaining the barrier function of the skin by creating an epidermal layer surrounded by the stratum corneum. In addition, melanocytes protect the skin from UV damage by absorbing ultraviolet rays, and play a role in expressing a specific skin tone.

피부는 이와 같은 다양한 세포들과 구성물질들의 복합체이며, 이 세포들의 끊임 없는 상호작용에 의해서 그 형태와 기능을 유지한다. 이와 같은 피부의 구조적, 기능적인 복잡성 때문에 한 종류의 피부세포를 이용한 피부 연구는 한계를 가지게 되며 이를 극복하고자 개발한 3차원적 구조의 피부 모델이 인공피부이다.The skin is a complex of these various cells and components that maintain their form and function by their constant interaction. Due to the structural and functional complexity of the skin, skin research using one type of skin cell has its limitations, and the artificial skin is a three-dimensional skin model developed to overcome this problem.

본 발명에서의 인공피부는 피부세포와 피부 구성물질(콜라겐, 엘라스틴 등)을 이용하여 3차원적으로 피부를 재구성한 것으로써, 살아있는 섬유아세포와 각질형성세포로 구성되어 실제 피부와 유사한 형태학적, 생리학적 특성을 나타내기 때문에 피부 모사체(skin equivalent 또는 reconstructed skin)라고도 불린다. 우리말로 인공피부로 혼용되고 있는 artificial skin은 주로 피부와 비슷한 물성(탄력, 강도, 물질 투과 등)을 나타내는 고분자 복합체들을 일컫는 것으로서, 본 발명의 인공피부와 달리 피부와 같은 생명현상을 나타내지 않는다는 점에서 차이가 있다.Artificial skin in the present invention by reconstructing the skin in three dimensions using skin cells and skin components (collagen, elastin, etc.), consisting of living fibroblasts and keratinocytes, similar to the actual morphology, It is also called a skin equivalent or reconstructed skin because it exhibits physiological properties. In Korean, artificial skin, which is used as an artificial skin, refers to polymer complexes that exhibit physical properties similar to skin (elasticity, strength, material permeation, etc.), and unlike artificial skin of the present invention, it does not exhibit life phenomena like skin. There is a difference.

인공피부는 1980년대 심한 화상으로 피부 이식이 필요하지만, 화상의 정도가 너무 심하거나 환부가 너무 넓어서 자신의 피부만으로는 이식이 불가능한 환자들의 치료 목적으로 개발되었으며, 계속적인 개량과 연구를 통해서 현재는 피부 생리연구, 피부 자극 평가, 피부 효능평가 등 다양한 영역에서 활용되고 있다. Artificial skin was developed for the treatment of patients who could not be transplanted with their own skin due to severe burns or severe wounds in the 1980s. However, through continuous improvement and research, It is used in various fields such as physiology research, skin irritation evaluation and skin efficacy evaluation.

현재 대부분의 실험실에서 사용하는 인공피부 모델은 진피-표피구조의 인공피부 모델로써, 제작의 복잡성 때문에 멜라닌형성세포(melanocyte) 없이 주로 진피 섬유아세포와 표피 각질형성세포로 구성되어 있다. 또한 현재 세계 인공피부 시장을 지배하고 있는 인공피부 제작, 판매 전문회사인 MatTek社의 모델들도 섬유아세포, 멜라닌형성세포, 각질형성세포를 모두 포함하고 있는 인공피부 모델은 보유하고 있지 않으며, 그 결과 모델의 사용 용도가 제한되어 자극, 미백, 노화의 영역에서 각기 다른 모델을 구입하여 사용해야 하는 한계가 있었다.
The artificial skin model currently used in most laboratories is a dermal-epidermal artificial skin model, and is composed of dermal fibroblasts and epidermal keratinocytes without melanocytes due to its complexity. In addition, models of MatTek, a company specializing in the manufacture and sale of artificial skin, which dominates the global artificial skin market, do not have artificial skin models containing fibroblasts, melanocytes and keratinocytes. Because of the limited use of the model, there were limitations in purchasing and using different models in the areas of stimulation, whitening, and aging.

이와 같은 문제점들을 해결하고자 본 발명자들은 진피-표피 구조에 섬유아세포, 멜라닌형성세포, 각질형성세포를 모두 포함한 인공피부 모델을 이용하면 진피 수축 현상이 개선되어 조직 변형에 의한 생리학적 부작용이 적으며, 인체 상관성이 높고, 피부의 자극, 미백 및 노화 등에 대한 통합적인 연구 수행을 동시에 할 수 있는 인공피부를 제공할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하였다.In order to solve these problems, the present inventors have improved the dermal contraction by using an artificial skin model including all of fibroblasts, melanocytes, and keratinocytes in the dermal-epidermal structure, so that physiological side effects due to tissue deformation are reduced. The present invention has been completed by focusing on high human correlation and providing artificial skin capable of simultaneously conducting integrated research on skin irritation, whitening, and aging.

