KR20150118784A - 약물 전달체 및 이를 포함하는 구강건조증 치료를 위한 약학적 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지방 줄기세포와 케라틴세포 성장인자가 소장점막하조직에 단독 및 복합 형태로 부착되어 있는 약물 전달체 및 이를 함유하는 구강 건조증 치료를 위한 약학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 약물 전달체를 투여하여 난치성 구강 건조증 환자의 손상된 타액선을 회복할 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 복합적인 세포-약물을 함유하는 능동 전달체는 다양한 제형으로 제조될 수 있으므로, 타액선 도관을 통하거나, 패치를 이용한 직접 부착 방법을 이용하거나, 타액선 내 직접 주사법을 이용한 국소 주입과 같은 다양한 치료 전달 경로를 활용할 수 있다.

Description

약물 전달체 및 이를 포함하는 구강건조증 치료를 위한 약학적 조성물{COMPOSITE DRUG DELIVERY VEHICLE AND PHARMACEUTICAL COMPOSITION CONTAINING THE CARRIER FOR TREATING XEROSTOMIA}

본 발명은 약물 전달체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 손상된 타액선에 직접 투여가 가능하여 구강 건조증을 효율적으로 치료하는데 활용될 수 있는 약물 전달체 및 이를 포함하는 약학적 조성물에 관한 것이다.

타액(saliva)은 이하선, 악하선, 설하선 및 구강점막에 존재하는 점액선 등으로부터 분비되는 혼합액이다. 타액은 인체의 핵심 성분으로 타액선(침샘, salivary gland)에서 생성되어 구강 내로 배출된다. 타액은 인체의 필수 성분으로서, 약 0.5%의 유형 성분이 존재하는데, 점액, 각종 염류, 전분 분해효소, 면역글로불린 등이 포함되어 있다.

타액은 구강의 건강은 물론이고 인체의 항상성 유지에 매우 중요한 역할을 수행한다. 예를 들어 타액의 주요 성분인 뮤신(mucin), 면역글로불린 등은 외부의 감염으로부터 1차적인 방어 역할을 수행하며, 구강 및 치아의 윤활 및 수분 유지, pH 중화 기능을 통하여 구강점막 및 치아를 보호한다. 뿐만 아니라 타액에는 프티알린(ptyalin) 등의 아밀라아제(amylase)와 같은 소화 효소들이 있어 전분을 말토오스 단위까지 분해하는 등 소화를 촉진시키는 기능을 담당한다. 또한 타액의 분비에 의하여 인체의 수분대사 및 체온 조절이 이루어질 수 있으며, 유독물(I, Hg, Pb 등)을 배설하기도 한다.

타액선은 타액을 생성, 분비하는 기관으로 이하선(귀밑샘, parotid gland), 악하선(턱밑샘, submaxillary gland), 설하선(혀밑샘, sublingual gland)과 같은 주타액선(major salivary gland)과, 점액선(mucous gland)과 같이 구강점막(mucous membrane of oral cavity)에 존재하는 점액선(mucous gland)과 같이 구강점막의 여러 부위에 분포하는 소타액선(minor salivary gland)으로 분류된다. 일반적으로 주타액선에서 하루 1 ~ 1.5 L의 타액이 분비되는 것으로 알려져 있다.

구강건조증(xerostomia)은 타액선의 기능 저하로 인하여 구강이 건조되어 구강점막이 갈라지거나 함몰이 생기는 증세를 가리킨다. 두경부암 치료를 위한 방사선 치료, 갑상선암 치료를 위한 외부방사선의 노출, 방사성 동위원소요법, 노화, 경구용 약물남용, 쇼그렌 증후군(sjogren's syndrome) 등이 구강건조증의 주요 원인인 것으로 알려져 있다. 구강건조증이 발병하면 단순히 구강점막이 갈라지거나 함몰이 생기는 것을 넘어서서 구강 내에서 자정 작용이 저하되어 충치가 발생하기 쉽고, 캔디다를 비롯한 구강 점막 감염 및 치주염 발생도 증가할 뿐만 아니라, 구강 내 곰팡이가 발생하며 구취를 유발한다.

현재 난치성 타액선 기능저하로 인한 구강건조증을 치료하기 위하여 필로카르핀(pilocarpine) 등과 같은 타액 배출 촉진제를 사용하거나, 아미포스틴(amifostine) 등과 같은 항산화약물을 이용하여 타액선 손상의 증상을 경감시키는 방법이 이용된다. 하지만, 이들 치료법은 타액선 기능이 남아 있는 환자에게만 적용할 수 있기 때문에 타액선 조직 손상이 상당한 경우에는 치료 효과가 제한적이다. 특히, 아미포스틴은 저혈압이나 원치 않는 종양 세포 보호 등의 부작용이 발생하며, 악하선의 위치를 수술시 이동시켜 방사선량을 최소화하는 악하선 치환술을 이용하여 방사선 조사부위와 치환 부위가 근접하기 때문에 그 효과가 의문시 된다. 또한 점막염을 치료하기 위한 구강건조증 치료제로서 인공 타액(salivart, glandoacne-aerosol, 드라이문트 등), 구강세정제 등이 사용되나 대부분은 증상 경감을 위한 보존적인 치료수단에 불과하다.

