KR20210009634A - 척추 수핵 재생용 조성물 - Google Patents

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KR20210009634A
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Abstract

본 발명은 태아연골조직 유래세포 및 태아연골조직 유래 세포외기질을 유효성분으로 포함하는 척추 수핵 재생용 조성물, 추간판 조직 재생용 조성물 및 상기 조성물을 유효성분으로 포함하는 척추 질환 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
상기 척추 수핵 재생용 조성물은 압축 및 인장강도 등 척추 수핵의 특징을 모사하여 이와 유사한 조직으로 재생될 수 있고, 상기 추간판 조직 재생용 조성물은 추간판 내에 이식되어 손상된 추간판 조직을 효과적으로 복원시킬 수 있어, 이를 포함하는 척추 질환 예방 또는 치료용 약학 조성물은 추간판 탈출증 등과 같은 척추 질환의 근본적인 치료제로 활용될 수 있다.

Description

척추 수핵 재생용 조성물{COMPOSITION FOR REGENERATION OF NUCLEUS PULPOSUS OF THE INTERVERTEBRAL DISC}
본 발명은 척추 수핵 재생용 조성물에 관한 것이다.
요통은 인구의 84%가 평생 동안 최소 한 번 이상 경험할 정도로 흔하다. 추간판(Intervertebral disc)의 퇴행성 변화에 의한 요통은 인구의 80% 이상에서 흔히 나타나며, 이러한 퇴행성 변화는 수핵 세포의 감소, 당단백과 2차 교원질 등 세포외기질(Extracellular matrix, ECM) 생성 감소에 의한 수핵 내 수분 분압 감소에 기인한다. 결과적으로 척추 후관절 및 척추체에 전반적인 퇴행성 변화를 일으켜 환자에게 심한 통증과 활동 제한을 초래한다. 추간판의 퇴행성 변화는 유전적 요인, 환경적 요인, 노화 등 다양한 인자들에 의해 발생되며, 만성적인 체중 부하, 강도 높은 신체적 활동, 비만 등은 추간판의 퇴행성 변화를 가속화시키는 원인이 된다.
국민건강보험공단에 따르면 2006년부터 2010년까지 건강보험 진료비 지급자료를 분석한 결과‘디스크 질환(M50, M51)의 진료 환자가 매년 증가세를 보여 인구 10만 명당 환자 수는 2006년에 3,849명에서 2010년 4,496명으로 1.7배 증가하고 있다.‘디스크 질환’으로 인한 진료비는 2006년 4,387억 원에서 2010년 6,869억 원으로 1.56배 증가하여‘디스크 질환’에 막대한 의료비용이 들고 있다.
퇴행성 추간판으로 인한 요통을 치료하기 위하여 약물 치료, 물리 치료 등의 보존적 요법이 사용되고, 이러한 보존적 요법이 효과가 없는 경우 추간판 제거술, 척추 유합술, 인공 추간판 삽입술 등과 같은 수술적 치료가 고려된다. 수술적 치료를 통해 짧은 기간 통증 감소 효과는 있지만 장기적인 추적 결과, 퇴행성 변화 악화 및 척추 불안정증 유발로 요통이 더욱 심해질 수 있다. 즉, 기존의 수술적 치료는 퇴행성 추간판을 근본적으로 치료하는 방법이 아니며, 장기적으로 심한 통증을 재발하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 지금까지 시도되었던 생물학적 치료법은 부족한 성장인자를 보충하는 방법이 대표적이다. 성장인자[transforming growth factor(TGF)β, insulin like growth factor-1, bone morphogenic protein-2]를 변성된 추간판에 주입해 기질 생성을 자극할 수 있으나, 시간이 지남에 따라 주입된 성장인자는 생체 내 분해 단백질에 의해 파괴되어 지속적인 주입이 필요하며, 다른 동물을 통해 만들어지므로 생산 비용이 높은 단점이 있다.
이를 극복하기 위하여 유전자 조작을 통하여 성장인자가 항시 발현되는 치료법에 대한 연구가 진행되었다. 비바이러스성 전달체를 이용하여 기질 생성 유전자를 삽입하고 생체 내에서 원하는 단백질을 지속적인 분비를 유도하여 생물학적 효과를 얻는 치료 개념이나, 임상에 바로 적용하기엔 무리가 있다.