따라서 본 발명의 목적은 섬유아세포, 각질형성세포 및 멜라닌형성세포를 함유하는 인공피부를 제공하는 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명의 목적은 섬유아세포를 포함하는 진피층; 및 각질형성세포 및 멜라닌형성세포를 포함하는 표피층을 함유하는 인공피부를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an artificial skin containing fibroblasts, keratinocytes and melanocytes. More specifically, an object of the present invention is a dermal layer containing fibroblasts; And it is to provide an artificial skin containing the epidermal layer comprising keratinocytes and melanocytes.

본 발명의 또다른 목적은 1) 콜라겐을 함유하는 제1진피층을 제조하는 단계;Another object of the present invention is 1) preparing a first dermal layer containing collagen;

2) 상기 제1진피층에 접촉하여 섬유아세포를 함유하는 제2진피층을 제조하는 단계; 및 3) 상기 제2진피층의 상부에 각질형성세포 및 멜라닌형성세포를 함유하는 표피층을 제조하는 단계; 를 포함하는 멜라닌형성세포를 함유하는 인공피부의 제조방법을 제공하는 것이다.
2) preparing a second dermal layer containing fibroblasts in contact with the first dermal layer; And 3) preparing an epidermal layer containing keratinocytes and melanocytes on top of the second dermal layer; It provides a method for producing artificial skin containing melanocytes comprising a.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 섬유아세포, 각질형성세포 및 멜라닌형성세포를 함유하는 인공피부에 관한 것이다.The present invention relates to artificial skin containing fibroblasts, keratinocytes and melanocytes.

상기 인공피부는 진피층 및 표피층으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 실제 피부와의 인체 상관성의 관점에서 섬유아세포는 진피층에 포함되며, 상기 각질형성세포 및 멜라닌형성세포는 표피층에 포함될 수 있다.The artificial skin may be composed of a dermal layer and an epidermal layer. Preferably, the fibroblasts are included in the dermal layer, and the keratinocytes and melanocytes may be included in the epidermal layer from the viewpoint of human correlation with the actual skin.

상기 진피층은 인공피부의 진피 수축 현상을 개선하기 위하여 2층 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 콜라겐을 함유하는 제1진피층 및 섬유아세포를 함유하는 제2진피층을 포함할 수 있다. 이러한 진피층을 2층 이상으로 형성함으로써 본 발명의 인공피부는 기존의 인공피부 모델에서 나타나는 진피 수축 현상을 개선함으로써, 조직의 변형에 의해 나타나는 생리학적인 부작용들을 극복하여 더욱 피부연구에 적합한 인공피부를 제공할 수 있다. The dermal layer may include two or more layers to improve dermal shrinkage of artificial skin, and may preferably include a first dermal layer containing collagen and a second dermal layer containing fibroblasts. By forming the dermal layer in two or more layers, the artificial skin of the present invention improves the dermal contraction phenomenon of the existing artificial skin model, thereby overcoming physiological side effects caused by tissue deformation, thereby providing artificial skin more suitable for skin research. can do.

상기 제1진피층은 콜라겐을 함유할 수 있으며, 엘라스틴(Elastin), 키토산(Chitosan), 글리코사미노글루칸(GAGs; glycosaminoglycans), 히알루론산(HA; hyaluronic acid)과 같은 진피를 구성하는 세포외기질(extracellular matrix)을 더 함유할 수 있다. The first dermal layer may contain collagen, and extracellular matrix constituting the dermis such as elastin, chitosan, glycosaminoglycans, hyaluronic acid, and hyaluronic acid. extracellular matrix).

상기 제2진피층은 상기 제1진피층의 상부에 위치할 수 있으며, 섬유아세포를 함유하고, 엘라스틴(Elastin), 키토산(Chitosan), 글리코사미노글루칸(GAGs; glycosaminoglycans), 히알루론산(HA; hyaluronic acid)과 같은 진피를 구성하는 세포외기질(extracellular matrix)을 더 함유할 수 있다. The second dermal layer may be located above the first dermal layer and contain fibroblasts, elastin, chitosan, glycosaminoglycans (GAGs) and hyaluronic acid (HA). It may further contain an extracellular matrix constituting the dermis, such as).

상기 표피층은 상기 제2진피층의 상부에 위치할 수 있으며, 각질형성세포를 함유하며, 멜라닌형성세포를 함께 함유할 수 있다. 이는 실제 피부와의 인체상관성을 높이며, 표피 및 진피로 이루어진 기존의 인공피부 모델에서 멜라닌형성세포를 포함하지 않음으로 인하여 자극, 미백, 노화 등의 각 영역별 연구에 있어서 각기 다른 모델을 구입하여 사용해야 하는 문제점을 극복하여 미백 및 광노화 연구를 동시에 수행할 수 있는 인공피부를 제공할 수 있다.The epidermal layer may be located above the second dermal layer, contain keratinocytes, and may contain melanocytes. This enhances human correlation with the actual skin, and because it does not contain melanocytes in the existing artificial skin model consisting of epidermis and dermis, it is necessary to purchase and use different models for research in each area such as stimulation, whitening, and aging. By overcoming the problem, it is possible to provide an artificial skin that can simultaneously perform whitening and photoaging research.

