KR20210034280A - Nanoparticles including improved coatings and their uses - Google Patents
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Abstract
Description
특수 코팅된 나노입자와 그의 이용에 관한 것이다.It relates to specially coated nanoparticles and their use.
암은 우리나라 국민의 사망률 1위를 기록하는 질병으로, 항암제 개발의 필요성은 꾸준히 대두되고 있다.Cancer is a disease that records the
항암제 개발 과정을 살펴보면, 빠르게 증식하는 종양세포의 특성을 이용하여 분열하는 세포를 공격하는 화학항암제와 종양 세포의 특정 분자나 신호전달 체계를 공격하는 표적항암제가 존재하였으나, 여러 부작용이 존재하였고, 체내의 선천면역을 이용하여 부작용을 최소화 할 수 있는 면역항암제가 등장하였다.Looking at the development process of anticancer drugs, there were chemical anticancer drugs that attack dividing cells using the characteristics of rapidly proliferating tumor cells, and target anticancer drugs that attack specific molecules or signaling systems of tumor cells, but there were several side effects. Immuno-cancer drugs that can minimize side effects have emerged using the innate immunity of.
면역항암치료란, 인체의 면역체계를 활성화 시켜서 암세포와 싸우게 하는 암 치료법을 말한다. 면역항암치료는 면역시스템을 이용하여 암세포만 공격해 기존의 항암치료보다 부작용이 적고, 면역시스템의 기억능력과 적응력을 이용하기 때문에 장기간의 항암효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 상기와 같이 기존 항암제의 단점을 극복하는 면역항암치료는 암치료의 새로운 패러다임으로 각광받고 있으며, 사이언스지는 2013년 올해의 연구로 면역항암제를 선정한 바 있다. Immuno-chemotherapy refers to cancer therapy that activates the body's immune system to fight cancer cells. Immune chemotherapy uses the immune system to attack only cancer cells, so it has fewer side effects than conventional chemotherapy, and has the advantage of obtaining a long-term anticancer effect because it uses the memory and adaptability of the immune system. As described above, immune chemotherapy, which overcomes the shortcomings of existing anticancer drugs, is in the spotlight as a new paradigm for cancer treatment, and Science magazine selected immunotherapy as a study of the year in 2013.
면역항암제는 종양 항원을 표적하는 항체치료제(Rituximab 등), 면역세포를 다시 활성화 하는 면역관문억제제(Immune checkpoint inhibitor 등), 면역세포를 직접 투여하는 면역세포치료제(Immune cell theraphy)등으로 구분할 수 있다(Oiseth et al, 2017).Anticancer drugs can be divided into antibody treatments targeting tumor antigens (Rituximab, etc.), immune checkpoint inhibitors (Immune checkpoint inhibitors, etc.) that reactivate immune cells, and immune cell therapies (Immune cell theraphy) that directly administer immune cells. (Oiseth et al, 2017).
면역항암치료의 방법 중 면역세포치료제란, 체내의 면역세포를 이용해 유전공학적으로 변형시켜 다시 체내에 투입하는 치료제를 말한다. 면역항암치료제는 세포성 면역을 강화하는 것을 타겟으로 하고 있다. 초기의 면역항암치료제는 체외배양으로 활성화된 자가 T 세포를 이용하여 악성 흑색종 환자를 치료하려는 시도를 하였다. 그러나 항원 특이성을 부여받지 않은 T 세포는 악성 종양에 충분한 효과를 얻지 못하는 한계가 있었고, 이를 극복하기 위하여 항체 인식부위와 T 세포내 활성화 도메인을 결합시킨 키메라항원수용체(Chimeric antigen receptor, CAR)가 개발되었다. 그러나 키메라 항원 수용체 T-세포(CAR-T 세포)는 유전자 조작이 복잡하고, 치료비용이 고가라는 단점이 존재하였으며, T 세포의 특성으로 인하여 사이토카인 방출 증후군 및 여러 부작용을 초래한다는 문제점 또한 존재하였다. 따라서 본 기술분야에서는, 지속적으로 상기와 같은 문제점 극복을 위해 CAR-T 세포에 자살유전자를 주입하거나 면역원성을 일으키지 않는 CAR-T 세포의 개발이 시도되고 있으나, 효과가 미비한 실정이다.Among the methods of immune chemotherapy, immune cell therapy refers to a therapeutic agent that is genetically engineered using immune cells in the body and then injected into the body again. Immuno-chemotherapy targets to strengthen cellular immunity. Early immunotherapy drugs were attempted to treat malignant melanoma patients using autologous T cells activated by in vitro culture. However, there was a limitation in that T cells without antigen specificity were not able to obtain a sufficient effect on malignant tumors, and to overcome this, a chimeric antigen receptor (CAR) was developed that combined an antibody recognition site with an activation domain in T cells. Became. However, chimeric antigen receptor T-cells (CAR-T cells) have disadvantages of complicated genetic manipulation and high treatment cost, and also have problems that cause cytokine release syndrome and various side effects due to the characteristics of T cells. . Therefore, in the present technical field, in order to overcome the above-described problems continuously, attempts have been made to inject a suicide gene into CAR-T cells or develop CAR-T cells that do not cause immunogenicity, but the effect is insufficient.