만성 요통의 가장 흔한 원인인 추간판의 퇴행성 변화는 아직까지 효과적인 치료 방법이 없는 비가역적인 질환이기에, 근본적인 치료제 개발이 필요한 실정이다.
한국공개특허 제10-2007-0056079호(2007년05월31일 공개)
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 추간판 질환 등의 근본적인 치료를 위한 척추 수핵 재생용 조성물 및 추간판 조직 재생용 조성물을 제공한다.
또한, 상기 척추 수핵 재생용 조성물 또는 상기 추간판 조직 재생용 조성물을 포함하는 척추 질환 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 척추 수핵 재생용 조성물은 태아연골조직 유래세포 및 태아연골조직 유래 세포외기질을 유효성분으로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 추간판 조직 재생용 조성물은 태아연골조직 유래세포 및 태아연골조직 유래 세포외기질을 유효성분으로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 척추 질환 예방 또는 치료용 약학 조성물은 상기 척추 수핵 재생용 조성물 또는 상기 추간판 조직 재생용 조성물을 유효성분으로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 척추 수핵 재생용 조성물은 압축 및 인장강도 등 척추 수핵의 특징을 모사하여 이와 유사한 조직으로 재생될 수 있고, 추간판 조직 재생용 조성물은 추간판 내에 이식되어 손상된 추간판 조직을 효과적으로 복원시킬 수 있다.
본 발명에 따른 척추 질환 예방 또는 치료용 약학 조성물은 상기와 같은 특징을 가진 척추 수핵 재생용 조성물 또는 추간판 조직 재생용 조성물을 유효성분으로 포함함으로써, 추간판 탈출증 등과 같은 척추 질환의 근본적인 치료에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조성물을 이용한 추간판 치료 방법을 간략하게 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실험예에 따른 후복막접근법에 의한 퇴행성 요추 추간판 토끼 모델 제작 과정이다.
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따른 추간판 손상 토끼 모델의 요추 추간판의 T MRI 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실험예에 따른 추간판 손상 토끼 모델의 조직학적 검사를 위한 임베딩(embedding) 과정을 나타낸 것이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 토끼 모델의 조직학적 검사 결과로, 도 5는 1번 토끼를, 도 6은 13번 토끼의 조직학적 검사 결과이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명자는 일반적인 관절 연골과 다른 척추 수핵의 특성을 분석하여 이에 따른 조직 재생에 관한 연구를 진행하던 중, 토끼 요추 추간판 결손 모델에서 태아연골조직 유래세포 및 태아연골조직 유래 세포외기질을 유효성분으로 포함하는 조성물의 척추 수핵 재생 효과를 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 태아연골조직 유래세포 및 태아연골조직 유래 세포외기질을 유효성분으로 포함하는 척추 수핵 재생용 조성물을 제공한다.
본 발명에서, "태아연골조직 유래 세포"는 태아연골조직으로부터 분리된 세포를 총칭하며, 바람직하게는 콜라게나제(collagenase) 등을 이용하여 연골 조직을 완전히 소화시킨 후 분리된 연골전구세포(chondrocytes)이다.
본 발명에서, "태아연골조직 유래 세포외기질(Extracellular Matrix)"은 태아연골조직 유래 세포로부터 세포에 의해 합성되고 세포 외에 분비, 축적된 분자로 구성되어 있는 생체 고분자의 집합체로, 콜라겐(collagen), 엘라스틴(elastin) 등의 섬유성 단백질, 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycan, GAG) 등의 복합 단백질, 피브로넥틴(fibronectin), 라미닌(laminin) 등의 세포 부착성 단백질 등을 포함할 수 있다. 상기 세포외기질은 상기와 같은 단백질로 조직의 모양을 이루면서 조직의 물리적 성질을 결정하며, 세포의 환경을 유지하는데 중요한 역할을 한다.
