KR20150020112A - Mesenchymal stem cells treated metformin having immuno-modulating activity and cell therapeutic agent for preventing or treating immune disease - Google Patents

Mesenchymal stem cells treated metformin having immuno-modulating activity and cell therapeutic agent for preventing or treating immune disease Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing mesenchymal stem cells, which mass-produce human transforming growth factor-β (TGF-β) and have immuno-modulating activity, mesenchymal stem cells manufactured by the method, and a cell therapeutic agent composition containing the mesenchymal stem cells for preventing or treating immune diseases, wherein the method includes treating the mesenchymal stem cells, of which CD105, CD29 and CD44 are positive immunological features and CD34, CD45 and HLA-DR are negative immunological features, with metformin, and cultivating the metformin-treated mesenchymal stem cells at a temperature of 28-42°C for 14-21 days. The metformin-treated mesenchymal stem cells having immuno-modulating activity increase expression of IDO, TGF-beta or IL-10 that is a factor having immuno-modulating activity, and augment the self phagocytosis and mitochondrial activity, thereby being useful as a cell therapeutic agent for treating immune diseases.

Description

메트포민이 처리된 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포 및 이를 포함하는 면역질환의 예방 또는 치료용 세포치료제 조성물{Mesenchymal stem cells treated metformin having immuno-modulating activity and cell therapeutic agent for preventing or treating immune disease}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to mesenchymal stem cells, metformin-treated mesenchymal stem cells having mesenchymal stem cells, metformin-treated mesenchymal stem cells,

본 발명은 메트포민이 처리된 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포 및 이를 포함하는 면역질환의 예방 또는 치료용 세포치료제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a mesenchymal stem cell having metformin-treated immunomodulatory ability and a cell therapeutic composition for preventing or treating immunological disease comprising the same.

면역(Immunity)은 생체 조직으로 침입하거나 주입되는 모든 외부 고분자물질(항원)에 대한 생체의 자기보호 체계의 하나이다. 면역체계의 주요한 구성성분으로 림프구가 있는데, 이는 골수에서 만들어져서 혈액을 따라 림프 조직이나 기관, 주로 림프절비장편도 등으로 순환하는 백혈구다. B세포는 적절한 항원에 의해 자극되면 빠르게 증식하여, 그 항원을 중화시킬 특별한 항체(면역글로불린)를 만들어내는 클론을 형성한다. B세포가 생성하는 항체는 체액에서 순환하면서 체액성면역을 수행한다. T세포는 흉선에서 만들어져 림프 조직으로 이동하는데, 항원을 직접 공격하는 세포매개성면역을 담당한다.Immunity is one of the biological self-protection systems for all external polymeric substances (antigens) that enter or are injected into living tissue. The main component of the immune system is lymphocytes, which are white blood cells that are made in the bone marrow and circulate along the blood to the lymphatic tissues or organs, mainly the lymph node splenic tonsil. B cells proliferate rapidly when stimulated by the appropriate antigen, forming a clone that produces a special antibody (immunoglobulin) that neutralizes the antigen. The antibody produced by B cells circulates in body fluids and performs humoral immunity. T cells are made from the thymus and migrate to lymphoid tissue, which is responsible for cell-mediated immunity that directly attacks the antigen.

또한, 모든 정상 개체에 있어서 가장 중요한 특성 중의 하나는 자기(self)를 구성하고 있는 항원물질에 대해서는 해롭게 반응하지 않는 반면, 많은 비자기(non-self) 항원에 대해서는 이를 인식하고 반응하여 제거할 수 있는 능력을 가지고 있다는 것이다. 이처럼 자기항원에 대한 생체의 무반응을 면역학적 무반응성(immunologic unresponsiveness) 또는 관용(tolerance)이라 한다. In addition, one of the most important characteristics of all normal individuals is that they do not react negatively to the antigenic substances that make up the self, while many non-self antigens recognize it and can react to remove it I have the ability. Such a non-response of a living body to a self-antigen is called immunologic unresponsiveness or tolerance.

이러한 자기관용을 유도하거나 계속 유지하는데 있어서 문제가 생기게 되면 자기항원에 대하여 면역반응이 일어나게 되고, 이로 인하여 자신의 조직을 공격하는 현상이 발생하면서 각종 자가면역질환이 발병하게 된다.When problems arise in inducing or maintaining such self-tolerance, an immune response to the self-antigen occurs, thereby attacking the self-organization, resulting in various autoimmune diseases.

한편, 이러한 자가면역질환을 치료하는 주된 방법은 주로 자기면역 기능을 억제하는 약물이 사용되고 있다. 그러나 부작용이 많아 지속적으로 사용하기 곤란하고 재발을 충분히 막지 못하여 치료에 한계가 있다. On the other hand, drugs that suppress autoimmune function are mainly used as a main method for treating such autoimmune diseases. However, because of the large number of side effects, it is difficult to use continuously, and the treatment is limited because it does not prevent recurrence sufficiently.

따라서 보다 효과적인 새로운 면역질환 치료제의 개발이 연구 및 개발되고 있는데, 최근 들어 면역질환 치료를 위한 세포치료제가 개발이 되고 있으며, 세포치료제로서 줄기세포를 이용하려는 연구가 점점 증가하고 있다.Therefore, a new therapeutic agent for immune diseases is being developed more effectively. Recently, a cell therapy agent for the treatment of immune diseases has been developed, and studies for using stem cells as a cell therapy agent are increasing.

특히, 줄기세포 중 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cells)는 아직까지 면역조절능력에 대한 정확한 작용기전이 밝혀져 있지 않고 우수한 면역질환 치료 효과를 갖는 줄기세포의 제조에 대한 연구도 거의 없는 실정이다.In particular, the mesenchymal stem cells of the stem cells have not yet revealed the precise mechanism of action against the immunoregulatory ability, and research on the production of stem cells having excellent immunological disease treatment has been rarely conducted.

이에 본 발명자들은 줄기세포를 이용하여 효과적으로 면역치료를 위한 세포치료제를 연구하던 중, 메트포민을 처리하여 제조한 간엽줄기세포(mesenchymal stem cells)가 우수한 면역질환 치료 효과를 갖는다는 사실을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention found that when mesenchymal stem cells prepared by treating metformin have an excellent immunological disease therapeutic effect while studying a cell therapy agent for immunotherapy effectively using stem cells, .

대한민국 특허출원번호 2007-0017970Korean Patent Application No. 2007-0017970

따라서 본 발명의 목적은 간엽줄기세포에 메트포민을 처리하여 배양하는 단계를 포함하는, 인간형질전환 성장인자-베타(TGF-β)를 대량생산하고 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포의 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing mesenchymal stem cells having mass-production of human transgranular growth factor-beta (TGF-beta) and immuno-controlling ability, which comprises culturing mesenchymal stem cells with metformin .

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명의 방법으로 제조된 인간형질전환 성장인자-베타(TGF-β)를 대량 생산하고 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a mesenchymal stem cell capable of mass-producing human transgranular growth factor-beta (TGF-beta) produced by the method of the present invention and having immunomodulating ability.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명에 따른 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포를 유효성분으로 포함하는 면역질환의 예방 또는 치료용 세포치료제 조성물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a cell therapy composition for preventing or treating immune diseases comprising mesenchymal stem cells having immunomodulating ability according to the present invention as an active ingredient.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 간엽줄기세포에 메트포민을 처리하는 단계를 포함하는, 인간형질전환 성장인자-베타(TGF-β)를 대량생산하고, 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포의 제조방법을 제공한다.In order to accomplish the object of the present invention as described above, the present invention provides a method for producing human transgranular growth factor-beta (TGF-β), which comprises the step of treating metformin in mesenchymal stem cells, A method for producing mesenchymal stem cells is provided.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 간엽줄기세포는 CD105, CD29 및 CD44는 양성이며 CD34, CD45 및 HLA-DR는 음성의 면역학적 특징을 갖는 것을 특징으로 하는 간엽줄기세포의 제조방법일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mesenchymal stem cells may be a method for producing mesenchymal stem cells, wherein CD105, CD29 and CD44 are positive and CD34, CD45 and HLA-DR have immunological characteristics .

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 메트포민을 처리한 간엽줄기세포를 28 ~ 42℃의 온도에서 14 ~ 21일 동안 배양하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간엽줄기세포의 제조방법일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method may further comprise culturing the metformin-treated mesenchymal stem cells at a temperature of 28 to 42 DEG C for 14 to 21 days .

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 간엽줄기세포는 말초혈액 또는 지방조직으로부터 분리된 것을 특징으로 하는 간엽줄기세포의 제조방법일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mesenchymal stem cells may be isolated from peripheral blood or adipose tissue.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 메트포민은 간엽줄기세포 2 × 105 ~ 1 × 106 세포수를 기준으로 0.2 ~ 2mM의 농도로 처리하는 것을 특징으로 하는 간엽줄기세포의 제조방법일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the metformin may be a method for producing mesenchymal stem cells, wherein the metformin is treated at a concentration of 0.2 to 2 mM based on the number of mesenchymal stem cells of 2 × 10 5 to 1 × 10 6 cells .

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 간엽줄기세포는 메트포민의 처리에 의해 IDO, TGF-beta 및 IL-10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 인자의 발현이 증가될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mesenchymal stem cells can be increased in expression of at least one factor selected from the group consisting of IDO, TGF-beta and IL-10 by treatment with metformin.

또한 본 발명은 상기 본 발명의 방법으로 제조된 인간형질전환 성장인자-베타(TGF-β)를 대량 생산하고 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포를 제공한다.The present invention also provides a mesenchymal stem cell capable of mass-producing human transgenic growth factor-beta (TGF-beta) produced by the method of the present invention and having immunomodulating ability.