또한 본 발명은 Also,

1) 콜라겐을 함유하는 제1진피층을 제조하는 단계;1) preparing a first dermal layer containing collagen;

2) 상기 제1진피층에 접촉하여 섬유아세포를 함유하는 제2진피층을 제조하는 단계; 및 2) preparing a second dermal layer containing fibroblasts in contact with the first dermal layer; And

3) 상기 제2진피층의 상부에 각질형성세포 및 멜라닌형성세포를 함유하는 표피층을 제조하는 단계; 3) preparing an epidermal layer containing keratinocytes and melanocytes on top of the second dermal layer;

를 포함하는 멜라닌형성세포를 함유하는 인공피부의 제조방법에 관한 것이다.It relates to a method for producing artificial skin containing melanocytes comprising a.

상기 1) 단계에 있어서, 상기 제1진피층은 콜라겐만을 함유하는 층으로 제조할 수 있으며, 이는 진피 수축을 억제하는 데에 기여할 수 있고, 엘라스틴(Elastin), 키토산(Chitosan), 글리코사미노글루칸(GAGs; glycosaminoglycans), 히알루론산(HA; hyaluronic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 함유할 수 있다.In the step 1), the first dermal layer may be made of a layer containing only collagen, which may contribute to suppressing dermal contraction, and may be elastin (chilastan), chitosan, glycosaminoglucan ( GAGs; glycosaminoglycans), hyaluronic acid (HA; hyaluronic acid) may further contain one or more selected from the group consisting of.

상기 2) 단계에 있어서, 상기 제2진피층은 상기 제1진피층의 상부에 형성되며 섬유아세포를 함유하고, 콜라겐 수용액을 이용하여 굳힘으로써 제조할 수 있으며, 엘라스틴(Elastin), 키토산(Chitosan), 글리코사미노글루칸(GAGs; glycosaminoglycans), 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 함유할 수 있다.In the step 2), the second dermal layer is formed on top of the first dermal layer and contains fibroblasts, and can be prepared by hardening using an aqueous collagen solution, elastin (Elastin), chitosan (Chitosan), glyco Samonoglucan (GAGs; glycosaminoglycans), may further contain one or more selected from the group consisting of hyaluronic acid.

상기 3) 단계에 있어서, 상기 표피층은 상기 제2진피층의 상부에 형성될 수 있으며, 각질형성세포와 멜라닌형성세포를 함유할 수 있다.In step 3), the epidermal layer may be formed on the second dermal layer, and may contain keratinocytes and melanocytes.

본 발명의 멜라닌형성세포를 함유하는 인공피부 제조방법은 상기 3) 단계에서 진피층의 상부에 각질형성세포와 멜라닌형성세포를 혼합하여 동시에 seeding하여 표피층에 멜라닌형성세포를 포함시킴을 특징으로 한다. 이 후 각질형성세포는 증식, 분화하면서 여러층으로 구성된 표피층을 형성하게 되지만, 멜라닌형성세포는 표피의 기저부에 남아서 도 3과 같이 실제 피부와 유사한 형태의 멜라닌형성세포를 함유한 표피층을 형성하게 된다. 즉 본 발명에 의한 인공피부는 멜라닌형성세포층을 별도로 만드는 번거로운 과정 없이 적절한 증식 및 분화 유도 과정을 통해 실제 피부와 유사한 멜라닌 형성세포를 함유하는 표피층을 제작할 수 있으며, 이로 인해 제조방법의 단순화 및 결과물인 인공피부의 인체 상관성도 높아지는 장점을 갖는다.
Artificial skin manufacturing method containing melanocytes of the present invention is characterized in that in the step 3) by mixing the keratinocytes and melanocytes in the upper part of the dermal layer simultaneously seeding to include melanocytes in the epidermal layer. Subsequently, keratinocytes proliferate and differentiate to form an epidermal layer composed of multiple layers, but melanocytes remain at the base of the epidermis to form an epidermal layer containing melanocytes similar to the skin as shown in FIG. 3. . In other words, the artificial skin according to the present invention can produce an epidermal layer containing melanin-forming cells similar to the real skin through an appropriate proliferation and differentiation induction process without the cumbersome process of separately creating a melanocyte-forming cell layer. The human skin has an advantage of increasing correlation.

본 발명의 인공피부는 실제 인체 피부의 3대 구성세포인 섬유아세포, 멜라닌형성세포 및 각질형성세포를 모두 포함함으로써 인공피부 모델의 인체상관성을 높일 수 있으며, 2층 이상의 진피층을 함유함으로써 조직 배양과정에서 나타나는 진피 수축을 억제하여 모델의 안정성 확보함으로써 조직적 변형으로 인한 생리적 변형이나 부작용을 최소화한 인공피부를 제공할 수 있다. 또한 멜라닌형성세포를 함유함으로써 일반 피부 생리 연구뿐 아니라 기존 모델에서는 불가능한 미백과 노화연구의 동시 수행이 가능하며, 광노화에 대한 연구에 적합한 인공피부를 제공할 수 있다. 따라서 이러한 인공피부 모델을 이용함으로써 피부활성물질의 종합적인 효능 평가가 가능한 장점을 갖는다.The artificial skin of the present invention can increase the human correlation of the artificial skin model by including all three constituent cells of the human skin, fibroblasts, melanocytes and keratinocytes, and the tissue culture process by containing two or more dermal layers. By suppressing dermal contraction appearing in the secured model stability can provide artificial skin with minimal physiological deformation or side effects due to tissue deformation. In addition, by containing melanocytes, not only normal skin physiology studies but also whitening and aging studies, which are not possible in the existing models, can be simultaneously performed, and artificial skin suitable for research on photoaging can be provided. Therefore, by using such an artificial skin model has the advantage that the comprehensive efficacy evaluation of the skin active material.