본 발명에서, "척추(spine)"는 사람에서 목과 등, 허리, 엉덩이, 꼬리 부분에 이르기까지 주요 골격을 유지하도록 하는 뼈로, 33개의 척추뼈로 구성되어 있다.
본 발명에서, "수핵(Nucleus Pulposus)"은 상기 척추뼈 사이의 쿠션 역할을 하는 추간판(intervertebral disc)의 중심부로, 건강한 수핵의 대부분은 물로 이루어지고 이러한 수분을 잘 붙잡을 수 있는 프로테오글리칸이 풍부하다.
본 발명에서, "재생(regeneration)"은 여러 가지 원인으로 조직 또는 기관의 결손 등이 일어났을 경우, 이전과 똑같은 조직 또는 기관으로 그 결손부를 보충, 복구, 복원, 회복하려는 작용을 말하며, 이들 용어와 혼용하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 척추 수핵 재생용 조성물은 척추 수핵의 조직 특성을 재현할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 조성물은 상기 척추 수핵의 압축 및 인장강도를 모사할 수 있고, 유동성 및 생역학적 안정성을 가진 젤(gel) 형태일 수 있으며, 예를 들어, 상기 태아연골조직 유래세포가 탑재된 태아연골조직 유래 세포외기질 하이드로젤(hydrogel) 형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 조성물은 관절 부하에 견딜 수 있는 생역학적 안정성을 가질 수 있고, 척추 관절 운동에 따라 일정 형태의 변형이 가능하다.
본 발명에서, "젤(gel)"은 젤리와 유사한 물질로서 부드럽고 약한 범위로부터 강하고 거친 범위까지의 물성을 가지며, 젤의 대부분 중량은 액체(liquid)이나 3차원 네트워크 구조로 인해 전체적으로는 고체와 같이 행동하며, "겔"과 혼용하여 사용될 수 있다.
본 발명은 태아연골조직 유래세포 및 태아연골조직 유래 세포외기질을 유효성분으로 포함하는 추간판 조직 재생용 조성물을 제공한다.
본 발명에서, "추간판(intervertebral disc)"은 척추에서 척추뼈와 척추 뼈 사이에 이어주는 연골 구조물로, "척추 원반" 또는 "척추 디스크"와 혼용하여 사용될 수 있다. 추간판은 수핵(nucleus pulposus) 및 혈관과 신경을 지니는 섬유테(섬유륜, annulus fibrosus)로 구성되고, 상기 수핵과 상기 섬유테는 서로 구별되는 구조이기는 하나, 그 경계부에서는 혼재되어 있는 모습을 볼 수 있다.
본 발명에 따른 추간판 조직 재생용 조성물은 추간판 조직의 특성을 재현할 수 있는 상기 태아연골조직 유래세포가 탑재된 태아연골조직 유래 세포외기질 하이드로젤(hydrogel) 형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 추간판 조직 재생용 조성물은 추간판 내에 이식되어 손상된 추간판 조직을 복원시킬 수 있다. 본 발명의 일 실험예에 따르면, 요추 추간판 손상 토끼 모델에서 상기 조성물을 주입한 경우, 상기 추간판 조직의 재생이 확인되었다.
본 발명은 상기 척추 수핵 재생용 조성물 또는 상기 추간판 조직 재생용 조성물을 유효성분으로 포함하는 척추 질환 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 약학 조성물에 있어서, 상기 척추 질환은 척추 연골 조직 등이 기계적 자극이나 염증 반응에 의한 결함, 손상, 결손에 따른 질환 또는 노화, 유전적 또는 환경적 요인에 따른 퇴행성 변화에 따른 질환을 포함할 수 있고, 보다 상세하게는 요추 추간판 탈출증, 경추 추간판 탈출증, 척추 염좌, 척추염 및 척추관 협착증으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 조성물은 분해에 의해 기능을 소실하여 반복적인 투여가 필요한 기존 제품과 달리, 척추 조직 내에 이식되어 장기간 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 약학 조성물은 척추 조직 손상 또는 결손 부위에 직접 주입 가능한 형태로 제형화될 수 있고, 예를 들어, 분화된 태아연골조직 유래세포가 탑재된 태아연골조직 유래 세포외기질 하이드로젤 형태일 수 있다. 도 1은 상기 조성물을 이용한 추간판 치료 방법을 간략하게 나타낸 것으로, 상기 조성물은 바람직하게는 도 1과 같이 주사제 또는 미세 침습이 가능한 형태로 제조되어 이식될 수 있다.