따라서 여러 가지 원인에 따른 구강건조증 환자의 높은 유병율과 함께 인간수명연장에 따른 삶의 질에 대한 관심의 증가에 따라 구강건조증에 대한 치료제 개발이 시급하나 아직까지 타액선의 비가역적인 손상에 대한 근본적인 치료방법이 없는 상태이다. 이와 같은 영구적 구강건조증 질환을 치료하기 위해서는 비가역적 원인에 따른 타액선 조직의 변화에 대한 이해를 바탕으로 구강건조증을 유발하는 타액선의 비가역적 손상의 메커니즘을 규명하고 이를 통해 손상된 타액선의 기능을 보존하기 위한 치료전략을 수립하여야 할 필요성이 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 훼손된 타액선의 재생을 위하여 줄기세포 및 활성인자가 단독 및 복합물 형태로 지지체에 부착되어 있는 약물 전달체를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다양한 경로로 투여가 가능하며 효율적으로 훼손된 타액선을 회복시킬 수 있는 약물 전달체를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 줄기세포 및 활성인자가 지지체에 부착되어 있는 약물 전달체를 유효 성분으로 함유하는 구강건조증 치료를 위한 약학적 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 후술하는 발명의 구성 및 도면을 통하여 더욱 분명해질 것이다.

전술한 목적을 가지는 본 발명은 성체 줄기세포 및 케라틴세포 성장인자(Keratinocyte Growth Factor)가 복합 화합물 형태로 함유되어 있는 약물 전달체 및 이러한 약물 전달체를 유효 성분으로 함유하는 구강건조증 치료를 위한 약학적 조성물에 관한 것이다.

즉, 본 발명의 일 관점에 따르면, 간엽 지방 줄기세포와 같은 성체 줄기세포 및 케라틴세포 성장인자의 단독 및 복합물이 생체적합성 지지체인 소장점막하조직(small-intestine submucosa)에 부착되어 있는 약물 전달체를 제공한다.

상기 성체 줄기세포는 예를 들어 간엽 유래의 지방 줄기세포로서, 타액선 조직으로 분화 가능하거나 파라크라인 분비를 통해 조직 손상을 최소화하고 재생을 촉진하는 것을 특징으로 한다. 케라틴세포 성장인자는 성체 줄기세포의 성장 및 분화를 촉진하거나 직접 손상된 타액선 조직에 작용할 수 있다.

예시적인 실시 형태에서, 상기 지방 줄기세포는 10⁵ ~ 10⁷개가 본 발명에 따른 약물 전달체에 포함될 수 있으며, 케라틴세포 성장인자는 각각 상기 소장점막하조직에 0.1 ~ 100 ㎍/㎖의 농도로 로딩될 수 있다.

지지체로 사용되는 상기 소장점막하조직을 포함하는 약물 전달체는 패치 형태, 분말 형태 및 주사제 형태로 구성되며 이 중 하나의 형태로 제형화될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 관점에 따르면, 전술한 약물 전달체를 유효 성분으로 함유하는 구강 건조증을 치료하는 약학적 조성물을 제공한다.

본 발명에서는 성체 줄기세포와 케라틴세포 성장인자가 단독 및 복합물 형태로 소장점막하조직 기반의 스캐폴드에 부착되어 있는 약물 전달체 및 이러한 약물 전달체를 유효 성분으로 함유하는 구강건조증의 치료를 위한 약학적 조성물을 제안한다.

본 발명에 따르면 인간성체 지방 줄기세포와 케라틴세포 성장인자가 소장점막하조직에 부착되어 케라틴세포 성장인자의 직접적인 조직복원능과 더불어 지방 줄기세포의 타액선 내 생착율을 증대시키고 성장 및 분화를 촉진함으로써 그 활성을 최적화하였다. 이에 따라 본 발명에 따른 약물 전달체는 기능이 저하된 타액선을 회복하기 위한 복합적 조직 재생용 조성물로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 발명에 따르면 줄기세포와 케라틴세포 성장인자를 복합적으로 사용하여 손상된 타액선의 재생을 위하여 사용될 수 있다. 소장점막하조직을 사용함으로써, 타액선 도관을 통한 약물 전달, 패치 형태의 제형을 통한 약물 전달이나 주사제 형태의 국소 주입에 따른 약물 전달이 가능하며, 이러한 다양한 투여 경로를 통하여 질환 특성에 기반하여 타액선 기능을 회복시킴으로써 구강건조증을 치료하는데 기여할 수 있다. 더욱이 복합 화합물이 장기간 지속적으로 분비되는 전달체를 사용함으로써 손상된 타액선을 효율적으로 재생할 수 있으므로, 본 발명에 따른 약물 전달체를 사용하여 구강건조증의 치료에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명에 따른 복합 화합물 전달체를 사용하여 손상된 타액선의 기능을 회복, 조절하는 과정을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 화합물 전달체의 제형의 일예로서, 패치형 필름의 제조와 케라틴세포 성장인자의 방출을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 화합물 전달체의 제형의 다른 예로서, 주사제형의 전달체 제조와 케라틴세포 성장인자의 방출을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합 화합물 전달체를 이용하여 유효 성분인 복합 화합물의 전달의 경로를 개략적으로 도시한 모식도로서, 타액선 관을 통한 약물 전달, 패치형 필름을 통한 약물 전달, 주사를 통한 국소 주입 약물 전달을 이용한 조직 재생용 복합 화합물 전달 체계를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 방사선 조사에 의하여 손상된 타액선에 본 발명에 따른 약물 전달체를 투여하여 타액선 기능이 회복되었음을 보여주는 결과로서, 타액선의 무게, 타액 분비량, 타액 분비까지의 시간이 모두 호전되었음을 보여주고 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 방사선 조사에 의하여 손상된 타액선에 본 발명에 따른 약물 전달체를 투여하여 타액선이 회복되었음을 확인한 실험 결과를 도시한 사진으로, 타액선 세포의 증가, 뮤신 성분의 증가, 아밀라아제의 증가를 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 방사선 조사에 의하여 손상된 타액선에 본 발명에 따른 약물 전달체를 투여함으로써 타액선 세포의 세포자멸사(apoptosis) 감소와 세포 증식의 증가를 확인한 실험 결과이다.