또한 본 발명에 의한 인공피부는 멜라닌형성세포층을 별도로 만드는 번거로운 과정 없이 적절한 증식 및 분화 유도 과정을 통해 실제 피부와 유사한 멜라닌 형성세포를 함유하는 표피층을 제작할 수 있으며, 이로 인해 제조방법의 단순화 및 결과물인 인공피부의 인체 상관성도 높아지는 장점을 갖는다.
In addition, the artificial skin according to the present invention can produce an epidermal layer containing melanin-forming cells similar to the actual skin through an appropriate proliferation and differentiation induction process without the cumbersome process of separately creating a melanocyte-forming cell layer, thereby simplifying and resulting the manufacturing method. The human skin has an advantage of increasing correlation.

도 1은 일반적인 인공피부(skin equivalent)의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 기존 인공피부 모델의 종류와 사용 용도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 인공피부의 단면을 염색한 조직학적 관찰 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1의 진피 수축 여부를 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 2에 UVB를 조사한 후 MMP-1의 발현변화 여부를 나타낸 그래프이다.
Figure 1 shows the structure of a typical artificial skin (skin equivalent).
Figure 2 shows the type and use of existing artificial skin model.
Figure 3 shows the histological observation results staining the cross section of the artificial skin of the present invention.
Figure 4 shows the results of observing the dermal shrinkage of Example 1 and Comparative Example 1.
5 is a graph showing whether the expression change of MMP-1 after irradiation with UVB in Example 1 and Comparative Example 2.

이하, 실시예 및 시험예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명의 권리범위가 이들에 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Test Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

[[ 참고예Reference Example 1] 각질형성세포, 멜라닌형성세포 및 섬유아세포의 배양 1] Culture of keratinocytes, melanocytes and fibroblasts

실험에 사용한 각질형성세포(neonatal human epidermal keratinocyte, HEKn), 멜라닌형성세포(neonatal human epidermal melanocyte, HEMn), 섬유아세포(neonatal human dermal fibroblast, HDFn)들은 모두 Cascade Biologics (USA)에서 구매하여 사용하였으며, 판매회사에서 권장하는 배양 배지를 이용하여 37℃, 5% CO2 인큐베이터CO-에서 배양하였다. 사용한 배지는 판매사가 제공하는 첨가제(supplement)가 첨가된 EpiLife(각질형성세포), M254(멜라닌형성세포), M106(섬유아세포) 배지이며 모두 GIBCO (Invitrogen, USA)에서 구매하였다.
Neonatal human epidermal keratinocytes (HEKn), melanocytes (neonatal human epidermal melanocytes, HEMn), and fibroblasts (neonatal human dermal fibroblasts (HDFn)) were all purchased from Cascade Biologics (USA). The culture medium recommended by the vendor was used to incubate in 37 ° C., 5% CO 2 incubator CO-. The medium used was EpiLife (keratinocytes), M254 (melanocytes), M106 (fibroblasts) medium to which supplements (supplement) were added, which were all purchased from GIBCO (Invitrogen, USA).

[[ 실시예Example 1] 멜라닌형성세포를 포함하는 인공피부의 제조 1] Preparation of artificial skin containing melanocytes

단계 1. 진피층의 제조Step 1. Preparation of the dermal layer

DMEM(Dulbeccos's Modified Eagle Medium(DMEM 분말, Gibco, USA) 3개, Ham's F-12 영양분 혼합물(F-12 분말, Gibco, USA) 1개, 항생제-항진균제(PSF, Gibco, USA) 4ml를 멸균한 증류수 400ml에 넣고 용해시켜 제조한 10X P 버퍼 40μl와 0.05M NaOH 100ml에 2.2g의 NaHCO3와 4.77g의 HEPES를 녹인 후 여과하여 제조한 재구성 버퍼(Reconstitution buffer) 40μl를 에피튜브(Epi tube)에 넣고 혼합한 후, 콜라겐 수용액(Sigma, USA) 320μl를 넣고 파이펫을 이용하여 혼합한다. 12웰 세포배양접시의 내부에 배양삽입체(culture insert, 12mm Transwell®, Corning, USA)를 장착하고, 상기 혼합액을 배양삽입체 내부에 넣어준 후, 37℃ CO2 인큐베이터에서 1시간 동안 반응시켜 굳혀 섬유아세포가 없는 진피층을 제조한다.
Sterilized with 3 Dulbeccos's Modified Eagle Medium (DMEM powder, Gibco, USA), 1 Ham's F-12 nutrient mixture (F-12 powder, Gibco, USA), 4 ml of antibiotic-antifungal (PSF, Gibco, USA) 40 μl of 10X P buffer prepared by dissolving in 400 ml of distilled water and 2.2 g of NaHCO 3 and 4.77 g of HEPES were dissolved in 100 ml of 0.05 M NaOH, and 40 μl of the reconstitution buffer prepared by filtration was placed in an epi tube. Add and mix, add 320 μl of aqueous collagen solution (Sigma, USA) and mix using a pipette.Install a culture insert (12 mm Transwell®, Corning, USA) inside the 12-well cell culture dish. After the mixture is placed in the culture insert, the reaction is hardened for 1 hour in a 37 ° C. CO 2 incubator to prepare a dermal layer free of fibroblasts.