또한, 상기 주사제는 생리식염액, 링겔액, Hank 용액 또는 멸균된 수용액 등의 수성용제, 올리브 오일 등의 식물유, 에틸올레인산 등의 고급 지방산 에스테르 및 에탄올, 벤질알콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 또는 글리세린 등의 비수성용제 등을 이용하여 제조될 수 있고, 점막 투과를 위해, 통과할 배리어에 적합한 당업계에 공지된 비침투성제가 사용될 수 있으며, 변질방지를 위한 안정화제로 아스코르빈산, 아황산수소나트륨, BHA, 토코페롤, EDTA 등과, 유화제, pH 조절을 위한 완충제, 질산페닐수은, 치메로살, 염화벤잘코늄, 페놀, 크레솔, 벤질알콜 등의 미생물 발육을 저지하기 위한 보존제 등의 약학적으로 허용가능한 담체를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여될 수 있다. 상기 "약학적으로 유효한 양"이란, 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 척추 조직의 손상을 치료하기에 충분하며 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미한다.
상기 약학 조성물의 유효 용량 수준은 사용 목적, 환자의 연령, 성별, 체중 및 건강 상태, 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료기간, 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 달리 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 약학 조성물은 상기 척추 조직의 손상 또는 결손 부위의 크기에 따라 적절한 용량으로 이식될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 1> 사람 태아연골조직 유래 연골전구세포의 분리 및 배양
태아연골조직 유래 세포 및 태아연골조직 유래 세포외기질을 포함하는 척추 수핵 재생용 조성물인 아티페이스트(ArtiPaste)의 제조를 위하여, 12~15주된 태아의 무릎관절로부터 연골전구세포를 분리하였다. 상기 무릎관절로부터 분리된 연골조직을 인산완충용액(phosphated buffered saline; PBS)으로 세척한 후, 37℃, 5% CO2 인큐베이터에서 0.2%(w/v) 콜라게나제(collagenase, Worthington Biochemical Corp., Lakewood, NJ)를 포함하는 둘베코수정이글배지(Dulbecco's Modified Egle Medium; 이하, DMEM, Gibco, Grand Island, NY)로 4시간 배양하였다. 연골조직이 완전히 소화되어 방출된 연골 세포를 1700 rpm에서 10분 동안 원심 분리한 다음, 침전된 연골전구세포를 조직 배양접시(배양접시당 1×106 cells의 밀도에 150mm(dia.)×20mm(h))에 접종하였다.
<실시예 2> 아티페이스트(ArtiPaste)의 제작
상기 실시예 1에서 수득한 연골전구세포(chondrocytes)를 10% 소태아혈청(fetal bovine serum; FBS), 50 units/mL 페니실린(penicillin) 및 50 ㎍/mL 스트렙토마이신(streptomycin)이 첨가된 DMEM에 2×105 cells로 희석한 다음, 15~18일 동안 단층 배양하였다. 배양 후 배지를 제거하고 0.05% 트립신-EDTA(Gibco)를 첨가하여 세포외기질과 결합된 세포막을 수득하였다. 세포 및 세포외 기질이 결합된 세포막의 수득은 0.05% 트립신-EDTA(Gibco) 처리 후 세포들을 파이펫으로 분리하지 않고 세포 및 세포외기질을 포함하는 세포막 전체를 한 번에 수득하였다.
수득한 세포 및 세포외기질을 포함하는 세포막을 연골분화 배지(1% 항생제-항진균제(antibiotic-antimycotic), 1.0 mg/mL 인슐린(insulin), 0.55 mg/mL 인간 트랜스페린(human transferrin), 0.5 mg/mL 소듐 셀레나이트(sodium selenite), 50㎍/mL 아스코르빈산(Ascorbic acid), 1.25 mg/mL 소혈청알부민(bovine serum albumin; BSA), 100 nM 덱사메타손(dexamethasone), 40 ㎍/mL 프롤린(proline) 및 10 ng/ml TGF-β를 포함하는 Dulbecco's Modified Egle Medium-High Glucose; DMEM-HG)가 포함된 50 ml 튜브에 넣고 250×g에서 20분 동안 원심분리하여 펠릿 형태의 구조체를 제조하였다.