이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명은 손상된 타액선의 재생을 위하여 소장점막하조직에 성체 지방 줄기세포와 케라틴세포 성장인자를 단독 및 복합물 형태로 부착한 약물 전달체 및 이를 이용하여 손상된 타액선을 회복시켜 구강건조증을 치료하기 위한 약학적 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 인간성체 지방 줄기세포와 케라틴세포 성장인자를 지지체인 소장점막하조직에 부착한 약물/세포 전달 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따라 조직 재생용 복합 화합물을 이용한 타액선 기능 조절 및 이를 통한 구강건조증의 치료 과정의 모식도가 도 1에 도시되어 있다. 본 발명은 타액선 조직 손상의 기능 보존 및 손상된 타액선 조직의 재생과 기능 회복을 위하여 조직공학 및 재생의학의 3가지 요소인 세포(성체 지방 줄기세포), 세포 전달을 위한 지지체(소장점막하조직) 및 성장인자(케라틴세포 성장인자)를 이용하여 훼손된 타액선을 회복시켜, 구강건조증의 치료 기술을 확립하기 위한 것이다.

구강건조증을 야기하는 주요 원인으로서 방사선 조사에 의한 타액선 기능저하의 기전으로는 방사선 조사로 인한 직접 또는 간접적 세포손상, 타액선 조직의 섬유화 및 혈관내피세포의 손상 등이 알려져 있다. 또한 타액선 조직 내의 줄기세포의 손상으로 인한 조직 재생 및 회복력의 감소 역시 타액선 조직의 영구적 손상의 주된 기전으로 알려져 있다.

따라서 타액선 조직을 구성하는 세포의 회복 또는 대체를 통하여 손상된 타액선 조직의 근본적인 치료가 될 수 있으며, 이를 위해서는 세포 치료제의 개발이 요구된다. 이에 본 발명에서는 타액선(침샘) 조직으로 분화하거나 파라크라인 분비를 통해 조직을 보호하고 손상으로부터 복원시킬 수 있는 인간성체 지방 줄기세포와, 직접적으로 타액선 조직의 성장 및 분화에 관여하는 것으로 알려져 있으며 복합물 투여시 줄기세포의 성장 및 분화를 촉진할 수 있는 케라틴세포 성장인자의 복합 성분을 소장점막하조직과 같은 지지체에 로딩, 부착하여 타액선 조직의 회복을 위한 약물 전달체를 개발하였다.

타액선 조직은 내배엽성 선세포와 중배엽성 상피세포 및 간질 조직으로 이루어져 있으며 각기 다른 기원의 세포들이 혼재하고 있다. 즉, 타액선 선조직은 선세포(acinar cell)-개재도관세포(intercalated duct cell)-줄무늬관세포(striated duct cell)-분비관세포(excretory duct cell)와 근상피세포(myoepithelial cell)로 구성되어 있으므로 하나의 성체 세포만으로 타액선 조직을 재생할 수 없다. 예를 들어 타액선 상피세포를 분리, 배양하고, water channel(AQP-5)와 osmotic gradient(NKCC1)를 담당하는 유전자를 전달하고 구강점막에 이식하고자 하는 시도가 있었으나, 분비 통로의 조절이 어려워서 prototype의 개발 이후에 연구가 사실상 중단된바 있다. 또한 타액선 선세포를 일차 배양하여 조직 내로 이식하려는 시도가 있었으나 아직 효과를 보지 못하고 있다.

인체에서 유래한 줄기세포는 유선(젖샘, mammary gland)의 모든 상피세로를 생성할 수 있는 잠재적 능력이 있으며(Sting et al., Cell Cycle, 2006), 복잡한 타액선 조직을 효율적으로 재생하기 위해서는 단일 세포치료제 개념으로는 불가능하며 다상 분화를 유도할 수 있는 줄기세포 치료제가 필요하다. 단순히 줄기세포만을 정맥 주사하는 경우 1회당 10⁶ ~ 10⁸개의 대량의 세포가 주입되지만, 대부분의 줄기세포가 폐혈관에 침착되기 때문에 실제 병소 부위에 도달하는 세포의 양은 제한적이다. 따라서 타액선이나 그 주위에 직접 주입할 수 있다면 치료 효과를 높일 수 있으며 주입되는 줄기세포의 수를 줄일 수 있기 때문에 비용도 크게 절감할 수 있다. 따라서 줄기세포를 포함한 약물을 병소 부위에 직접 주입할 수 있으며 해당 부위에서 장기간 약물이 체류하기 위해서는 새로운 형태의 약물 전달체 내지는 약물 전달 시스템이 요구된다.