단계 2. 섬유아세포가 있는 진피층의 제조Step 2. Preparation of the dermal layer with fibroblasts

DMEM(Dulbeccos's Modified Eagle Medium(DMEM 분말, Gibco, USA) 3개, Ham's F-12 영양분 혼합물(F-12 분말, Gibco, USA) 1개, 항생제-항진균제(PSF, Gibco, USA) 4ml를 멸균한 증류수 400ml에 넣고 용해시켜 제조한 10X P 버퍼 40μl와 0.05M NaOH 100ml에 2.2g의 NaHCO3와 4.77g의 HEPES를 녹인 후 여과하여 제조한 재구성 버퍼(Reconstitution buffer) 40μl를 에피튜브(Epi tube)에 넣고 혼합한 후, 콜라겐 수용액(Sigma, USA) 320μl를 넣고 파이펫을 이용하여 혼합한다. 혼합물에 104개의 섬유아세포를 넣고 파이펫으로 잘 혼합하여 섬유아세포가 용액 중에 균일하게 분포하도록 한다.Sterilized with 3 Dulbeccos's Modified Eagle Medium (DMEM powder, Gibco, USA), 1 Ham's F-12 nutrient mixture (F-12 powder, Gibco, USA), 4 ml of antibiotic-antifungal (PSF, Gibco, USA) 40 μl of 10X P buffer prepared by dissolving in 400 ml of distilled water and 2.2 g of NaHCO 3 and 4.77 g of HEPES were dissolved in 100 ml of 0.05 M NaOH, and 40 μl of the reconstitution buffer prepared by filtration was placed in an epi tube. Add and mix, add 320 μl of aqueous collagen solution (Sigma, USA) and mix using a pipette Add 10 4 fibroblasts to the mixture and mix well with a pipette to distribute the fibroblasts uniformly in solution.

상기 단계 1에서 제조한 진피층을 포함하는 배양삽입체의 내부에 상기에서 혼합한 섬유아세포 혼합물을 400ul 넣어주고, 2시간 동안 37℃, 5% CO2 인큐베이터에서 굳힌다. Put 400ul of the fibroblast mixture mixed above into the culture insert including the dermal layer prepared in step 1, and solidify in 37 ℃, 5% CO 2 incubator for 2 hours.

콜라겐이 완전히 굳으면 배양삽입체의 내부와 외부에 모두 섬유아세포 배양배지(M106; GIBCO, Invitrogen, USA)를 넣어주고 하루 밤 동안 배양한다. 이후 이틀에 한번씩 배지를 교환하면서 일주일간 배양하여 섬유아세포가 있는 진피층을 제조하였다.
When the collagen is completely hardened, the fibroblast culture medium (M106; GIBCO, Invitrogen, USA) is placed inside and outside the culture insert and cultured overnight. Thereafter, the dermal layer containing fibroblasts was prepared by culturing for one week while changing the medium once every two days.

단계 3. 표피층의 제조Step 3. Preparation of the Epidermal Layer

상기 단계 2에서 제조한 섬유아세포가 있는 진피층의 상부에 1.5X 105 개의 각질형성세포와 5x104개의 멜라닌형성세포를 혼합하여 seeding한다. 배양삽입체의 내부와 외부에 모두 각질형성세포 배양배지(EpiLife; GIBCO, Invitrogen, USA)를 넣어주고 하루 밤 동안 배양 후 세포의 부착상태를 확인한다. 이후 이틀에 한번씩 배지를 교환하면서 일주일간 배양하여 표피세포의 증식을 유도한다.Seed by mixing 1.5X 10 5 keratinocytes and 5x10 4 melanocytes on the upper part of the dermal layer containing the fibroblasts prepared in step 2. Put keratinocyte culture medium (EpiLife; GIBCO, Invitrogen, USA) into both the inside and outside of the culture insert and check the attachment state of the cells after overnight culture. Then, incubate for one week while changing medium once every two days to induce proliferation of epidermal cells.

증식된 표피세포가 진피층의 상부를 모두 덮었을 때, 배지에 1.2mM Ca2 +를 첨가하여 이틀간 5% CO2, 37℃ 인큐베이터에서 배양하여 각질형성세포의 분화를 유도한다. 이틀간의 분화 유도과정이 끝나면, 배지를 모두 제거하고 배양삽입체의 외부에만 배지(1.2mM Ca2 +가 첨가된 각질형성세포 배양배지)를 넣어주어 각질형성세포를 공기중에 노출시킨다. 일주일간 매일 배지를 갈아주면서 공기노출배양을 진행하여 표피층을 생성시킨다.
When a cell proliferative skin covered both the upper part of the dermis, and the medium was added to 1.2mM Ca + 2 and incubated in 5% CO 2, 37 ℃ incubator for two days to induce the differentiation of keratinocytes. At the end of two days of differentiation-inducing processes, thereby removing all of the medium and given into the culture medium outside the insertion only of the body (the keratinocyte culture medium containing 1.2mM Ca + 2) exposing the keratinocytes in the air. The epidermal layer is produced by changing the medium every day for a week, followed by an air exposure culture.