제조된 세포 펠릿을 상기 조성과 동일한 연골 분화 배지가 담긴 배양접시에 넣고 37℃, 5% CO2 인큐베이터에서 1주, 2주 및 3주 동안 배양하여 아티페이스트(ArtiPaste)을 제조하였다.
<실험예 1> 추간판 손상 토끼 모델에서 아티페이스트(ArtiPaste) 주입에 따른 변화 확인
1. 요추 추간판 섬유테 결손 모델 제작 방법
도 2는 본 발명의 일 실험예에 따른 후복막접근법에 의한 퇴행성 요추 추간판 토끼 모델 제작 과정이다. 차의과학대학교 동물실험윤리위원회의 허가를 얻어 무게 2.5kg 이상(2,5 내지 3kg)인 뉴질랜드 화이트 토끼(New Zealand White Rabbit, 암컷) 15마리를 대상으로 아티페이스트(ArtiPaste)를 이용한 추간판 재생 치료법에 대한 비임상 실험을 진행하였다.
도 2를 참조하면, 수술을 위해서 졸레틸(Zoletil) 15 mg/kg과 럼푼(Rompun) 5 mg/kg을 혼합하여 토끼의 근육으로 주입한 뒤, 토끼의 요추부 우측 부위의 털을 제거하고, 요추부 중앙부에서 우측으로 약 3 cm 되는 지점을 선정한 후, 13번째 늑골과 장골 사이의 피부를 약 5 cm 길이로 피부를 절개하였다.
출혈이 되지 않도록 주의하며, 근막을 절개하고 요추 주위 근육과 복막 사이를 통해 요추로 접근하는 후복막접근법을 이용하여 직접 요추 추간판을 노출하였다. 모델 제작에 사용된 요추 3-4번, 4-5번, 그리고 5-6번 사이의 추간판에 16-게이지(gauge) 스파이날 니들(spinal needle)을 5 mm 깊이로 찔러 넣어 추간판의 섬유테에 결손을 만들었다.
2-1. 아티페이스트(ArtiPaste)의 삽입
요추 추간판 섬유테 결손 유도 직후, 요추 3-4번과 5-6번 사이의 추간판에 아티페이스트 50 ㎕를 직접 주입하였다. 26-게이지 척추 바늘을 5 mm 깊이로 주입하여 아티페이스트 주입 후, 피브린 글루(fibrin glue)를 사용하여 주입한 아티페이스트의 누출(leakage)을 방지하였다.
주입 후 8주째에 모든 동물을 희생시킨 뒤, MRI를 촬영하고, 조직학적 검사를 시행하였다. 추간판의 퇴행성 변화정도를 평가하기 위한 영상학적 지표로는 MRI 촬영을 통한 T2 강조 영상(repetition time/echo time; 2000/120ms)을 이용하였다.
2-2. 실험결과
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따른 추간판 손상 토끼 모델의 요추 추간판의 T MRI 이미지이다.
도 3을 참조하면, 요추 3-4번, 4-5번, 5-6번 사이의 추간판에 섬유테 결손을 유도한 이후에 요추 3-4번과 요추 5-6번 사이의 추간판에만 아티페이스트를 삽입한 결과, 빨간 화살표가 가리키는 어떤 치료제도 삽입하지 않은 요추 4-5번 사이의 추간판은 아티페이스트를 삽입한 요추 3-4번과 요추 5-6번 사이의 추간판에 비해 간격이 좁아져 있고 퇴행성 변화가 유지되는 것으로 나타났다. 반면, 치료제를 삽입하지 않은 요추 4-5번 추간판에 비해, 아티페이스트를 삽입한 요추 3-4번, 요추 5-6번 사이의 추간판이 재생되었음을 확인할 수 있었다.
