KR20190023450A - Drug delivery system for targeting lymph node using exosome from serum - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 혈청 유래 엑소좀을 이용한 림프절 표적 지향형 약물 전달체 및 면역증강용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a lymph node targeted drug delivery system and a composition for enhancing immunity using serum-derived exosomes.
엑소좀(exosome)은 세포간 신호전달을 위해 단백질, DNA, RNA 등을 가지고 세포 밖으로 분비되는 50 - 200 nm 크기의 막 구조의 작은 소포체의 일종으로서, 혈액, 소변, 혈청 등에서 분리가 가능하다. 엑소좀은 약물전달체, 백신 등의 다양한 용도로서 사용되며, 최근에는 혈류에 존재하는 종양세포로부터 분비되는 엑소좀을 분석하여 암을 진단하는 용도에 대해서도 연구되고 있다. The exosome is a kind of small vesicle with a membrane structure of 50 - 200 nm that is secreted out of the cell with protein, DNA, and RNA for intercellular signaling, and can be separated from blood, urine, serum and the like. Exosomes are used for various purposes such as drug delivery systems and vaccines. In recent years, the use of exosomes secreted from tumor cells in the bloodstream to diagnose cancer has been studied.
현재에는 수지상 세포(dendritic cell) 또는 종양에서 분리된 엑소좀을 이용하여 항원 또는 뉴클레오티드를 전달하기 위한 연구들이 보고되었으나, 세포 또는 종양에서 분리된 엑소좀은 수득률이 낮고 100 nm 이상의 크기를 가지기 때문에 림프절을 표적으로 하는 약물 전달체로서의 사용은 어려운 실정이다.Currently, studies have been reported to deliver antigens or nucleotides using dendritic cells or exocomes isolated from tumors. However, because exonsome isolated from cells or tumors has a low yield and has a size of 100 nm or more, Is used as a drug delivery vehicle.
본 발명에서는 혈청으로부터 100 nm 이하의 엑소좀을 분리함으로써 림프절을 표적으로 하는 약물전달체로서 사용할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.In the present invention, the present inventors have completed the present invention by confirming that exosome of 100 nm or less can be isolated from serum to be used as a drug delivery vehicle targeting lymph nodes.
상기 목적의 달성을 위해, 본 발명은 쥐, 소 또는 인간의 혈청으로부터 유래된 100 nm 이하의 직경을 갖는 엑소좀에 생체분자가 봉입된 림프절 표적 지향형 약물 전달체를 제공한다.To achieve the above object, the present invention provides a lymph node target-oriented drug delivery system in which a biomolecule is encapsulated in exosomes having a diameter of 100 nm or less derived from a mouse, a bovine, or a human serum.
또한, 본 발명은 쥐, 소 또는 인간의 혈청으로부터 유래된 100 nm 이하의 직경을 갖는 엑소좀에 면역증강제가 봉입된 면역증강용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for immunomodulating an immune enhancer encapsulated in an exosome having a diameter of 100 nm or less derived from a mouse, a bovine or a human serum.
본 발명에 따른 혈청 유래 엑소좀은 혈청으로부터 분리되어 높은 수율로 수득할 수 있으며, 100 nm 이하의 크기를 가지고 있어 효과적으로 림프절로 약물을 전달할 수 있다. The serum-derived exosomes according to the present invention can be separated from the serum and obtained at a high yield, and have a size of 100 nm or less, so that the drug can be effectively delivered to the lymph node.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 있어서, (a) 쥐, 소 및 인간의 혈액에서 원심분리를 통해 혈청을 추출하고, 이를 ExoQuick solution와 섞은 후 원심분리를 하여 엑소좀을 추출하는 과정 및 (b) 추출된 엑소좀에 약물을 봉입하여 주입할 경우 림프절로 전달되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 소 및 쥐 혈청으로부터 분리된 엑소좀의 TEM 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, RAW 264.7 세포에서 인간 및 소 혈청으로부터 분리된 엑소좀 내에 봉입된 형광염료의 발광 강도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, RAW 264.7 세포에서 인간 및 소 혈청으로부터 분리된 엑소좀의 림프절 타겟팅 정도를 나타낸 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, RAW 264.7 세포에서 소 혈청으로부터 분리된 엑소좀을 이용한 약물전달체에 의한 사이토카인 분비량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, RAW 264.7 세포(a 및 b) 및 수지상 세포(BMDC)(c 및 d)에서 소 혈청으로부터 분리된 엑소좀을 이용한 약물전달체에 의한 사이토카인 분비량을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 유리 MPLA 및 본 발명에 따른 엑소좀 내에 봉입된 MPLA에 의한 세포 생존력을 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a process of extracting exosomes by extracting serum from a blood sample of a mouse, a cow, and a human, centrifuging after mixing with an ExoQuick solution, and b) Schematic diagram showing that the drug is delivered to the lymph node when the drug is injected into the extracted exosome.