[ [ 비교예Comparative example 1] 기존 인공피부의 배양 1] Culture of existing artificial skin

본 발명의 인공피부에 대응하여, 기존의 인공피부 모델로서 섬유아세포를 포함한 하나의 진피층으로 제작된 비교예 1의 인공피부를 하기와 같이 제조하였다. Corresponding to the artificial skin of the present invention, the artificial skin of Comparative Example 1 prepared as one dermal layer containing fibroblasts as an existing artificial skin model was prepared as follows.

배양삽입체 DMEM(Dulbeccos's Modified Eagle Medium(DMEM 분말, Gibco, USA) 3개, Ham's F-12 영양분 혼합물(F-12 분말, Gibco, USA) 1개, 항생제-항진균제(PSF, Gibco, USA) 4ml를 멸균한 증류수 400ml에 넣고 용해시켜 제조한 10X P 버퍼 40μl와 0.05M NaOH 100ml에 2.2g의 NaHCO3와 4.77g의 HEPES를 녹인 후 여과하여 제조한 재구성 버퍼(Reconstitution buffer) 40μl를 에피튜브(Epi tube)에 넣고 혼합한 후, 콜라겐 수용액(Sigma, USA) 320μl를 넣고 파이펫을 이용하여 혼합한다. 혼합물에 104개의 섬유아세포를 넣고 파이펫으로 잘 혼합하여 섬유아세포가 용액 중에 균일하게 분포하도록 한다. 12웰 세포배양접시의 내부에 배양삽입체(culture insert, 12mm Transwell®, Corning, USA)를 장착하고, 상기 혼합액을 배양삽입체 내부에 넣어준 후, 5% CO2, 37℃ 인큐베이터에서 1시간 동안 콜라겐 수용액을 굳혀 진피층을 제조하였다.3 culture inserts DMEM (Dulbeccos's Modified Eagle Medium (DMEM powder, Gibco, USA), 1 Ham's F-12 nutrient mixture (F-12 powder, Gibco, USA), 4 ml antibiotic-antifungal (PSF, Gibco, USA) Was dissolved in 400 ml of sterilized distilled water and dissolved in 40 μl of 10X P buffer and 2.2 ml of NaHCO 3 and 4.77 g of HEPES in 100 ml of 0.05 M NaOH, followed by filtration of 40 μl of Reconstitution buffer (Epi). tube), add 320μl of collagen aqueous solution (Sigma, USA) and mix using a pipette Put 10 4 fibroblasts into the mixture and mix well with a pipette so that the fibroblasts are uniformly distributed in the solution. A culture insert (12 mm Transwell®, Corning, USA) was mounted in a 12-well cell culture dish, and the mixed solution was placed in the culture insert, and then in a 5% CO 2 , 37 ° C. incubator. The dermal layer was prepared by hardening the collagen aqueous solution for 1 hour.

상기 진피층의 상부에 1.5X 105 개의 각질형성세포와 5x104개의 멜라닌형성세포를 혼합하여 seeding한다. 배양삽입체의 내부와 외부에 모두 각질형성세포 배양배지(EpiLife; GIBCO, Invitrogen, USA)를 넣어주고 하루 밤 동안 배양 후 세포의 부착상태를 확인한다. 이후 이틀에 한번씩 배지를 교환하면서 일주일간 배양하여 표피세포의 증식을 유도한다.1.5x 10 5 keratinocytes and 5x10 4 melanocytes are mixed and seeded on top of the dermal layer. Put keratinocyte culture medium (EpiLife; GIBCO, Invitrogen, USA) into both the inside and outside of the culture insert and check the attachment state of the cells after overnight culture. Then, incubate for one week while changing medium once every two days to induce proliferation of epidermal cells.

증식된 표피세포가 진피층의 상부를 모두 덮었을 때, 배지에 1.2mM Ca2 +를 첨가하여 이틀간 5% CO2 , 37℃ 인큐베이터에서 배양하여 각질형성세포의 분화를 유도한다. 이틀간의 분화 유도과정이 끝나면, 배지를 모두 제거하고 배양삽입체의 외부에만 배지(1.2mM Ca2 +가 첨가된 각질형성세포 배양배지)를 넣어주어 각질형성세포를 공기중에 노출시킨다. 일주일간 매일 배지를 갈아주면서 공기노출배양을 진행하여 표피층을 생성시켜 섬유아세포를 포함한 하나의 진피층으로 제작된 이루어진 기존 인공피부를 제조하였다.
When a cell proliferative skin covered both the upper part of the dermis, and the medium was added to 1.2mM Ca + 2 and incubated in 5% CO 2, 37 ℃ incubator for two days to induce the differentiation of keratinocytes. At the end of two days of differentiation-inducing processes, thereby removing all of the medium and given into the culture medium outside the insertion only of the body (the keratinocyte culture medium containing 1.2mM Ca + 2) exposing the keratinocytes in the air. Existing artificial skin made of one dermal layer containing fibroblasts was produced by producing an epidermal layer by changing the medium daily for one week and then exposing the air to culture.