3-1. 조직학적 검사
도 4는 본 발명의 일 실험예에 따른 추간판 손상 토끼 모델의 조직학적 검사를 위한 임베딩(embedding) 과정을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, A는 시편의 외관의 모습이고, B는 상기 시편의 추간판 중심으로 절단하기 위해 준비하는 모습, C는 상기 시편을 추간판 중심으로 절단한 모습을 나타낸다.
3-2. 검사결과
도 5 및 도 6은 도 4의 토끼 모델의 조직학적 검사 결과로, 도 5는 1번 토끼를, 도 6은 13번 토끼의 조직학적 검사 결과이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5의 1번 토끼의 요추 2-3번은 정상 대조군, 요추 3-4번은 아티페이스트 주입군, 요추 4-5번은 아티페이스트 비주입군 및 요추 5-6번은 아티페이스트 주입군으로, 요추 3-4번, 5-6번 사이의 추간판 섬유테 결손이 복원된 것으로 나타났다.
도 6의 13번 토끼 역시, 요추 2-3번은 정상 대조군, 요추 3-4번은 아티페이스트 주입군, 요추 4-5번은 아티페이스트 비주입군 및 요추 5-6번은 아티페이스트 주입군으로, 요추 3-4번, 5-6번 사이의 추간판 섬유테 결손이 복원된 것으로 나타났다.
4. 조직 독성 및 면역 반응 평가
아티페이스트(ArtiPaste)를 주입한 경우, 조직 독성은 확인되지 않았고, 염증세포 증가가 확인되지 않았으며, 아티페이스트 비투여 추간판에 비해 조직이 재생되는 것이 확인되었다.
<비교예 1> 아티페이스트(ArtiPaste)와 젤스틱스(GelStix, Replication Medical Inc)의 비교
기존 제품인 젤스틱스는 중간엽줄기세포 또는 상기 세포에 하이드로젤(hydrogel)과 같은 생체재료를 포함한 것으로서 단기간의 기능을 보일 수 있으나, 분해에 의해 기능을 소실하여 반복적인 투여가 필요하다.
이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 아티페이스트는 연골유래줄기세포 및 기질을 포함하고, 수핵의 압축 및 인장강도를 모사하여 유사한 조직으로 재생될 수 있다. 즉, 유동성 및 생역학적 안전성을 가진 젤 타입의 조성물로, 생물학적 및 해부학적으로 수핵 연골 조직 특성을 재현할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 즉, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다.

Claims (6)

  1. 태아연골조직 유래세포 및 태아연골조직 유래 세포외기질을 유효성분으로 포함하는 척추 수핵 재생용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은,
    상기 척추 수핵의 압축 및 인장강도를 모사하며, 유동성 및 생역학적 안정성을 가진 젤(gel) 형태인 것을 특징으로 하는 척추 수핵 재생용 조성물.
  3. 태아연골조직 유래세포 및 태아연골조직 유래 세포외기질을 유효성분으로 포함하는 추간판 조직 재생용 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조성물은,
    추간판 내에 이식되어 손상된 추간판 조직을 복원시키는 것을 특징으로 하는 추간판 조직 재생용 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 유효성분으로 포함하는 척추 질환 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 척추 질환은,
    요추 추간판 탈출증, 경추 추간판 탈출증, 척추 염좌, 척추염 및 척추관 협착증으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 척추 질환 예방 또는 치료용 약학 조성물.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101277970B1 (ko) * 2010-06-08 2013-06-27 경희대학교 산학협력단 연골질환 치료용 조성물, 인공연골 및 이들의 제조방법
KR20140016841A (ko) * 2012-07-30 2014-02-10 아주대학교산학협력단 태아연골조직유래 줄기세포원 및 이를 포함하는 세포치료제
KR101836475B1 (ko) * 2016-08-02 2018-03-08 아주대학교산학협력단 연골 재생용 조성물 및 이의 제조방법
KR101718669B1 (ko) * 2016-12-16 2017-03-21 아주대학교산학협력단 연골결손 치료용 조성물 및 인공연골 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070056079A (ko) 2004-07-27 2007-05-31 신세스 게엠바하 추간판 내 수핵의 보충 또는 교체

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