본 발명의 약물 전달체를 구성하는 복합 화합물의 하나로서 줄기세포는 인간 성체 줄기세포, 예를 들어 인간 성체 지방 줄기세포와 같이 타액선 조직으로 분화될 수 있는 줄기세포를 사용할 수 있다. 지방 조직은 배아의 중배엽에서 기원하는데, 중배엽 조직의 줄기세포는 뼈, 연골, 근육, 지방조직을 생성할 수 있다. 예를 들어, 인간 성체의 지방 조직에 존재하는 지방 줄기세포는 성체 줄기세포 중에서 가장 용이하고 풍부하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 다른 공급원의 성체 줄기세포에 비하여 분화능력이 떨어지지도 않는 이점이 있다. 지방 줄기세포는 지방 조직 뿐만 아니라, 연골, 골, 신경조직, 혈관 조직 등 간엽조직의 재생과, 간세포, 신장, 심혈관 재생 등 다양한 조직을 재생할 수 있다.

본 발명의 예시적인 형태에 따라 타액선 조직으로 분화가 가능한 지방 줄기세포는 다양한 성장인자와, 콜라겐, 피브로넥틴, 라미닌, 히알루론산 등의 세포외기질(extracellular matrix, ECM) 단백질을 파라크라인 분비하는데, 지방 줄기세포가 분비하는 다양한 성장인자가 세포의 성장을 유도하여 새로운 세포와 조직을 만드는데 중용한 역할을 수행한다. 예를 들어, 지방 줄기세포는 대식세포군집자극인자(macrophage colony stimulus factor, M-CSF)와 과립형 백혈구대식세포군집자극인자(granulocyte macrophage colony stimulus factor, GM-CSF)와 같은 다양한 조혈세포 사이토카인을 분비, 발현하며, 혈관유리성장인자(Vascular Endothelial Growth Factor, FEGF), 간세포 성장인자(HGF) 및 TFG-β를 포함하는 anti-apoptotic 인자와 혈관신생인자(angigenic factor)를 분비하는 것으로 알려져 있다.

본 발명에 따른 지방 줄기세포를 분리하기 위하여 채취된 지방 조직을 완충액으로 세척한 후 효소로 처리하여 결합조직을 분해한다. 부유된 조직을 원심분리하면 상층의 세포외기질 및 기름층과 하단에 침전된 세포층으로 나누어진다. 하단에 침전된 층을 기질혈관분획(stromal vascular fraction, SVF)이라고 부르는데, 이 분획에 지방 줄기세포가 포함되어 있다. 침전된 세포는 배양판에 쉽게 부착되어 수일 내에 성장 증식이 일어나는데, 초기의 침전세포층 내에는 혈관내피세포, 근육세포, 간극세포, 섬유모세포, 혈구세포 등이 포함되지만, 수차례 계대 배양 후 줄기세포가 남겨진다. 선택적으로 지방 줄기세포의 특이적 세포표면항원을 이용한 유세포 분리기를 사용하여 지방 조직으로부터 지방 줄기세포만을 분리할 수 있다. 예시적으로 사용될 수 있는 지방 줄기세포로는 지방조직 유래의 간엽 줄기세포(Adipose tissue-derived mesenchymal stem cell, AhMSCs)를 사용할 수 있다.

지방조직 유래의 간엽 줄기세포는 분화 능력이 양호하고, 최소한의 침습 절차를 통하여 쉽게 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 기증자의 연령에 거의 영향을 받지 않는 이점이 있다. 아울러, 지방 조직은 세포외기질의 함량이 높기 때문에 본 발명과 관련한 조직 공학을 이용한 조직 재생에 유용하게 활용될 수 있다. 예시적으로 인간 지방 조직 유래의 줄기 세포는 10⁵ ~ 10⁷개 정도로 지지체인 소장점막하조직으로 로딩, 부착될 수 있다.

한편, 본 발명에 따라 전술한 지방세포 유래의 줄기세포와 함께 지지체에 부착되는 케라틴세포 성장인자(Keratinocyte Growth Factor, KGF)는 생체활성인자의 하나이다. 각종 세포의 분열이나 생장 및 분화를 촉진하는 생체활성인자들은 생체 기능을 조절함으로써 질환의 예방 및 치료에 활용될 수 있다. 특히 케파틴세포 성장인자는 타액선 조직의 발달에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며 이러한 생체활성인자들을 체내의 손상조직으로 전달하였을 경우, 세포의 이식 없이 병변 부위의 주변에 내재하는 세포들의 조직 재생을 촉진할 수 있다.