Figure 2 is a TEM image of exosomes isolated from bovine and rat serum in one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the emission intensity of a fluorescent dye encapsulated in exosomes isolated from human and bovine serum in RAW 264.7 cells, according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an image showing the degree of lymph node targeting of exosomes isolated from human and bovine serum in RAW 264.7 cells, in one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the amount of cytokine secreted by a drug delivery system using exosomes isolated from bovine serum in RAW 264.7 cells according to an embodiment of the present invention. FIG.
Figure 6 shows the amount of cytokine secreted by the drug delivery system using exosomes isolated from bovine serum in RAW 264.7 cells (a and b) and dendritic cells (BMDC) (c and d) in one embodiment of the present invention Graph.
FIG. 7 is a graph showing cell viability by free MPLA encapsulated in the free MPLA and MPLA according to an embodiment of the present invention. FIG.
이하, 본 발명의 구현예로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 구현예는 본 발명에 대한 예시로 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기재 및 그로부터 해석되는 균등 범주 내에서 다양한 변형 및 응용이 가능하다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention. It should be understood, however, that the invention is not limited thereto and that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. .
본 발명은 쥐, 소 또는 인간의 혈청으로부터 유래된 100 nm 이하의 직경을 갖는 엑소좀에 생체분자가 봉입된 림프절 표적 지향형 약물 전달체를 제공한다.The present invention provides a lymph node targeted drug delivery system in which biomolecules are encapsulated in exosomes having a diameter of 100 nm or less derived from a mouse, a bovine, or a human serum.
또한, 본 발명은 쥐, 소 또는 인간의 혈청으로부터 유래된 100 nm 이하의 직경을 갖는 엑소좀에 면역증강제가 봉입된 면역증강용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for immunomodulating an immune enhancer encapsulated in an exosome having a diameter of 100 nm or less derived from a mouse, a bovine or a human serum.
상기 엑소좀은 도 1a에 도시된 공정에 의해 쥐, 소 또는 인간의 혈청으로부터 분리될 수 있다. 구체적으로는, 쥐, 소 및 인간의 혈액에서 원심분리를 통해 혈청을 추출하고, 이를 ExoQuick solution와 섞어서 원심분리를 하여 엑소좀을 추출할 수 있다.The exosomes can be isolated from rats, small or human sera by the process shown in Fig. Specifically, serum can be extracted from blood of rats, cows, and humans by centrifugation, and the mixture can be centrifuged by mixing with ExoQuick solution to extract exosomes.
상기 추출된 엑소좀은 생체분자가 봉입된 후 개체에 주입되어 림프절로 상기 생체분자를 전달할 수 있다(도 1b). 상기 개체는 포유류일 수 있으며, 예를 들어, 인간일 수 있다.The extracted exosome may be injected into the individual after the biomolecule is encapsulated to transfer the biomolecule to the lymph node (FIG. 1B). The subject may be a mammal, for example a human.
상기 소 또는 쥐의 혈청으로부터 유래된 엑소좀은 50 nm 이하의 직경을 가질 수 있으며, 상기 인간 혈청으로부터 유래된 엑소좀은 100 nm 이하의 직경을 가질 수 있다.The exosome derived from the serum of the bovine or the mouse may have a diameter of 50 nm or less, and the exosome derived from the human serum may have a diameter of 100 nm or less.