또한 본 발명은 본 발명의 간엽줄기세포를 유효성분으로 포함하는 면역질환의 예방 또는 치료용 세포치료제 조성물을 제공한다. The present invention also provides a cell therapy composition for preventing or treating immune diseases comprising mesenchymal stem cells of the present invention as an active ingredient.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포를 투여개체의 체중 kg 당 2 × 105 내지 2.5 × 107 세포수로 투여할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the composition may be administered at a dose of 2 × 10 5 to 2.5 × 10 7 cells / kg of body weight of an injectable mesenchymal stem cell having immunomodulating ability.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 면역질환은 골관절염, 류마티스 관절염(Rheumatoid Arthritis), 천식(Asthma), 피부염(Dermititis), 건선(Psoriasis), 낭섬유증(Cystic Fibrosis), 고형장기 이식 후기 및 만성 거부증(Post transplantation late and chronic solid organ rejection), 다발성 경화증(Multiple Sclerosis), 전신성 홍반성 루푸스(systemic lupus erythematosus), 쇼그렌 증후군(Sjogren syndrome), 하시모토 갑상선(Hashimoto thyroiditis), 다발성근염(polymyositis), 경피증(scleroderma), 아디슨병(Addison disease), 백반증(vitiligo), 악성빈혈(pernicious anemia), 사구체신염(glomerulonephritis) 및 폐섬유증(pulmonary fibrosis), 염증성장질환(Inflammatory Bowel Diesese), 크론 병(Crohns disease), 자가면역성 당뇨(Autoimmune Diabetes), 당뇨 망막증(Diabetic retinopathy), 비염(Rhinitis), 허혈-재관류 손상(Ischemia-reperfusion injury), 혈관성형술후 재협착(Post-angioplasty restenosis), 만성 폐색성 심장 질환(Chronic obstructive pulmonary disease; COPD), 그레이브병(Graves disease), 위장관 알러지(Gastrointestinal allergy), 결막염(Conjunctivitis), 죽상경화증(Atherosclerosis), 관상동맥질환(Coronary artery disease), 협심증(Angina), 암 전이, 소동맥 질환 및 미토콘드리아 질환(mitochondrial disease)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the immunological disease is selected from the group consisting of osteoarthritis, rheumatoid arthritis, asthma, dermatitis, psoriasis, cystic fibrosis, It is known that post-transplantation late and chronic solid organ rejection, multiple sclerosis, systemic lupus erythematosus, Sjogren's syndrome, Hashimoto thyroiditis, polymyositis, scleroderma inflammatory diseases such as scleroderma, Addison disease, vitiligo, pernicious anemia, glomerulonephritis and pulmonary fibrosis, inflammatory bowel disease, Crohns disease ), Autoimmune diabetes, diabetic retinopathy, rhinitis, ischemia-reperfusion injury, post-angioplasty (post-angioplasty) stent restenosis, chronic obstructive pulmonary disease (COPD), Graves disease, gastrointestinal allergy, conjunctivitis, atherosclerosis, coronary artery disease Angina, cancer metastasis, small artery disease, and mitochondrial disease.

본 발명은 CD105, CD29 및 CD44는 양성이며 CD34, CD45 및 HLA-DR는 음성의 면역학적 특징을 갖는 간엽줄기세포에 메트포민을 처리하여 인간형질전환 성장인자-베타(TGF-β)를 대량생산하고 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 간엽줄기세포, 상기 간엽줄기세포를 함유하는 면역질환 치료 또는 예방용 세포치료제 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 메트포민이 처리된 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포는 면역조절능을 갖는 인자인 IDO, TGF-beta 및 IL-10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 인자의 발현이 증가되어 있고, 자가포식작용 및 미토콘드리아 활성을 증가되어 있어 면역질환 치료를 위한 세포치료제로 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a method for mass production of human transforming growth factor-beta (TGF-beta) by treating metformin in mesenchymal stem cells having positive CD905, CD29 and CD44 and immunologic characteristics of CD34, CD45 and HLA-DR A method for producing mesenchymal stem cells having immunomodulating ability, mesenchymal stem cells prepared by the method, and a composition for treating or preventing an immune disease containing the mesenchymal stem cells. The metformin-treated mesenchymal stem cells having the immunomodulatory effect according to the present invention have increased expression of any one or more of the factors selected from the group consisting of IDO, TGF-beta and IL-10, It has an effect of being useful as a cell therapy agent for the treatment of immune diseases since it has an increased self-phagocytosis and mitochondrial activity.

도 1은 말초 혈액에서 분리한 간엽줄기세포의 세포 모양을 현미경으로 관찰한 결과와, 간엽줄기세포의 세포 표지자 발현 여부를 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 말초 혈액에서 분리한 간엽줄기세포 및 메트포민을 처리하여 제조한 간엽줄기세포에서의 IDO 및 TGF-beta 발현 정도를 분석한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 말초 혈액에서 분리한 간엽줄기세포 및 메트포민을 처리하여 제조한 간엽줄기세포 각각을 대상으로 염증인자 및 종양인자와 관련된 유전자인 HMGB-1, IL-6, IL-1beta의 발현 변화를 분석한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 말초 혈액에서 분리한 간엽줄기세포 및 메트포민을 처리하여 제조한 간엽줄기세포 각각을 대상으로 전자현미경을 통해 자가포식 소낭(autophagic vacuoles) 및 미토콘드리아의 활성 정도를 관찰한 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 지방조직으로부터 분리한 간엽줄기세포 및 메트포민을 처리하여 제조한 간엽줄기세포에서의 IL-10 및 TGF-beta 발현 정도를 분석한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 6은 지방조직으로부터 분리한 간엽줄기세포 및 메트포민을 처리하여 제조한 간엽줄기세포에서의 IL-10 및 IDO 발현 정도를 DAPI 염색방법을 통해 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 골관절염이 유도된 마우스 모델을 대상으로 메트포민을 처리하여 제조한 인간 지방조직 유래 간엽줄기세포를 주입한 군(Met-MSC), 골관절염 마우스에 메트포민 미처리 간엽줄기세포만을 주입한 군(MSC) 및 골관절염 마우스 군(MIA; 아무것도 처리하지 않은 군)에서의 통증 분석 결과를 나타낸 것이고(A), 연골의 파괴정도를 인디아 잉크 염색법으로 염색하여 관찰한 것을 나타낸 것이다(B).
도 8은 염증성장질환이 유도된 마우스 모델을 대상으로 메트포민을 처리하여 제조한 인간 지방조직 유래 간엽줄기세포를 주입한 군(MSC+Metformin), 간엽줄기세포만을 주입한 군(MSC; 메트포민 미처리군), 아무것도 처리하지 않은 군(IBD; 염증성 장질환 군)에서의 몸무게 변화(A), IBD 질병활성도(B) 및 대장의 길이와 두께변화(C)를 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 염증성장질환이 유도된 마우스 모델을 대상으로 메트포민을 처리하여 제조한 인간 지방조직 유래 간엽줄기세포를 주입한 군(MSC+Metformin), 간엽줄기세포만을 주입한 군(MSC; 메트포민 미처리군), 염증성 장질환 군(IBD), 아무것도 처리하지 않은 군(WT)에서의 H&E 염색을 통한 장내 염증세포 침윤 및 세포 조직 형태 변화(A)와 immunochimistry 염색을 통한 TNF-a 관찰 결과를 나타낸 것이다(B).
도 10은 관절염 모델인 IL-1Ra Knockout mouse를 대상으로 메트포민을 처리하여 제조한 인간 지방조직 유래 간엽줄기세포를 주입한 군(Met-MSC), 간엽줄기세포만을 주입한 군(MSC; 메트포민 미처리군) 및 아무것도 처리하지 않은 군(즉, 관절염 발명 군; IL-1Ra Knockout mouse)에서의 관절염 지수를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 11은 류마티스 관절염 동물모델을 대상으로 메트포민을 처리하여 제조한 인간 지방조직 유래 간엽줄기세포(Met-MSC), 간엽줄기세포(MSC; 메트포민 미처리 간엽줄기세포) 및 아무것도 처리하지 않은 군(control)에서의 류마티스 관절염 치료효과를 관절염 지수를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 12는 골관절염이 유도된 마우스 모델을 대상으로 메트포민을 처리하여 제조한 인간 지방조직 유래 간엽줄기세포를 주입한 군(Met-MSC), 골관절염 마우스에 메트포민 미처리 간엽줄기세포만을 주입한 군(MSC) 및 골관절염 마우스 군(MIA; 아무것도 처리하지 않은 군)의 골관절염증과 연골의 파괴정도를 분석하기 위해 H&E 염색, Toluidin 염색 및 saffranin O 염색을 시행한 결과를 나타낸 것이다.
FIG. 1 shows the result of microscopic observation of the cell shape of mesenchymal stem cells isolated from peripheral blood and the result of analysis of cell marker expression of mesenchymal stem cells.
FIG. 2 is a graph showing the results of analysis of the degree of expression of IDO and TGF-beta in mesenchymal stem cells prepared by treating mesenchymal stem cells and metformin isolated from peripheral blood.
FIG. 3 shows the expression of HMGB-1, IL-6 and IL-1beta, which are genes related to inflammatory and tumor factors, in mesenchymal stem cells prepared by treating mesenchymal stem cells and metformin isolated from peripheral blood. The results are shown graphically.
FIG. 4 is a photograph showing the results of observing the activity of autophagic vacuoles and mitochondria through electron microscopy in mesenchymal stem cells prepared by treating mesenchymal stem cells and metformin isolated from peripheral blood. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the results of analysis of IL-10 and TGF-beta expression levels in mesenchymal stem cells prepared by treating mesenchymal stem cells and metformin isolated from adipose tissue.
FIG. 6 is a photograph showing the degree of expression of IL-10 and IDO in mesenchymal stem cells prepared by treating mesenchymal stem cells and metformin isolated from adipose tissue by DAPI staining method.
FIG. 7 is a graph showing the results of immunohistochemical staining of a mouse model of osteoarthritis-induced mouse metastasis (Met-MSC) injected with human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells prepared by treatment with metformin, a group of MSCs injected with metformin- (A), and the degree of destruction of cartilage was observed by staining with Indian ink staining method (B).
FIG. 8 is a graph showing the results of immunohistochemical staining of mesenchymal stem cells (MSC + Metformin), mesenchymal stem cells alone (MSC), metformin non-treated group (A), IBD disease activity (B), and length and thickness change (C) of the large intestine (IBD; inflammatory bowel disease group).
FIG. 9 is a graph showing the results of immunohistochemical staining of mesenchymal stem cells (MSC + Metformin), mesenchymal stem cells alone (MSC), metformin untreated group ), Inflammatory bowel disease (IBD), non-treated group (WT), and intranasal inflammatory cell infiltration and tissue morphology changes (A) and immunochromism staining B).
FIG. 10 is a graph showing the results of immunohistochemical staining of the human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (Met-MSC), mesenchymal stem cells alone (MSC), metformin untreated group prepared by treating metformin with IL-1Ra knockout mouse ) And a group that was not treated with anything (i.e., an arthritis invention group; IL-1Ra Knockout mouse).
FIG. 11 is a graph showing the results of human mesenchymal stem cells (Met-MSC), mesenchymal stem cells (MSC) and metformin-free mesenchymal stem cells (MSCs) prepared by treating metformin in an animal model of rheumatoid arthritis, In the treatment of rheumatoid arthritis.
FIG. 12 is a graph showing the results of immunohistochemical staining of a mouse model of osteoarthritis-induced mouse metastasis (Met-MSC) injected with human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells prepared by treatment with metformin, a group of MSCs injected with metformin- And osteoarthritis mouse group (MIA; nontreated group), H & E staining, Toluidine staining, and saffranin O staining were performed to analyze the extent of osteoarthritis and cartilage destruction.

본 발명자들은 면역질환을 효과적으로 치료할 수 있는 세포치료제를 개발하기 위해 연구하던 중, 메트포민을 처리하여 제조한 간엽줄기세포가 메트포민을 처리하지 않은 간엽줄기세포에 비해 면역질환의 치료 효과가 현저하게 우수함을 실험을 통해 확인하였다. The inventors of the present invention have been studying to develop a cell therapy agent capable of effectively treating immune diseases, wherein the mesenchymal stem cell prepared by treatment with metformin is significantly superior to the mesenchymal stem cell without metformin treatment And confirmed through experiments.