특히 훼손되거나 손상된 조직이 치유될 때, 손상된 조직 내의 세포에서 분비되는 염증 매개체에 의하여 상처 치유반응이 개시된다. 상처 치유반응은 혈액응고 활성화, 염증반응, 근섬유모세포 활성화, 혈관신행 및 세포 재생 등의 일련의 반응으로 구성되고, 다양한 사이토카인이나 성장인자에 의해 조정된다. 하지만, 이러한 자극이 장기간 지속되면 섬유화 인자와 항섬유화 인자 사이의 균형이 파괴되고 손상된 조직이 섬유모세포로 치환되어 결합조직으로 변형되는 섬유화를 초래하게 된다. 본 발명에 따라 지방조직 유래의 줄기세포와 함께 복합적으로 사용되는 케라틴세포 성장인자는 세포 증식을 유도할 뿐만 아니라, 항세포자멸사(anti-apoptosis), 항염증, 항섬유화, 및 신생혈관생성 등에 관여하는 것으로 알려져 있다.

본 발명에 따르면 후술하는 적절한 지지체에 전술한 지방 줄기세포와 단독 및 복합물 형태로 케라틴세포 성장인자가 로딩, 부착된다. 지방 줄기세포와 케라틴세포 성장인자가 단독으로도 타액선 조직의 보존 및 복원에 기여하게 되며, 복합 형태로 지지체에 로딩, 부착는 경우 시너지 효과를 발휘하여 타액선의 기능을 회복시킨다. 예시적으로, 케라틴세포 성장인자는 지지체에 0.1 ~ 100 ㎍/㎖의 농도로 로딩될 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따르면 전술한 지방 조직 유래의 줄기세포와 케라틴세포 성장인자의 복합 화합물이 시너지 효과를 발휘하여 손상된 타액선의 기능을 효율적으로 회복시킬 수 있다.

본 발명에 따라 지방줄기세포와 케라틴세포 성장인자를 생체 내로 전달하기 위하여 사용되는 지지체는 생체적합성 물질로 제조될 수 있는데, 바람직하게는 소장점막하조직(small-intestine submucosa, SIS)이다. 세포가 존재하지 않고 면역거부 반응이 거의 일어나지 않는 SIS는 콜라겐 Ⅰ, Ⅲ형 및 소량의 Ⅳ, Ⅴ, Ⅵ으로 구성되어 있다. 콜라겐은 뼈, 이, 연골, 건 등을 구성하는 당단백질로서 세포와의 친화력이 매우 우수하고, 생체 내 거부반응이 적은 천연재료이다. 또한 SIS는 피브로넥틴, 글리코스아미노글리칸, 콘드로이틴 설페이트, 헤파린 설페이트, 헤파린을 포함하는 세포외기질이며 또한 사이토카인으로 섬유아세포 성장인자, 신경성장인자, 상피세포 성장인자, 인슐린성장인자 및 전환성장인자를 다량 함유하고 있다.

이처럼, 소장점막하조직 내에 ECM 및 사이토카인이 존재하기 때문에 세포의 점착이나 성장, 이동, 분화 등의 세포의 기능적인 면에 도움을 줌으로써 조직재생 이외에도 많은 분야에 응용될 수 있다. 소장점막하조직은 90% 이상의 수분흡수 능력을 가지며, 약 60 ~ 90 일간의 분해기간을 갖는 생분해성 기질로서 자체의 기계적 물성도 비교적 양호하다.

소장점막하조직에 함유된 이들 인자들은 세포의 기능적인 면인 세포 점착이나 성장 및 분화 등에 영향을 주며 상처 치유나 조직 재생에 유용하게 작용할 수 있다. 특히 소장점막하조직은 패치의 형태로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 동결파쇄를 이용하여 분말 형태로 제조하여 주사제형 전달체로서 적용될 수 있으며 모든 제형에서 케라틴세포 성장인자를 용이하게 부착할 수 있기 때문에 이를 응용하여 조직을 재생하는데 이용될 수 있다.

기존에 생체활성인자를 전달할 때 전신 투여 및 구강 투여 방식이 사용되었으나, 이러한 투여 경로에서는 나쁜 약물 동력학적 프로파일 및 상대적으로 큰 사이즈, 조직 내부로의 낮은 침투성, 높은 농도에서의 독성의 위험성이 있어 적용에 한계가 있었다. 하지만, 본 발명에 따르면 케라틴세포 성장인자를 통제할 수 있으며 국부적으로 원하는 위치에 전달할 수 있다. 아울러, 생체 내 독성이 적고 생체적합성이 있는 천연 소재를 활용하여 이러한 문제점을 해소할 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따라 소장점막하조직에 부착되는 지방 줄기세포와 케라틴세포 성장인자로 구성되는 약물 전달체는 도 2에 도시한 것과 같이 패치형 필름 형태의 제형으로도 제조될 수 있으며, 도 3에 도시한 것과 같이 주사제형 전달체로도 활용될 수 있으며, 분말 형태로 제형화될 수 있다. 이에 따라 도 4에 도시한 것과 같이 본 발명에 따른 약물 전달체는 표적 부위인 타액선의 도관을 통한 약물/세포의 전달이 가능할 뿐만 아니라, 패치를 통한 직접 약물/세포 전달, 주사를 통한 국소주입의 약물/세포 전달이 가능하다.