소 또는 쥐의 혈청으로부터 유래된 엑소좀은 -30 mV 이하, 예를 들어 -25 mV 이하의 제타 포텐셜을 가질 수 있으며, 상기 인간의 혈청으로부터 유래된 엑소좀은 -20 mV 이하, 예를 들어, -15 mV 이하의 제타 포텐셜을 가질 수 있다.Exosomes derived from the serum of cows or rats may have a zeta potential of -30 mV or less, for example, -25 mV or less, and the exosomes derived from the human serum may be -20 mV or less, for example, And may have a zeta potential of less than -15 mV.
상기 생체분자는 본 분야에서 일반적으로 사용되는 약물이라면 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 항암제 또는 면역증강제일 수 있다.The biomolecule can be used without limitation as long as it is a drug commonly used in the art, and can be, for example, an anticancer agent or an immunostimulant.
상기 항암제는 본 분야에서 사용 가능한 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 시스플라틴(cisplatin), 카르보플라틴(carboplatin), 프로카르바진(procarbazine), 메클로레타민(mechlorethamine), 사이클로포스파미드(cyclophosphamide), 이포스파미드(ifosfamide), 멜팔란(melphalan), 클로라부실(chlorambucil), 비술판(bisulfan), 니트로소우레아(nitrosourea), 디악티노마이신(dactinomycin), 다우노루비신(daunorubicin), 독소루비신(doxorubicin), 블레오마이신(bleomycin), 플리코마이신(plicomycin), 미토마이신(mitomycin), 에토포시드(etoposide), 탁목시펜(tamoxifen), 파클리탁셀(paclitaxel), 트랜스플라티눔(transplatinum), 5-플루오로우라실(5-fluorouracil), 아드리아마이신(adriamycin), 빈크리스틴(vincristin), 빈블라스틴(vinblastin), 메토트렉세이트(methotrexate) 등을 포함할 수 있다. The anticancer agent can be used without limitation as long as it is usable in the art and includes, for example, cisplatin, carboplatin, procarbazine, mechlorethamine, cyclophosphamide but are not limited to, cyclophosphamide, ifosfamide, melphalan, chlorambucil, bisulfan, nitrosourea, dactinomycin, daunorubicin, , Doxorubicin, bleomycin, plicomycin, mitomycin, etoposide, tamoxifen, paclitaxel, transplatinum, and the like. 5-fluorouracil, adriamycin, vincristin, vinblastin, methotrexate, and the like.
상기 면역증강제는 본 분야에서 사용 가능한 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 톨-유사 수용체 아고니스트(toll-like receptor agonist), 사포닌, 알루미늄염, 오브알부민 등을 포함할 수 있다. 상기 면역증강제는 예를 들어, QS21, Quil A, QS7, QS17, CpG, MPLA(monophosphoryl lipid A), 이미퀴모드, 레시퀴모드, 플라젤린(flagellin), 폴리아이시[poly(I:C)], 오브알부민 등을 포함할 수 있다.The immunostimulant may be used without limitation as long as it is usable in the art, and may include a toll-like receptor agonist, saponin, aluminum salt, ovalbumin, and the like. The immunostimulants include, for example, QS21, Quil A, QS7, QS17, CpG, monophosphoryl lipid A (MPLA), imiquimod, recipe mod, flagellin, poly (I: ], Ovalbumin, and the like.
상기 약물전달체 또는 면역증강용 조성물은 림프절을 표적으로 하는 것으로, 림프절에 약물 또는 면역증강제를 수송하여 면역활성을 시킬 수 있다.The drug delivery or immunoconjugate composition targets the lymph node, and the drug or the immunostimulating agent can be transported to the lymph node for immunological activity.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 내용을 구체화하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only for the purpose of illustrating the present invention, and thus the present invention is not limited thereto.