본 발명은 하기 화학식 1의 메트포민(Metformin)을 간엽줄기세포에 처리하는 것을 특징으로 하며, 메트포민은 IUPAC 명명법으로 N,N-Dimethylimidodicarbonimidic diamide이고, 분자식은 C4H11N5이며, 분자량은 129.16364이다.The present invention is characterized by treating metformin of the following formula 1 with mesenchymal stem cells, wherein metformin is N, N-dimethylimidodicarbonimidic diamide by IUPAC nomenclature, molecular formula is C 4 H 11 N 5 , and molecular weight is 129.16364 .

Figure pat00001
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따라서, 본 발명은 메트포민이 처리된 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포를 제공할 수 있으며, 상기 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포를 유효성분으로 포함하는 면역질환의 예방 또는 치료를 위한 세포치료제 조성물을 제공할 수 있다. Accordingly, the present invention provides a cell therapy composition for the prevention or treatment of immune diseases comprising metformin-treated mesenchymal stem cells having immunomodulatory ability and comprising mesenchymal stem cells having the immunomodulating ability as an active ingredient .

상기 간엽줄기세포(Mesenchymal Stem Cell; MSC)는 골수(bone marrow), 혈액, 진피 및 골막 등에서 분리되는 줄기세포로서, 다양한 세포 예컨대 지방세포, 연골세포 및 뼈세포 등으로 분화할 수 있는 전능성(pluripotent) 또는 다능성(multipotent) 세포를 의미한다.The mesenchymal stem cell (MSC) is a stem cell which is isolated from bone marrow, blood, dermis and periosteum, and is a pluripotent stem cell capable of differentiating into various cells such as adipocytes, chondrocytes and bone cells. ) Or multipotent cells.

특히 본 발명에서 사용되는 상기 간엽줄기세포는, 동물의 간엽줄기세포일 수 있으며, 바람직하게는 포유동물, 보다 바람직하게는 인간의 간엽줄기세포일 수 있다. 또한 본 발명의 간엽줄기세포는 골수, 지방조직, 말초혈액, 간, 폐, 양수, 태반의 융모막 또는 제대혈로부터 유래된 것일 수 있으며, 바람직하게는 지방조직 또는 말초혈액에서 유래한 것을 사용할 수 있다. In particular, the mesenchymal stem cell used in the present invention may be an mesenchymal stem cell of an animal, preferably a mammalian animal, more preferably a human mesenchymal stem cell. The mesenchymal stem cells of the present invention may be derived from bone marrow, adipose tissue, peripheral blood, liver, lung, amniotic fluid, placenta chorioamnion or cord blood, preferably derived from adipose tissue or peripheral blood.

참고로, 간엽줄기세포는 상기와 같이 다양한 소스로부터 수득할 수 있는데, 간엽줄기세포를 얻는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다: (1) 인간 또는 마우스를 포함하는 포유동물, 바람직하게는, 인간의 간엽줄기세포 소스, 예컨대, 혈액 또는 골수 또는 지방조직으로부터 간엽줄기세포를 분리하는 단계; (2) 분리된 세포를 적합한 배지에서 배양하는 단계; 및 (3) 배양과정에서 부유 세포를 제거하고 배양 플레이트에 부착된 세포들을 계대 배양하여, 최종적으로 구축된 간엽줄기세포를 수득하는 단계를 통하여 얻을 수 있다.For reference, mesenchymal stem cells can be obtained from various sources as described above. Specifically, the process for obtaining mesenchymal stem cells is as follows: (1) a mammal including a human or a mouse, preferably a human Isolating mesenchymal stem cells from an mesenchymal stem cell source of, for example, blood or bone marrow or adipose tissue; (2) culturing the isolated cells in a suitable medium; And (3) removing floating cells in the culture process and subculturing the cells attached to the culture plate, thereby obtaining finally formed mesenchymal stem cells.

상기 과정에서 이용되는 배지로는, 줄기세포의 배양에 이용되는 일반적인 어떠한 배지도 이용할 수 있다. 바람직하게는, 혈청(예컨대, 우태아 혈청, 말 혈청 및 인간 혈청)이 함유된 배지이다. 본 발명에서 이용될 수 있는 배지는, 예를 들어, RPMI 시리즈, Eagles's MEM(Eagle's minimum essential medium, Eagle, H. Science 130:432(1959)), α-MEM(Stanner, C.P. et al., Nat. New Biol. 230:52(1971)), Iscove's MEM(Iscove, N. et al., J. Exp. Med. 147:923(1978)), 199 배지(Morgan et al., Proc. Soc. Exp. Bio. Med., 73:1(1950)), CMRL 1066, RPMI 1640(Moore et al., J. Amer. Med. Assoc. 199:519(1967)), F12(Ham, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 53:288(1965)), F10(Ham, R.G. Exp. Cell Res. 29:515(1963)), DMEM(Dulbecco's modification of Eagle's medium, Dulbecco, R. et al., Virology 8:396(1959)), DMEM과 F12의 혼합물(Barnes, D. et al., Anal. Biochem. 102:255(1980)), Way-mouth's MB752/1(Waymouth, C. J. Natl. Cancer Inst. 22:1003(1959)), McCoy's 5A(McCoy, T.A., et al., Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 100:115(1959)) 및 MCDB 시리즈(Ham, R.G. et al., In Vitro 14:11(1978))을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 배지에는, 다른 성분, 예를 들어, 항생제 또는 항진균제(예컨대, 페니실린, 스트렙토마이신) 및 글루타민 등이 포함될 수 있다.As the medium used in the above process, any medium generally used for culturing stem cells can be used. Preferably, it is a medium containing serum (for example, fetal bovine serum, horse serum and human serum). Mediums which can be used in the present invention include, for example, RPMI series, Eagles ' s MEM (Eagle's minimum essential medium, Eagle, H. Science 130: Proc. Soc. Exp (1986)), 199 Iscove's MEM (Iscove, N. et al., J. Exp. Med. 1963), F12 (Ham, Proc. Natl. Acad < / RTI > Dulbecco's modification of Eagle's medium, Dulbecco, R. et al., Virology 8: 396 (1963)), F10 (Ham, RG Exp. Cell Res. 29: 515 (1959)), a mixture of DMEM and F12 (Barnes, D. et al., Anal. Biochem. 102: 255 (1980)), Way-mouth's MB752 / 1 (Waymouth, CJ Natl. Cancer Inst. 1959) and McCoy's 5A (McCoy, TA, et al., Proc. Soc. Exp. Biol. Med. )), But is not limited thereto. The medium may include other components such as antibiotics or antifungal agents (e.g., penicillin, streptomycin) and glutamine.

또한, 분리하여 배양한 간엽줄기세포의 확인은 유세포 분석을 통하여 할 수 있다. 이러한 유세포 분석은, 간엽줄기세포의 특이한 표면 마커를 이용하여 실시된다. 바람직하게 본 발명에서 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포의 제조를 위해 사용할 수 있는 간엽줄기세포는 CD105, CD29 및 CD44는 양성이며 CD34, CD45 및 HLA-DR는 음성의 면역학적 특징을 갖는 세포를 사용할 수 있다.In addition, identification of isolated mesenchymal stem cells can be performed by flow cytometry. Such flow cytometry analysis is carried out using a specific surface marker of mesenchymal stem cells. Preferably, mesenchymal stem cells which can be used for the preparation of mesenchymal stem cells having immunomodulating ability in the present invention are cells which are positive for CD105, CD29 and CD44, and which have immunologic characteristics of CD34, CD45 and HLA-DR .

한편, 본 발명에서는 다양한 소스로부터 유래한 간엽줄기세포를 면역질환의 치료 용도로 사용하고자 메트포민을 처리하여 면역조절능을 갖는 새로운 간엽줄기세포를 제조하였다.Meanwhile, in the present invention, mesenchymal stem cells are used to treat mesenchymal stem cells derived from various sources for the treatment of immune diseases. Thus, new mesenchymal stem cells having immunomodulating ability have been prepared.

메트포민은(Metformin)은 현재 비-인슐린 의존성 당뇨병 멜리튜스(non-insulin dependent diabetes mellitus, NIDDM)의 치료기술에서 사용되고 있는 경구용 항과혈당 약물로써, 기초 플라즈마 글루코스 및 식후의 플라즈마 글루코스를 모두 낮춤으로써 NIDDM 환자들에 있어서 글루코스 내성을 향상시킨다. 이처럼 메트포민(Metformin)은 주로 2형 당뇨병 치료제로 널리 이용되고 왔고, 다낭성 난소 증후군(polycystic ovary syndrome), 체중 감소, 암 치료제 등에 대해 임상적 접근이 이루어지고 있다. 그러나, 아직까지 메트포민을 이용한 면역질환 치료 기술 및 메트포민을 이용한 간엽줄기세포의 제조방법에 대한 내용은 보고된 바 없다.Metformin is currently used in the treatment of non-insulin dependent diabetes mellitus (NIDDM) as an oral antidiabetic agent and as a blood sugar drug, by lowering both the basal plasma glucose and postprandial plasma glucose Improves glucose tolerance in NIDDM patients. Metformin has been widely used as a treatment for type 2 diabetes, and clinical approaches have been made for polycystic ovary syndrome, weight loss, and cancer treatment. However, there has been no report on a technique for treating immune diseases using metformin and a method for producing mesenchymal stem cells using metformin.

이에 본 발명자들은 이러한 메트포민과 간엽줄기세포를 이용한 새로운 면역질환 치료제를 개발하기 위해, 간엽줄기세포에 메트포민을 처리한 결과, 메트포민을 처리하여 배양 및 수득한 간엽줄기세포는 세포 내에서 면역조절능과 관련된 인자인 TGF-beta, IDO 및 IL-10 유전자의 발현이 현저하게 증가하는 것으로 확인되었으며, 특히 말초혈액 유래의 간엽줄기세포에 메트포민을 처리한 경우, 메트포민을 처리하지 않은 군에 비해 TGF-beta가 약 10배 증가하는 것으로 나타났다(도 2 및 도 4 참조).In order to develop a new therapeutic agent for immune diseases using metformin and mesenchymal stem cells, the present inventors have found that mesenchymal stem cells can be treated with metformin, and the mesenchymal stem cells can be cultured and obtained by treatment with metformin, The expression of TGF-beta, IDO and IL-10 genes was significantly increased in the peripheral blood stem cells of the mesenchymal stem cells. In particular, when metformin was administered to the mesenchymal stem cells derived from peripheral blood, TGF-beta (Fig. 2 and Fig. 4).