[ [ 비교예Comparative example 2] 멜라닌형성세포를 함유하지 않는 인공피부의 배양 2] Culture of artificial skin containing no melanocytes

비교예 2의 멜라닌 형성세포를 함유하지 않는 인공피부는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 배양한 두 층의 진피로 구성되는 인공피부를 배양하였으며, 다만 멜라닌형성세포를 seeding하는 단계를 제외하고 제작하였다.
Artificial skin containing no melanin forming cells of Comparative Example 2 was cultured artificial skin consisting of two layers of dermis cultured in the same manner as in Example 1, except that the step of seeding melanocytes It was.

[[ 시험예Test Example 1] 인공피부의 조직학적 관찰 1] Histological observation of artificial skin

상기 실시예 1에서 제조된 멜라닌형성세포를 포함하는 인공피부의 단면을Hematoxylin-Eosin(H&E) staining에 의해 염색하여 광학현미경으로 관찰한 결과와 멜라노마 세포 마커인 HMB45를 조직면역염색법으로 염색하여 관찰한 결과를 하기 도 3에 나타내었다.A cross section of the artificial skin including the melanocytes prepared in Example 1 was stained by Hematoxylin-Eosin (H & E) staining and observed by optical microscopy and stained with HMB45, a melanoma cell marker, by tissue immunostaining. One result is shown in FIG. 3.

도 3에서 보여지는 바와 같이 본 발명의 인공피부는 실제 피부와 같이 진피층과 표피층으로 구성되며, 진피층에 섬유아세포가 관찰되며, 증식 및 분화하는 각질형성세포로 이루어진 표피층과 표피 기저부에 멜라닌형성세포가 관찰됨을 알 수 있어, 본 발명의 인공피부는 조직학적으로 실제 피부와 매우 유사함을 알 수 있다.
As shown in FIG. 3, the artificial skin of the present invention is composed of a dermal layer and an epidermal layer, as in actual skin, and fibroblasts are observed in the dermal layer, and melanocytes are formed in the epidermal layer and the epidermal base formed of keratinocytes that proliferate and differentiate. It can be seen that the artificial skin of the present invention is very similar to the actual skin histologically.

[[ 시험예Test Example 2] 인공피부의 진피수축 개선효과 2] Improvement of dermal contraction of artificial skin

본 발명에 의한 인공피부의 인체상관성이 높은 효과를 확인하기 위하여 상기실시예 1 및 비교예 1의 진피수축여부를 관찰하였다. In order to confirm the high human correlation of the artificial skin according to the present invention, the dermal contraction of Example 1 and Comparative Example 1 was observed.

상기 실시예 1에서 제조한 인공피부와 비교예 1의 인공피부를 배양이 모두 끝난 시점에서 육안으로 관찰하였으며, 결과 사진을 도 4에 나타내었다.The artificial skin prepared in Example 1 and the artificial skin of Comparative Example 1 were visually observed at the end of incubation, and the result photograph is shown in FIG. 4.

도 4에서 나타나는 바와 같이 기존의 인공피부에 해당하는 비교예 1은 실시예 1에 비하여 진피 수축이 심하게 나타났으며, 이로 인해 인공피부 모델의 형태적 변형이 일어나는 것을 알 수 있다. 본 발명의 인공피부는 진피층을 두 층으로 제작함으로써 진피층 수축을 억제하였으며, 이를 통해 인공피부 모델의 형태학적, 조직학적 안정성 확보를 통해 인체 상관성 증진 효능을 나타냄을 알 수 있다.
As shown in FIG. 4, Comparative Example 1 corresponding to the existing artificial skin showed severe contraction of the dermis as compared with Example 1, and it can be seen that morphological deformation of the artificial skin model occurs. Artificial skin of the present invention by suppressing the dermal layer shrinkage by making the dermal layer in two layers, it can be seen that through the morphological, histological stability of the artificial skin model through the improvement of human correlation.

[[ 시험예Test Example 3]  3] UVBUVB 에 대한 For 광노화Photoaging 반응성 평가 Reactivity evaluation