비교예 1. 세포에서의 엑소좀 추출 및 분리Comparative Example 1. Extraction and isolation of exosome from cells
마크로파아지 세포 중 하나인 RAW 264.7 세포 1.5 x 107 cells/T75 flask를 혈청이 있는 배지에서 2일간 배양한 후, exosome depleted 10% FBS의 배지에서 24시간 배양한 배지를 수득하여 3000 x g로 15분 동안 원심분리를 진행하고, 상층액을 수득하여 ExoQuick-TC와 1:0.2의 부피비로 혼합하였다. 혼합된 용액을 12시간 이상 4℃에서 배양한 후, 1500 x g에서 30분 동안 원심분리하여 상층액을 제거하고, 추가로 5분 동안 원심분리하여 상층액을 완전히 제거하였다. 수득된 펠렛을 1 x PBS로 용해하여 사용하였다. RAW 264.7 cells (1.5 x 10 7 cells / T75 flask), one of the macrophage cells, were cultured in serum-containing medium for 2 days and then cultured in an exosome depleted 10% FBS medium for 24 hours. , And the supernatant was obtained and mixed with ExoQuick-TC at a volume ratio of 1: 0.2. The mixed solution was incubated at 4 ° C for 12 hours or more, and then the supernatant was removed by centrifugation at 1500 xg for 30 minutes, and the supernatant was completely removed by centrifugation for an additional 5 minutes. The obtained pellet was used by dissolving in 1 x PBS.
실시예 1. 쥐, 인간 및 소 유래 혈청에서의 엑소좀 분리Example 1. Isolation of exosomes from rats, human and bovine serum
쥐와 인간의 혈청은 각각 550 ul와 1 x PBS 500 ul를 혼합해 희석한 후, 1 x PBS 5 ml로 충분히 적신 0.22 um의 필터로 여과하였다. 여과된 혈청을 10000 x g로 30분 동안 원심분리한 후, 그 상층액만을 수득하여 exo-quick과 1:0.2의 부피비로 혼합하였다. 혼합된 용액을 충분히 inverting한 후, 4℃에서 밤새 인큐베이션하였다. 그 다음날, 1500 x g에서 30분간 원심분리하여 상층액을 제거하고, 5분간 더 원심분리를 진행하고 상층액을 완전히 버린 후, 1 x PBS 100ul로 펠렛을 용해시켜 사용하였다. Rat and human serum were diluted by mixing 550 μl and 1 μl PBS, respectively, and then filtered through a 0.22 μm filter which was sufficiently wet with 5 ml of 1 × PBS. The filtered serum was centrifuged at 10000 x g for 30 minutes, and then the supernatant was obtained and mixed with exo-quick at a volume ratio of 1: 0.2. The mixed solution was sufficiently inverted and then incubated overnight at 4 ° C. The next day, the supernatant was removed by centrifugation at 1500 x g for 30 minutes, centrifugation was further carried out for 5 minutes, the supernatant was completely discarded, and the pellet was dissolved in 100 ul of 1 x PBS.
소 혈청 1 ml를 3000 x g로 15분 동안 원심분리한 후 상층액을 수득하여 exo-quick과 1 : 0.2의 부피비가 되도록 혼합하였다. 혼합물을 충분히 inverting한 후, 4℃에서 밤새 인큐베이션하였다. 그 다음날, 1500 x g에서 30분간 원심분리하여 상층액을 제거하고, 같은 rcf에서 5분간 원심분리를 진행하고 상층액을 완전히 버린 후, 1 x PBS 100 ul로 펠렛을 용해시켜 사용하였다.One milliliter of bovine serum was centrifuged at 3000 x g for 15 minutes, and the supernatant was obtained. The supernatant was mixed with 1: 0.2 volume ratio of exo-quick. The mixture was sufficiently inverted and then incubated overnight at 4 < 0 > C. The next day, the supernatant was removed by centrifugation at 1500 x g for 30 minutes, centrifuged at the same rcf for 5 minutes, the supernatant was completely discarded, and the pellet was dissolved in 100 μl of 1 x PBS.