참고로 면역조절능과 관련성이 있는 상기 TGF-beta, IDO 및 IL-10 중에서, IDO(indoleamine 2,3-dioxygenase)는 면역계의 기능 및 활성을 측정하는 인자로 알려져 있으며, 최근 IL-10과 함께 염증을 억제하는 활성이 있는 것으로 밝혀졌고, TGF-beta(transforming growth factor beta)는 TGF1, TGF2, 및 TGF3로 불리워지는 3개 이소폼이 존재하는 분비된 단백질로서, TGF는 큰 단백질 전구체로서 코딩되는데, TGF1는 390개 아미노산을 포함하고, TGF2 및 TGF3은 각각 412개 아미노산을 포함한다. 특히 TGF는 대부분의 세포에 대하여 성장억제 활성을 가지므로, TGF는 정상적인 TGF 수용체를 발현하는 암세포에 대해서도 성장억제 활성을 가진다(참조: Twardzik et al., J. Natl. Cancer Institute, 81:1182-1185, 1989). 따라서, 종양세포는 자체의 TGF 수용체 발현을 억제함으로써 TGF에 의한 성장저해로부터 벗어나기도 한다. 참고로 TGF-beta 존재 하에서 Foxp3의 발현은 naive T cell로 부터 유도되고 이렇게 유도된 Treg은 동일한 면역 억제 기능을 갖는다. 또한 TGF-beta유전자의 결핍은 염증 면역세포의 활성을 제어하지 못하여 심한 자가 면역 질환을 유발시킬 수 있다. 따라서 TGF-beta의 생산 촉진은 면역질환을 치료할 수 있는 작용과 관련되어 있다.Among these TGF-beta, IDO and IL-10, indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) is known to be a factor for measuring the function and activity of the immune system. IL-10 TGF-beta (transforming growth factor beta) is a secreted protein with three isoforms called TGF1, TGF2, and TGF3, and TGF is encoded as a large protein precursor , TGF1 contains 390 amino acids, and TGF2 and TGF3 contain 412 amino acids, respectively. In particular, TGF has growth inhibitory activity against most cells, so that TGF also has a growth inhibitory activity against cancer cells expressing normal TGF receptor (Twardzik et al., J. Natl. Cancer Institute, 81: 1182- 1185, 1989). Therefore, tumor cells may be inhibited from growth inhibition by TGF by inhibiting their TGF receptor expression. For reference, the expression of Foxp3 in the presence of TGF-beta is derived from naive T cells and the Tregs thus induced have the same immunosuppressive function. In addition, the deficiency of TGF-beta gene can not control the activity of inflammatory immune cells and can cause severe autoimmune diseases. Thus, the stimulation of TGF-beta production is associated with the ability to treat immune disorders.

나아가 본 발명자들은 메트포민을 처리하여 제조한 본 발명의 간엽줄기세포가 자가포식 작용 및 미토콘드리아 활성도 우수함을 확인하였는데, 자가포식 작용(autophagy)은 세균이 자신의 소기관이나 세포성분을 분해하는 과정으로서, 세포 외에서 고분자를 음작용이나 식작용 등의 세포내 섭취에 의해 받아들이는 헤테로파지와는 구분되는 작용이다. 세포가 영양소 결핍에 반응하여 자신의 단백질을 분해하거나, 세포의 재구축 등의 과정에서 불필요한 세포 성분을 제거하기 위해 작용하며, 세포 성분은 소포체에 유래하는 막에 둘러싸여 자식식포를 형성하고, 또한 리소솜과 융합하여 자식파고리소솜을 형성하여 분해하게 한다. Furthermore, the inventors of the present invention confirmed that mesenchymal stem cells of the present invention prepared by treating metformin have excellent autophagy activity and mitochondrial activity. Autophagy is a process in which bacteria degrade their own organelles or cellular components, It differs from heterophages in that the polymer accepts by intracellular ingestion such as negative action or phagocytosis. The cell functions to decompose its own protein in response to a nutrient deficiency and to remove unnecessary cellular components in the process of rebuilding the cells. The cell component is surrounded by a membrane derived from an endoplasmic reticulum to form a child cell, It fuses with the cotton to form the child's parosomes and break it down.

또한, 이러한 자가포식 작용은 면역과 염증의 유익하거나 해로운 효과를 조절할 수 있고 감염성 질환, 자가면역과 염증질환을 방지할 수 있는 효과가 있기 때문에, 본 발명에서 메트포민이 처리된 상기 간엽줄기세포는 자가포식작용을 가지고 있어 면역 및 염증질환의 치료에 보다 유용할 수 있다. 또한, 미토콘드리아 활성이 조절되지 못하는 상황에서는 더 심한 염증이 생기며 이로 인하여 면역염증 질환의 발생에 미토콘드리아의 이상 반응이 매우 중요하다고 알려져 있다. 미토콘드리아의 활성이 저하될 경우에는 병인 세포의 제어 시스템이 불안하게 되고 이로 인하여 과도한 세포의 활성이나 증식을 유발하게 된다.
In addition, since such autophagic action can control the beneficial or deleterious effects of immunity and inflammation and has an effect of preventing infectious diseases, autoimmune and inflammatory diseases, the metformin-treated mesenchymal stem cells of the present invention are self- It is predominantly useful for the treatment of immune and inflammatory diseases. In addition, when the mitochondrial activity is not regulated, more severe inflammation occurs, and thus it is known that the adverse reaction of mitochondria to the development of immunological inflammatory diseases is very important. When the mitochondrial activity is decreased, the control system of the diseased cells becomes unstable, which causes excessive cell activity or proliferation.

따라서 본 발명에서는 실험을 통해 간엽줄기세포에 메트포민을 처리한 경우, 메트포민을 처리하지 않은 경우에 비해 자가포식 작용이 증가되었음을 확인할 수 있는 자가포식 소낭 증가를 확인하였고 미토콘드리아 활성 증가도 확인하였기에 메트포민이 처리된 간엽줄기세포는 보다 효과적으로 면역질환을 치료할 수 있다고 볼 수 있다.
Therefore, in the present invention, when methamphetamine treatment of mesenchymal stem cells was carried out in the present invention, autopagophageal folliculi increased and autophagic activity increased, as compared with the case without metformin treatment, and the increase of mitochondrial activity was confirmed, The mesenchymal stem cells can be treated more effectively for immune diseases.

또한, 본 발명은 인간형질전환 성장인자-베타(TGF-β)를 대량생산하고 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포의 제조방법을 제공할 수 있는데, 상기 방법은 CD105, CD29 및 CD44는 양성이며 CD34, CD45 및 HLA-DR는 음성의 면역학적 특징을 갖는 간엽줄기세포에 메트포민을 처리하여, 28~42℃의 온도에서 14 ~ 21일 동안 배양하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method for producing mesenchymal stem cells, which mass produce human transgranular growth factor-beta (TGF-?) And have immunoregulatory ability, wherein said method comprises the steps of culturing CD105, CD29 and CD44, , CD45 and HLA-DR may include treating metformin with mesenchymal stem cells having negative immunological characteristics and culturing for 14 to 21 days at a temperature of 28 to 42 占 폚.

본 발명에서 메트포민을 처리할 수 있는 간엽줄기세포는 말초혈액 또는 지방조직으로부터 분리된 간엽줄기세포를 사용할 수 있으며, 상기 메트포민은 간엽줄기세포 2 × 105~ 5 × 105 세포수를 기준으로 0.2 ~ 2mM의 농도로 처리할 수 있다. In the present invention, the mesenchymal stem cells capable of treating metformin may be mesenchymal stem cells isolated from peripheral blood or adipose tissue. The metformin may be 0.2 to 0.25 cells per 2 × 10 5 to 5 × 10 5 cells of mesenchymal stem cells. To a concentration of 2 mM.

또한, 본 발명은 상기 면역조절능을 갖는 메트포민을 처리하여 제조된 간엽줄기세포를 유효성분으로 포함하는 면역질환의 예방 또는 치료용 세포치료제 조성물을 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a cell therapy composition for preventing or treating immune diseases, which comprises mesenchymal stem cells prepared by treating the immunomodulatory metformin as an active ingredient.

본 발명에서 상기 세포치료제란 세포와 조직의 기능을 복원시키기 위하여 살아있는 자가(autologous), 동종(allogenic), 이종(xenogenic) 세포를 체외에서 증식선별하거나 여타한 방법으로 세포의 생물학적 특성을 변화시키는 등의 일련의 행위를 통하여 치료, 진단 및 예방의 목적으로 사용되는 의약품을 말한다. 미국은 1993년부터, 우리나라는 2002년부터 세포치료제를 의약품으로 관리하고 있다. 이러한 세포치료제는 크게 두 분야로 분류할 수 있으며 그 첫 번째는 조직재생 혹은 장기기능 회복을 위한 줄기세포 치료제이며, 두 번째는 생체 내 면역반응의 억제 혹은 면역반응의 항진 등 면역반응 조절을 위한 면역세포 치료제로 분류할 수 있다.In the present invention, the cell therapeutic agent refers to a substance that alters the biological characteristics of a cell such as autologous, allogenic, and xenogenic cells in vitro, in order to restore the functions of cells and tissues , Which is used for the purpose of treatment, diagnosis and prevention through a series of actions. Since 1993, the United States has been administering cell therapy products as medicines since 2002. These cell treatments can be classified into two categories. The first is stem cell therapy for tissue regeneration or restoration of long-term function, the second is immunization for controlling immune response such as inhibition of in vivo immune response or exaggeration of immune response Cell therapy.

본 발명의 세포치료제 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 비경구 투여, 예를 들어, 복강내 투여, 정맥내 투여(intravenous therapy, i.v), 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. The administration route of the cell therapeutic composition of the present invention can be administered through any conventional route as long as it can reach the target tissue. But are not limited to, parenteral administration, for example, intraperitoneal administration, intravenous therapy (i.v), intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration.

상기 조성물은 세포 치료에 일반적으로 사용되는 약제학적 담체와 함께 적합한 형태로 제형화될 수 있다. '약학적으로 허용되는'이란 생리학적으로 허용되고 인간에게 투여될 때, 통상적으로 위장 장애, 현기증 등과 같은 알레르기 반응 또는 이와 유사한 반응을 일으키지 않는 조성물을 말한다. 약학적으로 허용되는 담체로는 예를 들면, 물, 적합한 오일, 식염수, 수성 글루코스 및 글리콜 등과 같은 비경구 투여용 담체 등이 있으며 안정화제 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 안정화제로는 아황산수소나트륨, 아황산나트륨 또는 아스코르브산과 같은 항산화제가 있다. 적합한 보존제로는 벤즈알코늄 클로라이드, 메틸- 또는 프로필-파라벤 및 클로로부탄올이 있다. 그 밖의 약학적으로 허용되는 담체로는 다음의 문헌에 기재되어 있는 것을 참고로 할 수 있다(Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA, 1995). The composition may be formulated in a suitable form together with a pharmaceutical carrier commonly used in cell therapy. &Quot; Pharmaceutically acceptable " refers to compositions which are physiologically acceptable and which, when administered to humans, do not normally cause allergic reactions such as gastrointestinal disorders, dizziness, or the like. Pharmaceutically acceptable carriers include, for example, water, suitable oils, saline, aqueous carriers for parenteral administration such as aqueous glucose and glycols, etc., and may further contain stabilizers and preservatives. Suitable stabilizers include antioxidants such as sodium hydrogen sulfite, sodium sulfite or ascorbic acid. Suitable preservatives include benzalkonium chloride, methyl- or propyl-paraben and chlorobutanol. Other pharmaceutically acceptable carriers can be found in Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, Pa., 1995).

또한 상기 조성물은 세포치료제가 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수도 있다. The composition may also be administered by any device capable of transferring the cell therapy agent to the target cell.