따라서 본 발명에 따른 약물 전달체에 함유되어 있는 지방 줄기세포나 케라틴세포 성장인자가 표적 조직인 타액선으로 전달될 때 중간에 침착되어 표적 조직으로 전달되지 못하는 양을 크게 줄일 수 있는 이점을 갖게 된다. 더욱이 본 발명의 약물 전달체를 사용하면, 지지체에 부착, 로딩되어 있는 복합 화합물이 지속적으로 서서히 타액선 조직으로 방출, 분비되므로, 손상된 타액선을 효율적으로 재생하는데 활용될 수 있다. 본 발명의 약물 전달체에서 지지체로 사용되는 소장점막하조직은 인간을 제외한 포유류의 소장점막하조직을 사용할 수 있다. 예를 들어 소, 돼지, 토끼 및 쥐 중에서 선택된 포유류 유래의 소장점막하조직을 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면 타액선 조직의 재생을 위한 복합물을 전달하기 위하여 타액선 관을 통하거나, 패치를 통하여 전달하거나 주사를 통한 국소 주입 약물 전달이 가능하다. 따라서 본 발명에 따른 조직 재생용 약물 전달체를 사용하여 타액선에 전달할 때 지방 줄기세포의 생존력이 증대되고 분화 능력을 최적화함으로써 타액선의 재생 효과를 크게 향상시킬 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서 확인한 바에 따르면 지방 줄기세포와 케라틴세포 성장인자의 복합 화합물이 소장점막하조직에 부착되어 있는 약물 전달체를 방사선 조사에 의하여 인위적으로 타액선이 훼손된 마우스에 투여하면 체중 증가, 타액선 무게 증가, 분비되는 타액양 증가, 타액 분비까지의 시간에서 정상 세포에 근접한 결과를 보였으며(도 5 참조), 타액선 세포/뮤신 성분 및 아밀라아제가 증가하였으며(도 6 참조), 세포자멸사가 감소하고 세포 증식이 증가한다(도 7 참조).

따라서 본 발명의 다른 관점에 따르면 인간 성체 지방 줄기세포 및 케라틴세포 성장인자의 복합 화합물이 소장점막하조직과 같은 지지체에 로딩, 부착되어 있는 약물 전달체를 유효 성분으로 함유하는 구강건조증 치료를 위한 약학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 약물 전달체를 포함한 약학적 조성물은 타액선 관, 패치 형태, 주사제 형태 등 다양한 제형으로 제조되어 손상된 타액선으로 주입될 수 있으며 타액선을 회복시켜 구강건조증을 치료하는 데 활용될 수 있다.

예를 들어 전술한 본 발명의 약물 전달체를 유효 성분으로 함유하는 구강건조증의 치료를 위한 약학적 조성물은 약물 전달체 단독으로도 사용될 수 있지만, 제형, 사용방법 및 사용목적에 따라 추가 성분을 포함할 수 있다. 추가 성분으로는 약학적으로 허용되거나 영양학적으로 허용되는 담체, 부형제, 희석제 또는 부성분을 추가로 포함할 수 있다.

예를 들어 본 발명에 따른 약물 전달체를 포함하는 구강건조증의 치료를 위한 약학적 조성물은, 통상의 방법에 따라 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액과 같은 국소투여를 위한 형태나, 패치 형태의 형태, 타액선 관을 통한 직접 주입이 가능한 형태 등으로 제형화할 수 있다.

예를 들어 본 발명에 따른 약물 전달체는 임상 투여 시에 경구 또는 비경구의 다양한 제형으로 투여될 수 있는데, 제제화할 경우에는 통상적으로 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 계면활성제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 또는 방부제와 같은 희석제 또는 부형제 등을 더욱 포함할 수 있으며, 경구 또는 비경구 모두 사용할 수 있다.

사용될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토오스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유, 덱스트린, 칼슘카보네이드, 프로필렌글리콜, 리퀴드 파라핀, 생리식염수로 이루어진 군에서 선택된 1이상 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 통상의 담체, 부형제 또는 희석제 모두 사용가능하다.

예를 들어 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제와 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세롤, 젤라틴 및 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 비경구 투여시 피하주사, 정맥 주사 또는 근육내 주사를 통할 수 있다.

비경구 투여를 위한 형태로는 치약, 구강세정제, 국소 투여제(크림, 연고, 드레싱 용액, 분무제, 기타 도포제 등) 등을 들 수 있다. 상기 국소 투여제의 제형의 일예로는, 약물 전달체를 천연 섬유 또는 합성 섬유로 만든 거즈 등의 담체에 함침시킨 것일 수 있다. 상기 크림 또는 연고의 경우, 구강건조증을 초래하고 있는 손상된 타액선 부위나 그 주위에 직접 도포하는데 적합할 수 있다.

또한, 본 발명의 약학적 조성물의 제형은 사용방법에 따라 바람직한 형태일 수 있으며, 특히 포유동물에 투여된 후 활성 성분의 신속, 지속 또는 지연된 방출을 제공할 수 있도록 당업계에 공지된 방법을 채택하여 제형화할 수 있다. 구체적인 제형의 예로는 경고제, 과립제, 로션제, 리니멘트제, 리모나데제, 산제, 시럽제, 안연고제, 액제, 에어로솔제, 엑스제(EXTRACTS), 엘릭실제, 연고제, 유동엑스제, 유제, 현탁제, 전제, 침제, 점안제, 정제, 좌제, 주사제, 주정제, 캅셀제, 크림제, 환제, 연질 또는 경질 젤라틴 캅셀 등이 있다.