실험예 1. 분리된 엑소좀의 특성 분석Experimental Example 1. Characterization of isolated exosomes
실시예 1과 같이 추출된 엑소좀을 특성을 분석하기 위하여 DLS와 제타 포텐셜(Zeta potential)을 이용하여 측정하였다. 수득률을 비교하기 위하여 단백질 정량에 사용되는 BCA assay를 이용하여 3종류의 엑소좀을 정량하였다. 그 결과는 하기 표 1에서와 같이 소 및 쥐의 혈청으로부터 분리된 엑소좀은 50 nm 이하의 직경과 20vmV 정도의 표면 전하(surface charge)를 가지며, 인간 혈청으로부터 분리된 엑소좀은 100 nm 내외의 직경과 약 12vmV의 표면 전하를 갖는 것을 확인하였다. 혈청에서의 단백질 정량 값은 소, 쥐 및 인간 순으로 1.52±0.25, 13.12±4.55, 15.49±2.36 mg/ml로, 쥐와 인간 혈청에 비해 소 혈청에서 상대적으로 10배 가량 적은 양이 정량되었다.The exosomes extracted as in Example 1 were assayed using DLS and Zeta potential for characterization. To compare the yields, three types of exosomes were quantified using the BCA assay used for protein determination. The results are shown in Table 1 below. The exosomes isolated from the serum of bovine and mouse have a diameter of 50 nm or less and a surface charge of about 20 vmV. The exosomes isolated from human serum have a diameter of about 100 nm Diameter and a surface charge of about 12 vmV. Protein quantification values in serum were 1.52 ± 0.25, 13.12 ± 4.55, and 15.49 ± 2.36 mg / ml in the order of cattle, mouse and human, respectively, and were found to be about 10 times smaller in bovine serum than in mouse and human serum.
추가적으로 소 혈청과 쥐 혈청에서 분리된 엑소좀을 300 메쉬 copper grid에 단백질 정량 기준 300 ug 이상이 되도록 옮긴 후, DW로 3번의 세척 과정을 진행하였다. 그런 다음, 우라닐 아세테이트로 엑소좀을 올린 grid를 코팅하여 TEM을 측정하였다. 그 결과, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 50 nm 이하의 직경을 갖는 소포체(vesicle)가 관찰되었으며, 유사량의 단백질임에도 불구하고 소 혈청에서 더 많은 소포체수가 확인되었다.In addition, the exosomes isolated from bovine serum and mouse serum were transferred to a 300 mesh copper grid at a protein concentration of 300 μg or more, followed by washing three times with DW. The TEM was then measured by coating a grid of exosomes with uranyl acetate. As a result, a vesicle having a diameter of 50 nm or less was observed, as shown in FIG. 2, and a larger number of vesicles were confirmed in bovine serum despite the similar amount of protein.
실시예 2. 면역증강제가 봉입된 약물전달체의 제조Example 2: Preparation of a drug delivery vehicle encapsulated with an immunostimulant
소 혈청에서 추출된 엑소좀을 이용하여 면역증강제 OVA, CpG 및 MPLA(monophosphoryl lipid A)를 각각 봉입하였다. FITC로 표지된 OVA와 CpG는 전기천공(electroporation) 방법을 이용하여 엑소좀 내에 삽입되었고, MPLA는 lipid A와 엑소좀의 원형질막(plasma membrane)의 소수성에 의해 봉합되었다. Immunostimulators OVA, CpG and MPLA (monophosphoryl lipid A) were encapsulated using exosomes extracted from bovine serum. The FITC labeled OVA and CpG were inserted into the exosome using electroporation and MPLA was sutured by the hydrophobic nature of the plasma membrane of lipid A and exosomes.
OVA-FITC 경우, 160 ug OVA-FITC과 160 ug 엑소좀을 160 ul의 1 x PBS 중의 50 mM 트레할로스(trehalose)와 혼합한 후, 0.2 kV 펄스에서 전기천공을 진행하였다. 그런 다음, 300k nanosep을 이용하여 시료 부피가 500 ul가 되도록 1 x PBS를 첨가하고 5000 x g에서 10분 동안 원심분리하였다. 이 과정을 3번 반복하고, 상층액을 수득하여 OVA-FITC가 봉입된 엑소좀을 제조하였다. Loading efficiency는 FITC 형광값에 의해 정량되었다. For OVA-FITC, 160 ug OVA-FITC and 160 ug exosomes were mixed with 160 mM of 50 mM trehalose in 1 x PBS, followed by electroporation at 0.2 kV pulse. Then, 1 x PBS was added so that the sample volume became 500 μl using 300 k nanosep, and centrifugation was performed at 5000 x g for 10 minutes. This procedure was repeated three times, and the supernatant was obtained to prepare the exosome in which OVA-FITC was encapsulated. Loading efficiency was quantified by FITC fluorescence.