본 발명의 세포치료제 조성물은 질환의 치료를 위하여 치료학적으로 유효한 양의 세포치료제를 포함할 수 있다. 용어 치료학적으로 유효한 양(therapeutically effective amount)은 연구자, 수의사, 의사 또는 기타 임상에 의해 생각되는 조직계, 동물 또는 인간에서 생물학적 또는 의학적 반응을 유도하는 유효 성분 또는 약학적 조성물의 양을 의미하는 것으로, 이는 치료되는 질환 또는 장애의 증상의 완화를 유도하는 양을 포함한다. 본 발명의 조성물에 포함되는 세포치료제는 원하는 효과에 따라 변화될 것임은 당업자에게 자명하다. 그러므로 최적의 세포치료제 함량은 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있으며, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 다른 성분의 함량, 제형의 종류, 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 포함하는 것이 중요하다. 예컨대, 본 발명의 조성물에는 투여개체의 체중 kg 당 2.5 × 105 내지 2.5 × 107 세포수로 투여되는 세포치료제가 포함될 수 있다.The cell therapeutic composition of the present invention may comprise a therapeutically effective amount of a cell therapy agent for the treatment of diseases. The term therapeutically effective amount refers to the amount of active ingredient or pharmaceutical composition that induces a biological or medical response in a tissue system, animal or human, as contemplated by a researcher, veterinarian, physician or other clinician, This includes an amount that induces relief of the symptoms of the disease or disorder being treated. It will be apparent to those skilled in the art that the cell therapy agent contained in the composition of the present invention will vary depending on the desired effect. The optimal cell therapy agent content can therefore be readily determined by those skilled in the art and will depend upon a variety of factors including the nature of the disease, the severity of the disease, the amount of other ingredients contained in the composition, the type of formulation, and the age, weight, , The time of administration, the route of administration and the fraction of the composition, the duration of the treatment, the co-administered drug, and the like. It is important to include the amount by which all of the above factors are taken into account so as to obtain the maximum effect in a minimal amount without side effects. For example, the composition of the present invention may include a cell therapy agent administered at 2.5 × 10 5 to 2.5 × 10 7 cells per kg body weight of the administration subject.

또한 본 발명은 포유동물에게 치료학적으로 유효한 양의 본 발명의 상기 세포치료제 조성물을 투여하는 것을 포함하는 면역질환의 예방 또는 치료방법을 제공한다.The invention also provides a method of preventing or treating an immune disorder comprising administering to a mammal a therapeutically effective amount of the cell therapy composition of the invention.

여기에서 사용된 용어 포유동물은 치료, 관찰 또는 실험의 대상인 포유동물을 말하며, 바람직하게는 인간을 말한다. As used herein, the term mammal refers to a mammal that is the subject of treatment, observation, or experiment, preferably a human.

본 발명의 치료방법에 있어서, 성인의 경우, 본 발명의 세포치료제 조성물을 1일 1회 내지 수회 투여시, 조성물에 포함되는 세포치료제는 투여개체의 체중 kg 당 1 × 104 내지 1 × 108 세포수의 양을 포함하는 것이 바람직하다. In the treatment method of the present invention, when the cell therapeutic composition of the present invention is administered to an adult, the cell therapeutic agent contained in the composition is administered at a dose of 1 × 10 4 to 1 × 10 8 It is preferable to include the amount of cell water.

본 발명의 치료방법에서 본 발명의 세포치료제를 유효성분으로 포함하는 조성물은 직장, 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 흉골내, 경피, 국소, 안구내 또는 피내 경로를 통해 통상적인 방식으로 투여할 수 있다.In the therapeutic method of the present invention, the composition comprising the cell treatment agent of the present invention as an active ingredient can be administered by a conventional route through rectal, intravenous, intraarterial, intraperitoneal, intramuscular, intrasternal, transdermal, topical, ≪ / RTI >

또한, 본 발명에서 메트포민 처리에 의해 제조된 간엽줄기세포 및 상기 세포를 포함하는 면역질환 치료용 세포 치료제 조성물이 치료하고자 하는 상기 면역질환은 이에 제한되지는 않으나, 골관절염, 류마티스 관절염(Rheumatoid Arthritis), 천식(Asthma), 피부염(Dermititis), 건선(Psoriasis), 낭섬유증(Cystic Fibrosis), 고형장기 이식 후기 및 만성 거부증(Post transplantation late and chronic solid organ rejection), 다발성 경화증(Multiple Sclerosis), 전신성 홍반성 루푸스(systemic lupus erythematosus), 쇼그렌 증후군(Sjogren syndrome), 하시모토 갑상선(Hashimoto thyroiditis), 다발성근염(polymyositis), 경피증(scleroderma), 아디슨병(Addison disease), 백반증(vitiligo), 악성빈혈(pernicious anemia), 사구체신염(glomerulonephritis) 및 폐섬유증(pulmonary fibrosis), 염증성장질환(Inflammatory Bowel Diesese), 크론 병(Crohns disease), 자가면역성 당뇨(Autoimmune Diabetes), 당뇨 망막증(Diabetic retinopathy), 비염(Rhinitis), 허혈-재관류 손상(Ischemia-reperfusion injury), 혈관성형술후 재협착(Post-angioplasty restenosis), 만성 폐색성 심장 질환(Chronic obstructive pulmonary disease; COPD), 그레이브병(Graves disease), 위장관 알러지(Gastrointestinal allergy), 결막염(Conjunctivitis), 죽상경화증(Atherosclerosis), 관상동맥질환(Coronary artery disease), 협심증(Angina), 암 전이, 소동맥 질환 및 미토콘드리아 질환(mitochondrial disease)을 포함할 수 있다.
In addition, in the present invention, the mesenchymal stem cell prepared by metformin treatment and the cell therapeutic composition for treating an immunological disease comprising the cell, the immunological diseases to be treated include, but are not limited to, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, (CNS), asthma, dermatitis, psoriasis, cystic fibrosis, posttransplantation late and chronic solid organ rejection, multiple sclerosis, systemic lupus erythematosus, Systemic lupus erythematosus, Sjogren's syndrome, Hashimoto thyroiditis, polymyositis, scleroderma, Addison disease, vitiligo, pernicious anemia, Glomerulonephritis and pulmonary fibrosis, Inflammatory Bowel Disease, Crohns disease, autoimmunity It is well known that chronic obstructive pulmonary disease such as autoimmune diabetes, diabetic retinopathy, rhinitis, ischemia-reperfusion injury, post-angioplasty restenosis, The present invention relates to a pharmaceutical composition for the treatment of pulmonary disease (COPD), Graves disease, Gastrointestinal allergy, Conjunctivitis, Atherosclerosis, Coronary artery disease, Angina, And mitochondrial diseases.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예들은 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, these examples are for illustrating the present invention specifically, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

메트포민이 처리된 간엽줄기세포의 제조 및 면역조절능을 갖는 유전자의 발현 정도 분석Preparation of Metformin-Treated Mesenchymal Stem Cells and Analysis of Expression Levels of Immunomodulatory Gene

<1-1> 말초혈액으로 간엽줄기세포 분리 및 배양 <1-1> Isolation and culture of mesenchymal stem cells with peripheral blood

정상인으로부터 혈액을 50cc 채취한 후 PBMC를 분리하여 20% FBS가 포함된 a-MEM 배지에서 5일간 배양 후 배양액 위에 뜬 세포들은 제거하였다. 이후 3일 간격으로 배지를 교체하였고, 세포증식 정도에 따라 세포를 배양 플레이트에서 떼어 재배양시켰으며, 재배양은 3회 수행하여(passage 3) 말초 혈액으로부터 간엽줄기세포를 수득하였고, 수득한 세포가 간엽줄기세포인지를 확인하기 위해 세포 표지자를 확인하였는데, 확인 결과, CD105+CD29+CD44 양성이며, CD34,CD45,HLA-DR 음성임을 확인하였다(도 1A 참조, 도 1A에서 왼쪽은 100배 확대한 사진이며, 오른쪽 사진은 40배 확대한 사진이다).
After collecting 50cc of blood from normal subjects, PBMCs were separated and cultured for 5 days in a-MEM medium containing 20% FBS. Subsequently, the medium was replaced at intervals of 3 days. The cells were removed from the culture plate according to the degree of cell proliferation and cultured. The cultivation was carried out three times (passage 3) to obtain mesenchymal stem cells from peripheral blood. As a result, it was confirmed that CD105 + CD29 + CD44 was positive and that CD34, CD45 and HLA-DR were negative (refer to FIG. IA, in FIG. 1A, Picture, and the right picture is a picture enlarged 40 times).

<1-2> 지방조직으로부터 간엽줄기세포 분리 및 배양<1-2> Isolation and culture of mesenchymal stem cells from adipose tissue

지방 흡입수술로 얻어진 지방 조직이나, 외과적 수술 후에 얻어진 지방 조직을 10% 페니실린-스트렙토마이신을 포함한 PBS로 10회 이상 세척하여 혈액과 이물질을 제거한 후, 조직을 0.2 ~ 0.3 g이 되도록 잘게 절단하였다. 0.2% 콜라게나아제 (Roche, Sandhofer Strasse, Mannheim, Germany) 용액에 넣어서 37℃의 수욕, 100 rpm에서 1시간 동안 반응시켰다. 100㎛ 메쉬를 이용하여 콜라게나아제에 의해서 분해된 용액층과 분해 되지 않은 조각을 분리한 후, 분리된 콜라게나아제 용액에 동량의 PBS를 첨가하였다. 이어, 4℃, 1200 rpm에서 5분간 원심분리하여 상층액인 지질과 지방층을 제거하고, 콜라게나아제 상층액을 제거하였다. 가라앉은 MSC로부터 남은 콜라게나아제 용액을 제거하기 위해서 MSCGM [mesenchymal stem cell growth media: MSC 기본 배지 (Cambrex, Walkersville, MD, 미국), 간엽세포 성장 보조물 (Cambrex, Walkersville, MD, 미국), 4 mM L-글루타민 및 페니실린(0.025 unit/500 ml)/스트렙토마이신(0.025 mg/500 ml)]를 넣어 다시 4℃, 1200 rpm에서 5분간 원심분리 하였다. MSCGM은 우태아혈청을 포함하는 DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium)에 기초한 배지이다. 이어, 상층액을 제거하고, 얻어진 MSC는 배양접시에 접종하여 MSCGM로 37℃, 5% CO2 항온기에서 배양하였다. 이틀에 한번 씩 배양액을 교체하면서 배양하였다.
The fat tissue obtained by liposuction surgery or the fat tissue obtained after the surgical operation was washed with PBS containing 10% penicillin-streptomycin more than 10 times to remove blood and foreign substances, and the tissue was finely cut to 0.2-0.3 g . (Roche, Sandhofer Strasse, Mannheim, Germany) in a 0.2% collagenase solution and reacted at 100 rpm for 1 hour in a water bath at 37 ° C. The solution layer decomposed by the collagenase was separated from the undegraded fragments using a 100 μm mesh, and then an equal volume of PBS was added to the separated collagenase solution. Then, the mixture was centrifuged at 4 ° C and 1200 rpm for 5 minutes to remove the lipids and fat layers, and the collagenase supernatant was removed. (Cambrex, Walkersville, MD, USA), mesenchymal cell growth aids (Cambrex, Walkersville, MD, USA), 4 mM &lt; RTI ID = 0.0 &gt; L-glutamine and penicillin (0.025 unit / 500 ml) / streptomycin (0.025 mg / 500 ml)] and centrifuged at 4 ° C and 1200 rpm for 5 minutes. MSCGM is a medium based on DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium) containing fetal bovine serum. The supernatant was then removed and MSCs obtained were inoculated on a culture dish and cultured in MSCGM at 37 占 폚 in a 5% CO 2 incubator. The cultures were incubated while changing the culture medium once every two days.