상기 실시예 1에서 제조된 인공피부와 상기 비교예 2의 인공피부의 상부에 UVB 조사기(Vilber Lourmat, France)를 이용하여 60mJ의 UVB를 조사한 후, 48시간 후 배양배지를 수거하고, MMP-1 ELISA kit(Amersham, GE, USA)으로 배지 내 MMP-1 의 변화를 측정하였다. 세부 실험방법은 제조사가 제공하는 프로토콜에 따랐으며, 통계 프로그램 (MINITAB, Minitab Inc., USA)을 이용하여 결과의 유의성을 분석하여 MMP-1 발현 정도의 결과를 대조군에 대한 발현 정도를 %로 계산하여 도 5에 나타내었다. 대조군으로는 UVB를 조사하지 않는 것을 제외하고는 동일 조건에서 실시예 1 및 비교예 2의 인공피부를 48시간 동안 배양한 것을 사용하였다.After irradiating UVB of 60mJ on the artificial skin prepared in Example 1 and the artificial skin of Comparative Example 2 using a UVB irradiator (Vilber Lourmat, France), after 48 hours to collect the culture medium, MMP-1 The change of MMP-1 in the medium was measured by ELISA kit (Amersham, GE, USA). The detailed test method was based on the protocol provided by the manufacturer, and the significance of the results was analyzed using a statistical program (MINITAB, Minitab Inc., USA), and the result of MMP-1 expression was calculated in% of the control group. 5 is shown. As a control, except that the UVB was not irradiated, the artificial skin of Example 1 and Comparative Example 2 was cultured for 48 hours under the same conditions.

UVB는 세포와 인체 모두에서 진피 콜라겐을 분해하는 MMP-1(matrix metalloproteinase-1)의 발현을 증가시켜 광노화 반응을 일으키는 것으로 널리 알려져 있다.UVB is widely known to cause photoaging by increasing the expression of matrix metalloproteinase-1 (MMP-1), which degrades dermal collagen in both cells and the human body.

도 5에서 나타나는 바와 같이, 비교예 2의 모델에서는 UVB에 의한 MMP-1의 증가가 관찰되지 않은 반면, 멜라닌형성세포를 포함한 실시예 1에서는 UVB에 의한 유의적인 MMP-1의 증가가 관찰되었다. 이는 본 발명의 멜라닌형성세포를 포함한 인공피부 모델이 UVB 자극에 대한 생리학적 인체상관성을 확보했음을 보여주고 있으며, 본 발명의 인공피부 모델을 광노화 평가 등에 적용시 인체상관성이 더 높은 결과를 도출할 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, in the model of Comparative Example 2, no increase of MMP-1 by UVB was observed, whereas in Example 1 including melanocytes, significant increase of MMP-1 by UVB was observed. This shows that the artificial skin model including melanocytes of the present invention has secured physiological human correlation with UVB stimulation, and when the artificial skin model of the present invention is applied to photoaging evaluation, the human skin correlation can be derived. It can be seen that.

Claims (10)

섬유아세포, 각질형성세포 및 멜라닌형성세포를 함유하는 인공피부.Artificial skin containing fibroblasts, keratinocytes and melanocytes. 제 1항에 있어서, 상기 인공피부는 섬유아세포를 포함하는 진피층; 및 각질형성세포 및 멜라닌형성세포를 포함하는 표피층을 함유하는 것을 특징으로 하는 인공피부.According to claim 1, wherein the artificial skin dermal layer containing fibroblasts; And an epidermal layer comprising keratinocytes and melanocytes. 제 2항에 있어서, 상기 진피층은 2 이상의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피부.3. The artificial skin of claim 2, wherein the dermal layer comprises two or more layers. 제 2항에 있어서, 상기 진피층은 콜라겐을 함유하는 제1층과 섬유아세포를 함유하는 제2층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피부.3. The artificial skin of claim 2, wherein the dermal layer comprises a first layer containing collagen and a second layer containing fibroblasts. 제 2항에 있어서, 상기 멜라닌형성세포는 상기 표피층의 기저부에 존재함을 특징으로 하는 인공피부.3. The artificial skin of claim 2, wherein the melanocytes are present at the base of the epidermal layer. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 인공피부는 피부 미백과 피부 노화의 동시 연구용인 것을 특징으로 하는 인공피부.The artificial skin according to claim 1 or 2, wherein the artificial skin is for simultaneous study of skin whitening and skin aging. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 인공피부는 피부 미백, 피부 노화 및 피부 자극의 동시 연구용인 것을 특징으로 하는 인공피부.The artificial skin according to claim 1 or 2, wherein the artificial skin is for simultaneous study of skin whitening, skin aging and skin irritation. 1) 콜라겐을 함유하는 제1진피층을 제조하는 단계;
2) 상기 제1진피층 상에 섬유아세포를 함유하는 제2진피층을 형성하는 단계; 및
3) 상기 제2진피층의 상부에 각질형성세포 및 멜라닌형성세포를 함유하는 표피층을 제조하는 단계;
를 포함하는 멜라닌형성세포를 함유하는 인공피부의 제조방법.
1) preparing a first dermal layer containing collagen;
2) forming a second dermal layer containing fibroblasts on the first dermal layer; And
3) preparing an epidermal layer containing keratinocytes and melanocytes on top of the second dermal layer;
Method for producing artificial skin containing melanocytes comprising a.
제 8항에 있어서, 상기 3) 단계는 상기 각질형성세포와 멜라닌형성세포를 동시에 혼합하여 배양하는 것을 특징으로 하는 인공피부의 제조방법.The method of claim 8, wherein the step 3) comprises artificial culture of the keratinocytes and melanocytes. 제 8항에 있어서, 상기 3) 단계 이후에 각질형성세포를 분화 및 증식하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피부의 제조방법.
The method of claim 8, further comprising the step of differentiating and proliferating keratinocytes after step 3).
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