CpG의 경우, 40 ug CpG와 160 ug 엑소좀을 80 ul의 1 x PBS 중의 50mM 트레할로스와 혼합한 후, 0.2 kV 펄스로 전기천공을 진행하였다. 로딩되지 않은 CpG를 완전히 제거하기 위해 DNase I을 섞고 1시간 동안 37℃에서 반응시킨 후, 300k nanosep을 이용하여 시료 부피가 500 ul가 되도록 1 x PBS를 첨가하고 5000 x g에서 10분 동안 원심분리하였다. 이 과정을 3번 반복하고, 상층액을 수득하여 CpG가 봉입된 엑소좀을 제조하였다. CpG는 DNA 정량 키트로 알려진 picogreen assay에 의해 Loading efficiency가 확인되었다. For CpG, 40 ug CpG and 160 ug exosomes were mixed with 80 mM of 50 mM trehalose in 1 x PBS, followed by electroporation with a 0.2 kV pulse. To completely remove the unloaded CpG, DNase I was added and reacted at 37 ° C for 1 hour. Then, 1 × PBS was added to the sample volume of 500 μl using 300 k nanosep and centrifuged at 5000 × g for 10 minutes . This procedure was repeated three times, and the supernatant was obtained to prepare CpG-encapsulated exosomes. Loading efficiency was confirmed by the picogreen assay known as DNA quantitation kit for CpG.
MPLA 경우, 400 ug 엑소좀과 4 ug MPLA를 400 ul의 DW 중의 10% DMSO에서 37℃에서 2시간 동안 반응시킨 후, 300k nanosep을 이용하여 시료 부피가 500 ul가 되도록 DW를 첨가하고 5000 x g에서 10분 동안 원심분리하였다. 이 과정을 3번 반복한 후 상층액을 수득하여 MPLA를 LAL 키트를 이용하여 그 봉입 정도를 정량하고 MPLA가 봉입된 엑소좀을 제조하였다. 그런 다음, 엑소좀에 봉입된 CpG 및 MPLA에 대해 BCA assay를 통해 로딩량을 확인하였다(표 2). For MPLA, 400 ug exosomes and 4 ug MPLA were reacted in 10% DMSO in 400 μl of DW for 2 hours at 37 ° C., DW was added so that the sample volume was 500 μl using 300 k nanosep, And centrifuged for 10 minutes. This procedure was repeated three times, and the supernatant was obtained. MPLA was quantitated using LAL kit to prepare the exosome encapsulated with MPLA. The amount of CpG and MPLA encapsulated in the exosomes was then checked by BCA assay (Table 2).
실험예 2. 세포 및 혈장에서 분리된 엑소좀의 in vivo 실험Experimental Example 2. In vivo experiment of exosomes isolated from cells and plasma
엑소좀을 이용하여 림프계(lymphatic system) 중 하나인 림프절로의 전달성을 증명하기 위해, 비교예 1 및 실시예 1에서와 같이 제조한 엑소좀에 형광염료를 봉입하고 이를 확인하였다(도 3 및 표 3). 형광염료는 림프절 타켓팅 확인을 위해 선행연구로 사용되었던 이온성 복합체인 ICG-TBAI(Indocyanine green Tetrabutylammonium iodide)를 사용하였다. RAW 264.7 세포, 인간 혈청 및 소 혈청에서 분리된 엑소좀 각각 200 ug 및 20 ug의 ICG-TBAI를 130 ul의 1 x PBS 중의 7.7% DMSO 내에서 혼합하고, 37℃에서 2시간 동안 반응시켰다. 그 후, 40k desalting column을 이용하여 유리 염료를 제거하고, ICG-TBAI가 봉입된 엑소좀을 제조하였다.In order to demonstrate the transfer to the lymph node, which is one of the lymphatic systems using exosomes, fluorescent dyes were encapsulated in the exosomes prepared as in Comparative Example 1 and Example 1 (Fig. 3 Table 3). For fluorescent dyes, ICG-TBAI (Indocyanine green Tetrabutylammonium iodide), an ionic complex that was used in previous studies to confirm lymph node targeting, was used. 200 ug and 20 ug of ICG-TBAI, respectively, in RAW 264.7 cells, human serum and bovine serum were mixed in 130 μl of 7.7% DMSO in 1 x PBS and reacted for 2 hours at 37 ° C. Thereafter, the glass dyes were removed using a 40k desalting column to prepare exosome encapsulated with ICG-TBAI.