<1-3> 메트포민이 처리된 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포의 제조 및 제조된 간엽줄기세포에서 면역조절능과 관련된 유전자의 발현 정도 분석<1-3> Preparation of metformin-treated mesenchymal stem cells with immunoregulatory ability and analysis of expression level of immunoregulatory related genes in mesenchymal stem cells prepared

상기 실시예 <1-1> 및 <1-2>에서 분리 및 배양한 간엽줄기세포를 대상으로 메트포민을 각각 처리한 다음, 면역조절능과 관련된 유전자인 IDO, TGF-beta, IL-10의 발현 변화를 분석하였다.The mesenchymal stem cells isolated and cultured in Examples <1-1> and <1-2> were treated with metformin, and the expression of IDO, TGF-beta, IL-10 The changes were analyzed.

구체적으로, 말초 혈액 유래의 간엽줄기세포에는 2 × 105 세포수를 기준으로 1mM 농도의 메트포민을 처리하여 37℃ 온도 조건 하에서 배양하여 메트포민이 처리된 간엽줄기세포를 제조하였고, 지방조직 유래 간엽줄기세포에는 2 × 105 세포수에 대해 1mM 농도의 메트포민을 처리하여 37℃ 온도 조건 하에서 배양하여 메트포민이 처리된 간엽줄기세포를 제조하였다.More specifically, mesenchymal stem cells in peripheral blood-derived is cultured under 37 ℃ temperature conditions by treating the metformin of 1mM concentration, based on the 2 × 10 5 cells were prepared the mesenchymal stem cells with metformin this process, the adipose tissue-derived mesenchymal stem The cells were treated with metformin at a concentration of 1 mM for 2 × 10 5 cells and cultured under the temperature condition of 37 ° C. to prepare metformin-treated mesenchymal stem cells.

이때, 대조군으로는 메트포민이 처리되지 않은 간엽줄기세포를 사용하였으며, 메트포민이 처리된 간엽줄기세포에서 면역조절능 유전자의 발현 정도를 분석하였다. At this time, mesenchymal stem cells not treated with metformin were used as a control group, and the degree of immunoregulatory gene expression was analyzed in metformin treated mesenchymal stem cells.

분석결과, 말초혈액으로부터 분리되고 메트포민을 처리하여 제조된 간엽줄기세포의 경우, IDO 및 TGF-beta가 메트포민 처리에 의해 간엽줄기세포에서 발현이 증가되는 것으로 나타났으며, 특히 TGF-beta는 약 10배정도 증가하여 발현된 것으로 나타났다(도 2 참조).As a result, in the case of mesenchymal stem cells isolated from peripheral blood and treated with metformin, the expression of IDO and TGF-beta in mesenchymal stem cells was increased by metformin treatment, (FIG. 2).

또한, 이러한 결과는 지방조직으로부터 분리되고 메트포민을 처리하여 제조된 간엽줄기세포에서도 유사하게 나타났는데, IDO, TGF-beta 및 IL-10의 발현 정도가 메트포민을 처리하지 않은 간엽줄기세포에 비해 증가한 것으로 나타났다(도 5 참조).In addition, these results were similar in mesenchymal stem cells isolated from adipose tissue and treated with metformin, indicating that the expression levels of IDO, TGF-beta and IL-10 were increased compared with mesotermal stem cells not treated with metformin (See FIG. 5).

나아가 본 발명자들은 상기와 같은 결과를 DAPI 염색 방법을 통해서도 확인할 수 있었는데, 즉, DAPI(4',6-diamidino-2-phenylindole)를 이용하여 염색 후 형광 현미경을 통해 메트포민이 처리된 간엽줄기세포에서의 IL-10과 IDO의 발현 정도를 분석하였다.Further, the present inventors have also confirmed the above results by DAPI staining method. Namely, DAPI (4 ', 6-diamidino-2-phenylindole) was used for staining and metformin-treated mesenchymal stem cells Of IL-10 and IDO were analyzed.

그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 지방 조직 유래의 간엽줄기세포에 메트포민을 처리한 경우, 메트포민을 처리하지 않은 경우에 비해 붉은색으로 염색된 IL-10과 IDO가 더 증가한 것으로 나타났다.
As a result, as shown in Fig. 6, when metformin was treated with mesenchymal stem cells derived from adipose tissue, it was found that red-stained IL-10 and IDO were further increased compared to the case without metformin treatment.

<1-4> 메트포민이 처리된 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포의 제조 및 제조된 간엽줄기세포에서 염증인자 및 종양인자와 관련된 유전자의 발현 정도 분석<1-4> Preparation of metformin-treated mesenchymal stem cells with immunoregulatory ability and the expression level of genes related to inflammatory and tumor factors in mesenchymal stem cells prepared

상기 실시예 <1-1> 및 <1-2>에서 분리 및 배양한 간엽줄기세포를 대상으로 메트포민을 각각 처리한 다음, 염증인자 및 종양인자와 관련된 유전자인 HMGB-1, IL-6, IL-1beta의 발현 변화를 분석하였다.The mesenchymal stem cells isolated and cultured in Examples <1-1> and <1-2> were treated with metformin and then treated with HMGB-1, IL-6, IL -1beta was analyzed.

구체적으로, 지방조직 유래 간엽줄기세포에는 5 × 105 세포수에 대해 1mM 농도의 메트포민을 처리하여 37℃ 온도 조건 하에서 배양하여 메트포민이 처리된 간엽줄기세포를 제조하였다.Specifically, metformin-treated mesenchymal stem cells were prepared by culturing adipocyte-derived mesenchymal stem cells with methamphetamine at a concentration of 1 mM for 5 × 10 5 cells at 37 ° C.

이때, 대조군으로는 메트포민이 처리되지 않은 간엽줄기세포를 사용하였으며, 메트포민이 처리된 간엽줄기세포에서 염증인자 및 종양인자 유전자의 발현 정도는 realtime PCR 방법을 사용하여 분석하였다.At this time, mesenchymal stem cells not treated with metformin were used as a control, and expression of inflammatory and tumor factor genes in metformin treated mesenchymal stem cells was analyzed using realtime PCR method.

Figure pat00002
Figure pat00002

분석결과, 지방조직으로부터 분리되고 메트포민을 처리하여 제조된 간엽줄기세포의 경우, HMGB-1, IL-6, IL-1beta의 발현정도가 의미있게 감소되는 것으로 나타났다(도3 참조).
As a result, the expression levels of HMGB-1, IL-6 and IL-1beta were significantly decreased in mesenchymal stem cells isolated from adipose tissue and treated with metformin (see FIG. 3).

따라서 이러한 결과를 토대로 본 발명자들은 메트포민을 처리하여 제조한 간엽줄기세포의 경우, 메트포민을 처리하지 않은 경우에 비해, 면역조절능을 갖는IDO, IL-10 및 TGF-beta의 발현이 현저하게 증가하는 것으로 확인하였고, 염증인자 및 종양인자와 관련된 유전자인 HMGB-1, IL-6, IL-1beta의 발현이 현저하게 감소되는 것을 확인하였다.
Based on these results, the inventors of the present invention found that mesenchymal stem cells prepared by treatment with metformin significantly increased the expression of IDO, IL-10 and TGF-beta, which have immunomodulatory properties, compared to those without metformin treatment , And the expression of HMGB-1, IL-6 and IL-1beta, which are related to inflammatory and tumor factors, was significantly reduced.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

메트포민을 처리하여 제조한 간엽줄기세포에서 자가소화작용(autophagy)의 활성과 미토콘드리아 활성 분석Analysis of autophagy activity and mitochondrial activity in mesenchymal stem cells prepared by treatment with metformin

상기 실시예 1에서 분리 및 배양한 말초혈액 유래의 간엽줄기세포에 메트포민을 처리하여 제조한 면역조절능이 증가된 간엽줄기세포와 메트포민을 처리하지 않은 말초혈액 유래의 간엽줄기세포를 대상으로 전자 현미경을 통해 자가소화작용 활성과 미토콘드리아의 활성 변화를 관찰하였다.From the peripheral blood-derived mesenchymal stem cells obtained by treating the mesenchymal stem cells derived from peripheral blood and cultured in Example 1 with metformin, the mesenchymal stem cells with increased immunoregulatory ability and the metformin-treated mesenchymal stem cells were subjected to electron microscopy And the changes of mitochondrial activity were observed.

이는 자가포식작용은 면역과 염증의 유익하거나 해로운 효과를 조절할 수 있고 감염성 질환, 자가면역과 염증질환을 방지할 수 있는 효과가 있기 때문에, 본 발명자들은 메트포민이 처리된 본 발명의 간엽줄기세포가 자가포식작용을 가지고 있어 면역 및 염증질환의 치료가 가능한지 확인하기 위함이다.Since autophagic action can modulate the beneficial or deleterious effects of immunity and inflammation and has the effect of preventing infectious diseases, autoimmune and inflammatory diseases, the present inventors have found that the metformin-treated mesenchymal stem cells of the present invention are self- It has a phagocytosis function to check if it is possible to treat immune and inflammatory diseases.

또한, 참고로 자가포식작용(autophagy)은 세포내부로 침입한 미생물(바이러스, 박테리아, 기생충 등)의 분해 관여한다고 알려져 있으며, 실제 면역반응과 그 조절에 관여 뿐만아니라 염증반응을 억제한다고 알려져 있다. 이는 다양한 병태 생리학적 과정에 대단히 중요한 역학을 하는 것을 보여주며 특히 자기방어(면역)체계를 조절할 수 있다. 최근 염증성 장질환 및 다양한 자가면역 질환에서 autophagy balance의 조절이 치료에 있어 중요함이 강조되고 있다.
In addition, it is known that autophagy is involved in the degradation of microorganisms (viruses, bacteria, parasites, etc.) invading into the cell, and it is known to suppress the inflammatory reaction as well as to participate in the actual immune response and its regulation. This shows that it plays an important role in various pathophysiological processes and can regulate the self defense (immune) system in particular. Recently, it has been emphasized that the control of autophagy balance is important in the treatment of inflammatory bowel disease and various autoimmune diseases.