아울러, 구강건조증 치료를 위한 약학적 조성물은 상기 유효성분 외에 추가로 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 중진제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 추가로 함유할 수 있다.

이하, 예시적인 실시예를 참조하면서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상이 하기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 결코 아니다.

실시예 1 : 약물 전달체의 제조

소장점막하조직(SIS)을 제조하기 위하여, 시장에서 판매되는 돼지(Finish pig, F1; Land race + Yorkshire, 6개월에 약 100 ㎏)를 약 4시간 동안 희생시켜 돼지의 공장 부위를 채집하였다. 돼지 공장에서 SIS를 분리하기 위하여 지방을 제거한 뒤, 물로 세척하였다. 장막과 근육을 기계적으로 제거하여 SIS를 얻었다. 이어서 SIS를 식염수로 세척하고, 동결건조기(FD 8505, 일신랩, 대전, 한국)를 사용하여 48시간 동안 -80℃에서 동결 건조하였다. 이어서 건조된 SIS를 동결분쇄기(6700, SPEX Inc. USA)를 사용하여 -198℃에서 분쇄하여 입자 크기가 10-20 ㎛인 SIS 분말을 얻었다. 수득된 SIS 분말을 3% 아세트산 및 0.1% 펩신이 함유된 수용액 10 ㎖ 용기에 첨가한 뒤, 48시간 동안 교반하였다. 이어서, 용액은 동결 건조하여 최종적인 SIS 분말을 제조하였다. SIS 분말을 에틸렌옥사이드 가스를 사용하여 살균하고 인산완충용액(PBS)에 분산시켜 최종 농도가 20%가 되도록 하였다. 인간 지방 조직 유래의 간엽 줄기세포(human adipose tissue-derived mesenchymal stem cell, hAdMSCs)는 GMP 조건 하에서 잉여 줄기세포로부터 제조하였다(알엔엘바이오). 기증자의 동의를 받고 단순 지방흡입술을 이용하여 인간 복강의 피하 지방 조직을 얻었다. 원심분리와 RNase(알엔엘바이오)로 37℃에서 30분 동안 분해하여 체액에서 흡입된 지방 조직을 분리하였다. 분해된 조직을 100 ㎛ 나일론 체(sieve)를 통과시켜 여과시킴으로써, 세포 파편(cellular debris)을 제거하였고, 원심분리에의하여 얻어진 펠렛(pellets)을 10% 소태아혈청(FBS; Invitrogen, Carlsbad, CA)를 함유하는 RCME 세포 부착 배지에 재현탁시킨 뒤, 37℃에서 밤새 배양하였다. 24시간 후, 세포 배지를 5% FBS를 함유하는 RKCM 세포 성장 배지로 교체하였다. 세포가 80-90% 합류(confluency)하면, RKCM에서 2차 배양하고 확장하였다. MSC를 확인한 뒤 실험을 위하여 3대 배양액을 사용하였다. 세포표면 phenotyping을 위하여 미분화 hASC를 피코에기쓰린(PE) 또는 플루오레신-이소티오시아네이트(FITC)-컨쥬게이션된 항체를 사용하여 flow cytometry로 확인하였다. 인간 지방 조직 유래 간염 줄기세포가 생체 외(in vitro)에서 골조직, 지방 조직 등으로의 분화를 확인하였다. hAdMSC 1 ㅧ 10⁶개와 200 ng/㎖의 케라틴세포 성장인자(KGF)가 로딩된 SIS 현탁액을 준비하여 실험에 사용하였다.

실시예 2 : 약물 전달체를 마우스에 투여

8-9 주령의 C3H 마우스 36마리를 구입하고, 이를 정상 그룹(normal group), 방사선을 조사하여 타액선이 훼손된 타액선 손상 그룹(IR group), 방사선 조사에 의해 타액선을 손상시키고 실시예 1에서 제조한 약물 전달체를 투여한 주입한 그룹(IR+hAdMSCs group)으로 나누었다. 마우스를 마취(15 ㎎/㎏ zolazepam 및 5 ㎎/㎏ xylazine)후, 방사선 조사로 인한 타액선 기능저하를 유도하기 위하여 선형 가속기(Mevatron MD, Siemens Medical Laboratories Inc., 독일)를 사용하여 4 MV X-선을 투여하여 15 Gy의 방사선에 노출시켰다. 약물 전달체 주입 그룹에는 마우스 꼬리 정맥에 실시예 1에서 제조한 약물 전달체를 3회 투여하였다.