도 3 및 상기 표 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 세포로부터 분리된 엑소좀이 200 nm 이상의 직경을 갖는 반면, 인간 및 소 혈청으로부터 분리된 엑소좀은 형광염료가 봉입되었을 때에도 약 100 nm 또는 50 nm 정도의 직경을 나타냄을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 3 and Table 3, exosomes isolated from cells have a diameter of 200 nm or more, whereas exosomes isolated from human and bovine serum were found to be about 100 nm or 50 nm Of the diameter.
그런 다음, Free ICG-TBAI 와 ICG-TBAI in RAW EXO, ICG-TBAI in Human EXO, ICG-TBAI in Bovine EXO를 이용하여 ICG-TBAI 기준 1ug가 되도록 6주령 암컷의 ICR 쥐 뒷발 피하에 각 시료 30 ul를 주사하였다. 그 결과, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 footpad에서의 근거리 림프절인 popliteal LN에서 ICG-TBAI in Bovine EXO는 Free ICG-TBAI와 ICG-TBAI in RAW EXO, ICG-TBAI in Human 순으로 2.2, 2.19, 1.87배의 높은 강도를 나타냄을 확인하였다. 그 결과, ICG-TBAI in Bovine EXO의 효과적인 림프절 타겟팅을 확인할 수 있었다.The ICR-TBAI in Bovine EXO, ICG-TBAI in Bovine EXO, and ICG-TBAI in RAW EXO, ICG-TBAI in RAW EXO and ICG- ul. As shown in Fig. 4, ICG-TBAI in Bovine EXO was found to be 2.2, 2.19, and 2.9 in the order of free ICG-TBAI, ICG-TBAI in RAW EXO, and ICG-TBAI in Human in popliteal LN, Which is 1.87 times higher than that of the other samples. As a result, effective lymph node targeting of ICG-TBAI in Bovine EXO was confirmed.
실험예 3. 사이토카인 분비량 확인Experimental Example 3. Confirmation of secretion amount of cytokine
실시예 2에서와 같이 제조된 CpG가 봉입된 엑소좀의 봉입된 CpG의 활성과 세포내 유입(cellular uptake)을 확인하기 위해 RAW 264.7 세포에서 CpG 기준 0, 0.5 및 1.5 ug/ml을 처리하여 24시간 동안 배양한 후, 배지를 수득하여 TNF-a의 분비량을 ELISA로 정량하였다. 그 결과, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 Free CpG보다 CpG in EXO를 처리할 경우, 0.5와 1.5 ug/ml 농도에서 각각 12.5와 8.5배 높은 TNF-a의 양을 확인할 수 있었다.In order to confirm the activity and the cellular uptake of CpG encapsulated CpG encapsulated CpG prepared in Example 2, 0, 0.5 and 1.5 ug / ml of CpG were treated in RAW 264.7 cells to obtain 24 After culturing for a period of time, medium was obtained and the secretion amount of TNF-a was quantified by ELISA. As a result, as shown in FIG. 5, when CpG in EXO was treated with CpG at a concentration of 0.5 and 1.5 ug / ml, the amount of TNF-a was 12.5 and 8.5 times higher than that of Free CpG, respectively.