그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 메트포민이 처리된 간엽줄기세포는 메트포민을 처리하지 않은 군에 비해 자가포식 소낭(autophagic vacuoles)의 숫자가 증가하는 것으로 나타났으며(노란색 화살표), 미토콘드리아의 활성도 메트포민에 의해 증가된 것으로 나타났다(붉은색 화살표는 미토콘드리아를 가르키는 것임). As a result, as shown in Fig. 4, metformin-treated mesenchymal stem cells showed an increase in the number of autophagic vacuoles (yellow arrow) compared with the group not treated with metformin (yellow arrow), activity of mitochondria And increased by metformin (red arrows point to mitochondria).

이러한 결과로부터 Met-MSC가 미토콘드리아 질환 치료에 효과적인 것을 알 수 있었다.
These results suggest that Met-MSC is effective in the treatment of mitochondrial diseases.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

메트포민이 처리된 간엽줄기세포의 골관절염 치료효과 Effect of metformin-treated mesenchymal stem cells on osteoarthritis

상기 본 발명에 따라 제조된 메트포민이 처리된 간엽줄기세포가 실제적으로 면역질환의 치료 효과에 유용한지 확인하기 위해 먼저 골관절염 유발 동물모델을 대상으로 치료 효과를 조사하였다.In order to confirm whether metformin-treated mesenchymal stem cells prepared according to the present invention are actually useful for the treatment of immune diseases, the therapeutic effect of the osteoarthritis-induced animal model was investigated.

먼저, 골관절염 동물모델을 제작하기 위해 200 ~ 250g인 5주령 수컷 Wistar rat(중앙실험동물)을 21 ~ 22℃의 온도에서 명암주기(light-dark cycle)를 12시간 간격으로 사육하였고 살균한 물과 사료를 공급하여 키웠다. 이후 골관절염 유도를 위해 3mg의 monosodium iodoacdtate(Sigma, ST. Louis, MO)를 오른쪽 무릎의 관절내에(intra-articular) 26.5G 주사기를 사용하여 50ul씩 주입하여 골관절염이 유도된 마우스 동물을 제작하였다.
First, 5-week-old male Wistar rats (central laboratory animals), 200-250 g, were raised at 21-22 ° C for 12 hours in light-dark cycle to produce osteoarthritic animal models. Feed was supplied and raised. After that, 3 mg of monosodium iodoacdtate (Sigma, St. Louis, Mo.) was injected intra-articularly into the osteoarthritis-induced mouse animal by intraperitoneal injection of 26.5 g syringes to induce osteoarthritis.

이후, 골관절염이 유도된 마우스에 2 × 106의 지방조직유래 간엽줄기세포 및 1mM농도로 메트포민이 처리된 지방조직유래 간엽줄기세포를 1주일에 한번씩, 총 2회 i.v.로 주입하였다. 이후, 7일 경과한 다음, 골관절염 유발 동물의 행동력에 미치는 영향을 평가하는 지표인 통증정도를 측정하였고, india ink 염색법으로 연골의 파괴정도를 분석하였다.
Then, osteoarthritis-induced mice were injected with 2 × 10 6 adipose tissue-derived mesenchymal stem cells and metformin-treated adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, once a week, twice in total, iv. After 7 days, the degree of pain, which is an index for evaluating the effect of osteoarthritis - induced animals, was measured and the degree of cartilage destruction was analyzed by india ink staining.

분석 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이, 메트포민을 처리하지 않은 간엽줄기세포를 주입한 마우스 군에 비해 메트포민을 처리한 간엽줄기세포를 주입한 마우스 군의 경우, 통증반응정도가 정상 마우스에 거의 근접하게 회복되는 것으로 나타났고, 연골 파괴 정도도 메트포민이 처리된 간엽줄기세포를 처리한 군이 정상과 유사하게 회복되어 있는 것으로 나타났다. 참고로 도 7B 도면에서 위 아래의 도면은 골관절염이 유도된 마우스의 조인트(joint)를 다른 각도에서 관찰한 것을 나타낸 것이다.
As a result of the analysis, as shown in Fig. 7, in the mouse group injected with metformin-treated mesenchymal stem cells compared to the group injected with mesvastatin-treated mesenchymal stem cells, And the degree of cartilage destruction was restored to that of the group treated with metformin - treated mesenchymal stem cells. 7B, the upper and lower views show that the joint of the mouse in which osteoarthritis is induced is observed at different angles.

나아가 본 발명자들은 7일이 경과한 후, H&E 염색, Toluidin blue 염색, saffranin O 염색 방법을 이용하여 염색 후 골관절염 유발 동물의 관절염증과 연골의 파괴정도를 분석하였다.
Further, after 7 days, the present inventors analyzed the degree of joint inflammation and cartilage destruction in osteoarthritis-induced animals after staining using H & E staining, Toluidin blue staining, and saffranin O staining method.

그 결과, 도 12에 나타낸 바와 같이, 간엽줄기세포를 주입한 마우스 군에 비해 메포민이 처리된 간엽줄기세포를 주입한 마우스의 경우, 염증세포의 침윤이나 연골 파괴 정도가 의미있게 감소되어 있음을 확인하였다.
As a result, as shown in FIG. 12, in comparison with the mouse group injected with mesenchymal stem cells, mesenchymal stem cells injected with mesenchymal stem cells significantly decreased inflammatory cell infiltration and cartilage destruction Respectively.

<실시예 4><Example 4>

메트포민이 처리된 간엽줄기세포의 염증성 장질환 치료효과 Effect of metformin-treated mesenchymal stem cells on inflammatory bowel disease

염증성 장질환의 마우스 모델을 제조하기 위해, 시험동물은 C57BL/6(H-2kb) 마우스를 사용하였으며, 상기 마우스에 3.5% 덱스트란 설페이트 소듐(dextran sulfate sodium, DSS) 물을 1주일간 음용하게 하여 염증성 장 질환 유도 동물 모델을 제작하였다. 이후 상기 염증성 장질환 마우스 동물에 지방조직 유래 간엽줄기세포 및 메트포민이 1mM 농도로 처리된 지방조직유래 간엽줄기세포를 2 × 106의 세포수로 i.v.로 일주일에 한 번씩 총 2회 주입하였고, 증상(몸무게, 대장의 길이, DAI(disease activity index))을 확인하였다.
To prepare a mouse model of inflammatory bowel disease, C57BL / 6 (H-2kb) mice were used as test animals, and 3.5% dextran sulfate sodium (DSS) Induced inflammatory bowel disease. Then, mesenchymal stem cells derived from adipose tissue, which had been treated with adipocyte-derived mesenchymal stem cells and metformin at a concentration of 1 mM, were injected into the animal of inflammatory bowel disease twice at a dose of 2 × 10 6 cells a total of twice a week, (Body weight, length of bowel, and disease activity index (DAI)).

분석 결과, 도 8에 나타낸 바와 같이, 지방조직 유래 간엽줄기세포를 단독처리한 군에 비해 메트포민을 처리한 간엽줄기세포의 경우, 염증성 장질환으로 감소된 마우스의 몸무게가 더 효과적으로 회복되는 것으로 나타났고, IBD 질병 활성도 현저하게 감소되는 것으로 나타났으며(거의 질병 활동도가 0임), 대장의 두께와 길이도 회복되어진 것으로 나타났고, 장길이의 단축 현상이 정상과 유사하게 회복되는 것으로 확인되었다.
As a result, as shown in FIG. 8, compared to the group treated with adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, the metformin-treated mesenchymal stem cells showed that the weight of the mice reduced to inflammatory bowel disease was more effectively restored , IBD disease activity was significantly decreased (disease activity was almost zero), and the thickness and length of the colon were recovered.

나아가 본 발명자들은 7일이 경과한 후, 염증성 장질환 동물 모델에서 조직 내 병인 H&E 염색 방법을 이용하여 장내 염증세포 침윤 및 세포 조직 형태 변화와 immunochemistry 염색을 통한 TNF-a 발현정도를 분석하였다.Further, after 7 days, the present inventors analyzed the degree of TNF-α expression by intestinal inflammatory cell infiltration, changes in cell morphology and immunochemistry staining using an H & E staining method in an animal model of inflammatory bowel disease.

그 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이, 지방조직 유래 간엽줄기세포를 단독처리한 군에 비해 메트포민을 처리한 간엽줄기세포의 경우, 마우스의 장내 염증세포 침윤이나 세포조직 형태가 정상마우스와 유사하게 유지되는 것을 관찰하였으며, 또한 장에서 염증성 사이토카인인 TNF-a를 immunochemistry 염색을 통해 관찰한 결과도 마찬가지로 간엽줄기세포를 단독처리한 군에 비해 메트포민을 처리한 간엽줄기세포의 경우 정상의 장조직과 유사한 정도로 TNF-a의 발현양이 감소됨을 확인하였다.
As a result, as shown in Fig. 9, mesenchymal stem cells treated with metformin compared to the group treated with adipose tissue-derived mesenchymal stem cells were observed to exhibit intramuscular inflammatory cell infiltration and cell morphology similar to normal mice In addition, TNF-a, which is an inflammatory cytokine in the intestine, was observed by immunochemistry. Similarly, mesenchymal stem cells treated with metformin were similar to normal intestinal tissues compared to those treated with mesenchymal stem cells alone The expression level of TNF-a was decreased.

<실시예 5>&Lt; Example 5 >

메트포민이 처리된 간엽줄기세포의 자연발생적 염증 자가면역관절염 치료효과 Effect of metformin-treated mesenchymal stem cells on spontaneous inflammatory autoimmune arthritis

나아가 본 발명자들은 메트포민이 처리된 간엽줄기세포가 관절염에도 치료 효과가 있는지 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 수행하였다. Furthermore, the present inventors conducted the following experiment to determine whether metformin-treated mesenchymal stem cells have therapeutic effects on arthritis.

먼저 자가면역 관절염 마우스 모델을 제조하기 위해, Y. Iwakura팀이 발표한 방법에 따라 IL-1 수용체 유전자를 결손시킨 마우스(IL-1Ra knockout mouse)를 제작하였는데, 이는 인터루킨1 수용체억제인자(IL-1 receptor antagonist, IL-1Ra)가 IL-1수용체에 직접 작용하여, IL-1α, IL-1β가 수용체에 작용하지 못하도록 함으로써 자연적으로 자가면역관절염 질환이 유발되도록 하는 방법이다.In order to prepare an autoimmune arthritis mouse model, a mouse (IL-1Ra knockout mouse) lacking the IL-1 receptor gene was prepared according to the method disclosed by Y. Iwakura, The IL-1 receptor antagonist (IL-1Ra) acts directly on the IL-1 receptor and prevents IL-1α and IL-1β from acting on the receptor, thereby naturally inducing autoimmune arthritis disease Method.

관절염이 유발된 마우스를 대상으로 본 발명에서 제조한 메트포민이 처리된 간엽줄기세포를 상기 질환 마우스에 주입하였는데, 메트포민이 처리된 간엽줄기세포를 2 × 106의 세포수로 상기 마우스에 i.v.로 일주일에 한 번씩 총 3회 주입하였고, 1주일 후 이들 각 마우스들의 관절염 치수를 측정하였다. 이때 대조군으로는 관절염이 유발된 마우스 군, 지방조직 유래 간엽줄기세포만이 주입된 관절염 마우스군(메트포민을 처리하지 않은 간엽줄기세포 처리군)을 사용하였다.
Metformin-treated mesenchymal stem cells prepared according to the present invention were injected into mice suffering from arthritis, and metformin-treated mesenchymal stem cells were transplanted into the mice at a density of 2 x 10 &lt; 6 & . After one week, the arthritic size of each mouse was measured. As a control group, arthritis-induced mouse group and arthritic mouse group injected with adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (mesenchymal stem cell group without metformin treatment) were used as a control group.