실시예 3 : 형태적 기능적 평가

타액선의 훼손 정도를 평가하기 위하여, 약물 전달체를 투여하고 3개월이 지난 뒤에 마우스의 체중 및 타액선의 형태적, 기능적 평가를 진행하였다. 방사선을 조사하고 12주가 경과한 시점에서 각 그룹의 마우스의 체중(BW) 및 타액선의 무게(SGW)을 측정하였다. 아울러, 각 그룹의 마우스에서 타액의 양(타액 흐름 속도, SFR) 및 타액이 나오기까지의 시간(lag time) 등을 측정하였다. 마우스의 체중과 타액선의 무게는 10% 중성 포르말린 완충액과 파라핀으로 고정하기 전에 측정하였으며, 필로카르핀(pilocarpine, 2 ㎎/㎏)을 주입하고 5분 동안 마이크로피펫을 사용하여 타액을 채집하였다. 채집된 타액을 1.5 mL 마이크로 원심분리관에 넣고 채집된 타액의 무게를 채집 시간으로 나누어 SFR을 측정하였다. 타액이 나오기까지의 시간은 자극을 준 시점부터 타액이 분비되기까지의 시간으로 정의되었다. 측정 결과는 도 5에 도시되어 있다. 실시예 1에서 제조한 약물 전달체를 투여한 마우스에서 타액선의 무게, 타액 분비량, 타액 분비까지의 시간이 정상 그룹에 유사하게 회복되었음을 확인하였다.

실시예 4 : 조직학적, 면역학적 평가

조직 검사를 위하여 마우스를 희생시켜 타액선을 떼어 무게를 측정한 후 염색을 위하여 포르말린에 고정하였다. 조직학적, 면역화학염색을 위하여 떼어낸 타액선을 파라핀 블록에 심고 4 ㎛의 간격으로 절단하고 hematoxylin and eosin(H-E) 염색을 수행하였다. 타액선 세포의 기능을 확인하기 위하여 Alcian Bule(AB) 염색법을 이용하여 뮤신의 생성을 측정하였으며, 면역조직화학법을 이용하여 타액선 조직에서 아밀라아제의 생성을 측정하였다. 뮤신 또는 아밀라아제를 함유하는 선세포의 표면적은 densitometry를 이용하여 측정하였다. 각각의 타액선에 대하여 3개의 절편이 준비되었으며, 각각의 절편에 대하여 적어도 3 필드에 대하여 Metamorph software(Molecular Devices Corporation, Sunnyvale, CA)를 사용하여 검사하였다. 본 실시예에 따른 측정 결과는 도 6에 도시되어 있다. 실시예 1의 약물 전달체로 처리한 마우스의 타액선은 정상 조직에 유사하게 잘 보존된 형태를 보여주었으며 방사선 조사 그룹에 비하여 선세포의 수가 많았다. 또한 약물 전달체로 처리한 마우스 그룹은 방사선 조사 그룹과 비교할 때 혈관 섬유증이 적게 나타났다. 또한, 약물 전달체를 투여한 마우스의 타액선 조직에서 뮤신 성분 및 아밀라아제의 발현이 증가하여 타액선이 회복되었음을 알 수 있다.

실시예 5 : 면역학적 검사를 통한 세포자멸사 및 세포 증식 측정

TUNEL 염색과 PCNA 염색법을 사용하여 타액선 세포자멸사(apoptosis) 정도와 재생에 대한 평가를 시행하였다. 세포자멸사의 정도를 알아보기 위하여, DNA 절단과 크로마틴 응축을 탐지할 수 있는, terminal deoxynucleotidyl trnasferase dUTP nick-end labeling(TUNEL)을 사용하는 Apotag Plus Fluorescein In Situ apotosis Detection kit(Millpore, Bedford, MA)를 사용하였다. 세포 분화를 측정하기 위하여 항-분화 세포 핵 항원(anti-proliferating cell nuclear antigen, PCNA, Cell Singaling, Beverly, MA)를 사용하여 조직 절편을 염색하였다. 실험 결과는 도 7에 도시되어 있다. 실시예 1의 약물 전달체를 투여한 마우스에서 타액선 세포자멸사가 유도된 세포의 수가 크게 감소하였음을 알 수 있다. 또한, PCNA 분석을 통한 세포 증식에서도 약물 전달체의 투여에 의하여 세포 증식이 크게 높아졌음을 확인할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 기재된 기술로 한정되는 것은 결코 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시예에 기초하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있을 것이다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은, 첨부하는 청구의 범위를 통하여 더욱 분명해질 것이다.

Claims (5)

1. 지방 줄기세포 및 케라틴세포 성장인자(Keratinocyte Growth Factor, KGF)의 단독 및 복합물이 생체적합성 지지체인 소장점막하조직(small-intestine submucosa, SIS)에 부착되어 있는 약물 전달체.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 지방 줄기세포는 타액선 조직으로 분화 가능하거나 파라크라인 분비를 통해 조직 손상을 최소화하고 재생을 촉진하는 것을 특징으로 하며 케라틴세포 성장인자는 성체 줄기세포의 성장 및 분화를 촉진하거나 직접 손상된 타액선 조직의 보존에 작용할하는 것을 특징으로 하는 약물 전달체.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 케라틴세포 성장인자는 각각 상기 소장점막하조직에 0.1 ~ 100 ㎍/㎖의 농도로 로딩되어 있는 것을 특징으로 하는 약물 전달체.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 약물 전달체는 패치 형태, 분말 형태 및 주사제 형태로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 형태로 제형화되어 있는 약물 전달체.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 약물 전달체를 유효 성분으로 함유하는 구강 건조증을 치료하는 약학적 조성물.

Images