소 혈청으로부터 분리된 엑소좀에 봉입한 면역보조제가 효과적으로 활성을 나타내는지 확인하기 위해 Free MPLA와 MPLA in EXO를 마크로파아지인 RAW 264.7 세포와 수지상 세포(BMDC)에 처리하였다. RAW 264.7 세포의 경우, 12웰 플레이트에서 5 x 105 cells/well로 세포를 접종하여 24시간 배양한 후, Free MPLA 와 MPLA in EXO를 0.1, 0.3, 1, 3ug/ml의 MPLA 농도 기준으로 24시간 처리하였다. 그 후 수득된 배지를 통해 MPLA(adjuvant)의 전달성을 세포에서 발현되는 사이토카인(TNF-a, IL-6)으로 확인하였다. TNF-a, IL-6의 사이토카인은 ELISA 키트를 사용하여 정량하였다. 1차 수지상 세포(Primary dendritic cell)인 BMDC는 96웰 플레이트에 5 x 104 cells/well로 접종하고 24시간 후, 위 MPLA 농도와 같이 처리하여 24시간 배양하였고, 그 배지에서 사이토카인을 정량하였다. 그 결과, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 소 혈청으로부터 분리된 엑소좀에 면역보조제가 봉입된 MPLA in EXO가 높은 사이토카인 분비량을 나타냄을 확인할 수 있었다.Free MPLA and MPLA in EXO were treated with macrophage RAW 264.7 cells and dendritic cells (BMDC) in order to confirm that the immunosuppressive agent encapsulated in the exosomes isolated from bovine serum was effectively active. For RAW 264.7 cells, cells were inoculated at 12 × 10 5 cells / well in a 12-well plate and cultured for 24 hours. Free MPLA and MPLA in EXO were incubated with 24, Time. Transfection of MPLA (adjuvant) through the obtained medium was then confirmed as a cytokine (TNF-a, IL-6) expressed in the cells. The cytokines of TNF-a and IL-6 were quantified using an ELISA kit. Primary dendritic cells (BMDC) were inoculated in 96-well plates at 5 × 10 4 cells / well. After 24 hours, the cells were treated with the same MPLA concentration for 24 hours, and cytokines were quantitated in the medium . As a result, as shown in FIG. 6, it was confirmed that MPLA in EXO encapsulated with immunosuppressant in the exosomes isolated from bovine serum showed high cytokine secretion amount.
실험예 4. 세포 생존력 확인Experimental Example 4. Confirmation of cell viability
Free MPLA와 MPLA in EXO를 이용하여 cell counting kit (CCK)로 마크로파아지인 RAW 264.7 세포와 섬유아세포인 NIH3T3 세포, 수지상 세포인 BMDC에서 영향을 확인하였다. MPLA 기준으로 처리한 농도는 RAW 264.7 세포와 NIH3T3 세포에서 0, 0.45, 1.5, 4.5 ug/ml이고, BMDC에서는 0, 0.1, 0.3, 1, 3 ug/ml이었다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 마크로파아지에서는 두 시료 모두 세포수의 증가로 proliferation 현상을 관찰할 수 있지만, 섬유아세포와 수지상 세포에서는 변화가 없는 것으로 확인되었다. 즉, MPLA in EXO는 0-4.5 ug/ml의 농도에서 독성이 없는 것으로 확인되었다.The effects of free MPLA and MPLA in EXO were confirmed by macrophage RAW 264.7 cells, fibroblast NIH3T3 cells and dendritic cells BMDC using cell counting kit (CCK). Concentrations of MPLA were 0, 0.45, 1.5 and 4.5 ug / ml in RAW 264.7 and NIH3T3 cells and 0, 0.1, 0.3, 1 and 3 ug / ml in BMDC, respectively. As can be seen in FIG. 7, in both macrophages, the proliferation phenomenon can be observed by increasing the number of cells, but it has been confirmed that there is no change in fibroblasts and dendritic cells. That is, MPLA in EXO was found to be non-toxic at a concentration of 0-4.5 ug / ml.
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 특허 청구범위에 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.
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