분석 결과, 간엽줄기세포만을 처리한 군에 비해 메트포민이 처리된 간엽줄기세포를 투여한 마우스 군의 경우, 관절염 증상이 개선되는 것으로 나타났다(도 10 참조).The results of the analysis showed that mice treated with metformin-treated mesenchymal stem cells improved the symptoms of arthritis compared with those treated with mesenchymal stem cells only (see FIG. 10).

<실시예 6>&Lt; Example 6 >

메트포민이 처리된 간엽줄기세포의 자가항원 활성 유도를 통한 류마티스 관절염 치료효과 Effect of metformin-treated mesenchymal stem cells on induction of autoantigen activity to treat rheumatoid arthritis

먼저 관절염 마우스 모델을 제조하기 위해, DBA/1J 마우스에 type II collagen(CII)과 CFA(adjuvant) 1:1로 혼합하여, 마우스당 100ul의 CII를 tail base에 50ul 용량으로 주사하고, 2주 후 CII와 IFA 1:1 혼합액을 100ug/50ul로 2차 주입하였다. To prepare the arthritis mouse model, DBA / 1J mice were mixed with 1: 1 type II collagen (CII) and CFA (adjuvant), and 100 ul of CII per mouse was injected into the tail base at a dose of 50 ul. A mixture of CII and IFA 1: 1 was injected at a dose of 100 ug / 50ul.

마우스에 관절염을 유도시키고 1주일 후, 1주일에 1회 총3회 정맥을 통해 아무것도 처리되지 않은 간엽줄기세포 또는 메트포민이 처리된 간엽줄기세포 1 × 105(체중 kg 당)를 투여한 후 관절염 평가를 진행하였다.
After 1 week of induction of arthritis in mice, mesenchymal stem cells or metformin-treated mesenchymal stem cells, which had not been treated with anything three times per week, were administered 1 x 10 5 (per kg body weight) And evaluated.

관절염 지수의 측정을 위해 실험의 내용을 알고 있지 않은 관찰자 세 명이 일주일에 세 번씩 관절 염증의 위증도를 평가하여 10주까지 관찰하였다. 이때 관절염의 평가는 Rossoliniec 등에 의한 평균 관절염 지수에 기준하여 마리당 2차 접종 때 CII/CFA를 투여한 다리를 제외한 나머지 세 다리에서 아래의 척도에 따라 매긴 점수를 합하여 3으로 나눈 평균치를 얻고, 다시 각 동물 모델에서 3명의 관찰자가 얻은 수치를 합산하여 나눈 평균치를 사용하였다. 관절염 평가에 따른 점수와 기준은 다음과 같다.
For the measurement of arthritis index, three observers who did not know the contents of the experiment were evaluated for perception of joint inflammation three times a week for up to 10 weeks. At this time, the evaluation of arthritis was based on the average arthritis index by Rossoliniec et al., And the average score obtained by dividing the score of the three scales according to the following scale by three, except for the leg applied with CII / CFA at the second inoculation, The average value obtained by dividing the values obtained by the three observers in the animal model was used. The scores and criteria for arthritis evaluation are as follows.

0점 : 부족이나 종창이 없다.0 point: There is no shortage or swelling.

1점 : 발 또는 발목관절에 국한된 경한 부종과 발적1 point: mild swelling and redness limited to the foot or ankle joint

2점 : 발목관절에서 족근골(metatarsal)에 걸친 경한 부종과 발적2 points: Mild swelling and redness from ankle joint to metatarsal

3점 : 발목관절에서 족근골에 걸친 중등도의 부종과 발적3 points: Moderate edema and redness from ankle joint to foot

4점 : 발목에서 다리 전체에 걸쳐 부종과 발적4 points: edema and redness from the ankle to the whole leg

이때 마리당 최고의 관절염 지수는 4점이므로 쥐 1마리당 최고의 질병지수는 16이다.
The best arthritis indices are four in the marine so the highest disease index is 16 per mouse.

분석결과 도 11에 나타난 바와 같이, 간엽줄기세포를 주입한 마우스 군에 비해 메트포민이 처리된 간엽줄기세포를 주입한 마우스 군의 경우, 관절염이 더욱 억제되는 것으로 나타났다(도 11 참조).
As a result, as shown in Fig. 11, arthritis was further inhibited in the mouse group injected with metformin-treated mesenchymal stem cells compared with the mouse group injected with mesenchymal stem cells (see Fig. 11).

따라서 이러한 결과를 통해 본 발명자들은 메트포민을 처리하여 제조된 간엽줄기세포는 면역반응을 효과적으로 조절할 수 있는 활성이 있어 면역질환, 특히 자가면역질환의 치료를 위한 새로운 세포치료제로 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있었다. Therefore, the inventors of the present invention have found that mesenchymal stem cells prepared by treating metformin have an activity of effectively controlling the immune response and thus can be usefully used as a new cell therapy agent for the treatment of immune diseases, particularly autoimmune diseases I could.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (10)

간엽줄기세포에 메트포민을 처리하는 단계를 포함하는, 인간형질전환 성장인자-베타(TGF-β)를 대량생산하고 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포의 제조방법.A method for producing mesenchymal stem cells which mass-produce human transgranular growth factor-beta (TGF-beta) and immunoregulatory ability, comprising the step of treating metformin in mesenchymal stem cells. 제1항에 있어서,
상기 간엽줄기세포는 CD105, CD29 및 CD44는 양성이며 CD34, CD45 및 HLA-DR는 음성의 면역학적 특징을 갖는 것을 특징으로 하는 간엽줄기세포의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mesenchymal stem cells are positive for CD105, CD29 and CD44, and have immunological characteristics of CD34, CD45 and HLA-DR negative.
제1항에 있어서,
상기 메트포민을 처리한 간엽줄기세포를 28 ~ 42℃의 온도에서 14 ~ 21일 동안 배양하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간엽줄기세포의 제조방법.
The method according to claim 1,
Culturing mesenchymal stem cells treated with metformin at a temperature of 28 to 42 DEG C for 14 to 21 days.
제1항에 있어서,
상기 간엽줄기세포는 말초혈액 또는 지방조직으로부터 분리된 것을 특징으로 하는 간엽줄기세포의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein said mesenchymal stem cells are isolated from peripheral blood or adipose tissue.
제1항에 있어서,
상기 메트포민은 간엽줄기세포 2 × 105 ~ 1 × 106 세포수를 기준으로 0.2 ~ 2mM의 농도로 처리하는 것을 특징으로 하는 간엽줄기세포의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metformin is treated at a concentration of 0.2 to 2 mM based on the number of mesenchymal stem cells of 2 x 10 5 to 1 x 10 6 cells.
제1항에 있어서,
상기 간엽줄기세포는 메트포민의 처리에 의해 IDO, TGF-beta 및 IL-10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 인자의 발현이 증가된 것을 특징으로 하는 간엽줄기세포의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mesenchymal stem cells have increased expression of one or more factors selected from the group consisting of IDO, TGF-beta and IL-10 by treatment with metformin.
제1항의 방법으로 제조된 인간형질전환 성장인자-베타(TGF-β)를 대량 생산하고 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포.A mesenchymal stem cell which mass produced human transgranular growth factor-beta (TGF-beta) produced by the method of claim 1 and has immune-controlling ability. 제7항의 간엽줄기세포를 유효성분으로 포함하는 면역질환의 예방 또는 치료용 세포치료제 조성물.A cell therapy composition for preventing or treating immune diseases comprising the mesenchymal stem cell of claim 7 as an active ingredient. 제8항에 있어서,
상기 조성물은 면역조절능을 갖는 간엽줄기세포를 투여개체의 체중 kg 당 2.5 × 105 내지 2.5 × 107 세포수로 투여하는 것을 특징으로 하는 면역질환의 예방 또는 치료용 세포치료제 조성물.
9. The method of claim 8,
Wherein said composition is administered at 2.5 × 10 5 to 2.5 × 10 7 cells / kg of body weight of the mesenchymal stem cells having immunomodulating ability.
제8항에 있어서,
상기 면역질환은 골관절염, 류마티스 관절염(Rheumatoid Arthritis), 천식(Asthma), 피부염(Dermititis), 건선(Psoriasis), 낭섬유증(Cystic Fibrosis), 고형장기 이식 후기 및 만성 거부증(Post transplantation late and chronic solid organ rejection), 다발성 경화증(Multiple Sclerosis), 전신성 홍반성 루푸스(systemic lupus erythematosus), 쇼그렌 증후군(Sjogren syndrome), 하시모토 갑상선(Hashimoto thyroiditis), 다발성근염(polymyositis), 경피증(scleroderma), 아디슨병(Addison disease), 백반증(vitiligo), 악성빈혈(pernicious anemia), 사구체신염(glomerulonephritis) 및 폐섬유증(pulmonary fibrosis), 염증성장질환(Inflammatory Bowel Diesese), 크론 병(Crohns disease), 자가면역성 당뇨(Autoimmune Diabetes), 당뇨 망막증(Diabetic retinopathy), 비염(Rhinitis), 허혈-재관류 손상(Ischemia-reperfusion injury), 혈관성형술후 재협착(Post-angioplasty restenosis), 만성 폐색성 심장 질환(Chronic obstructive pulmonary disease; COPD), 그레이브병(Graves disease), 위장관 알러지(Gastrointestinal allergy), 결막염(Conjunctivitis), 죽상경화증(Atherosclerosis), 관상동맥질환(Coronary artery disease), 협심증(Angina), 암 전이, 소동맥 질환 및 미토콘드리아 질환(Mitochondrial disease)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 면역질환의 예방 또는 치료용 세포치료제 조성물.

9. The method of claim 8,
The immunological diseases are selected from the group consisting of osteoarthritis, rheumatoid arthritis, asthma, dermatitis, psoriasis, cystic fibrosis, posttransplantation late and chronic solid organ rejection, multiple sclerosis, systemic lupus erythematosus, Sjogren syndrome, Hashimoto thyroiditis, polymyositis, scleroderma, Addison disease Glomerulonephritis and pulmonary fibrosis, Inflammatory Bowel Disease, Crohns disease, Autoimmune Diabetes, autoimmune diabetes, autoimmune diabetes, autoimmune diabetes, Diabetic retinopathy, rhinitis, ischemia-reperfusion injury, post-angioplasty restenosis, chronic obstructive cardiomyopathy, Or a pharmaceutically acceptable salt thereof or a pharmaceutically acceptable salt thereof for the manufacture of a medicament for the treatment and / or prophylaxis of chronic obstructive pulmonary disease (COPD), Graves disease, Gastrointestinal allergy, Conjunctivitis, Atherosclerosis, Coronary artery disease, Metastasis, small artery disease, and mitochondrial disease. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt;

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