또한 현재까지 면역세포 내에 키메라항원수용체(Chimeric antigen receptor, CAR)를 발현시키기 위한 방법으로 바이러스를 이용한 유전자 전달 기술이 사용되었으나, 상기와 같은 방법은 바이러스에 의한 잠재적 위험성의 문제를 안고 있다는 문제점이 있었다. 또한 면역 세포 중 NK 세포는 그 특성으로 인해 바이러스를 이용하여 유전자 전달이 어려운 한계점이 있다. 나노입자를 이용한 기존의 방법은 면역세포에 부적합한 한계점 또한 존재하였다.In addition, until now, gene transfer technology using viruses has been used as a method for expressing chimeric antigen receptor (CAR) in immune cells, but the above method has a problem of potential danger due to viruses. . Also, among immune cells, NK cells have a limitation in that it is difficult to transfer genes using viruses due to their characteristics. Conventional methods using nanoparticles also have limitations that are unsuitable for immune cells.
이에 본 발명자들은 기존의 바이러스를 이용한 방법이 아닌 나노입자를 이용하였으며, 특수 코팅된 나노입자를 통해 면역세포에 유전자를 효과적으로 전달하여 기존의 한계를 극복하고자 하였다.Accordingly, the present inventors used nanoparticles, not conventional virus-based methods, and aimed to overcome existing limitations by effectively delivering genes to immune cells through specially coated nanoparticles.
일 양상은 코팅된 카페익산(Caffeic acid: CA)를 포함하는 제 1 층; 상기 제 1층의 상부에 코팅된 폴리도파민(Polydopamine: PDA)을 포함하는 제 2층을 포함하는 나노입자를 제공한다.One aspect is a first layer comprising a coated caffeic acid (CA); Nanoparticles including a second layer including polydopamine (PDA) coated on the first layer are provided.
다른 양상은 상기 나노입자를 포함하는 유전자 전달체를 제공한다.Another aspect provides a gene delivery system comprising the nanoparticles.
다른 양상은 나노입자 및 유전자를 포함하는 면역 세포를 제공한다.Another aspect provides an immune cell comprising nanoparticles and genes.
다른 양상은 EGFR-CAR 유전자를 포함하는 면역 세포를 제공한다.Another aspect provides an immune cell comprising the EGFR-CAR gene.
또 다른 양상은 면역세포를 유효성분으로 포함하는 암 치료 또는 예방용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a pharmaceutical composition for the treatment or prevention of cancer comprising immune cells as an active ingredient.
일 양상은 코팅된 카페익산(Caffeic acid: CA)를 포함하는 제 1 층; 상기 제 1층의 상부에 코팅된 폴리도파민(Polydopamine: PDA)을 포함하는 제 2층을 포함하는 나노입자(Nanoparticles)를 제공한다.One aspect is a first layer comprising a coated caffeic acid (CA); Nanoparticles including a second layer including polydopamine (PDA) coated on the first layer are provided.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 상기 제 2층의 상부에 양이온 층을 포함하는 제 3층을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticles may include a third layer including a cationic layer on top of the second layer.
용어 “나노입자(Nanoparticles)”이란, 표면을 갖는 1 내지 100nm크기의 입자를 의미할 수 있다. “다기능성 나노입자(Multifunctional Nanoparticles: MF-NPs)”란, 항암 분야에 사용되거나 약물을 전달하는 나노입자를 일컫는 것일 수 있다. 다기능성 나노입자와 나노입자는 혼용되는 용어일 수 있다. 나노입자의 구조는 중심이 되는 코어와 표면이 존재하는 것일 수 있다. The term “nanoparticles” may mean particles having a size of 1 to 100 nm having a surface. “Multifunctional Nanoparticles (MF-NPs)” may refer to nanoparticles used in anticancer fields or delivering drugs. Multifunctional nanoparticles and nanoparticles may be used interchangeably. The structure of the nanoparticles may have a core and a surface as a center.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자의 코팅층은 아민(amine)층, 히드록시시남산(Hydroxycinnamic acid)층, 폴리도파민(Polydopamine) 층 및 Polyethylenimine(PEI) 층, 형광물질을 포함한 층, 양이온 층, 음이온 층으로 이루어지는 군으로부터 선택된 것인 하나 이상의 것일 수 있다. In one embodiment, the coating layer of the nanoparticles is an amine layer, a hydroxycinnamic acid layer, a polydopamine layer and a polyethylenimine (PEI) layer, a layer containing a fluorescent material, a cationic layer, It may be one or more selected from the group consisting of an anion layer.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 Oleylamine(OA) 층, Caffeic acid(CA) 층, Polydopamine(PDA) 층 또는 Polyethylenimine(PEI)일 수 있다. In one embodiment, the coating layer may be an Oleylamine (OA) layer, a Caffeic acid (CA) layer, a Polydopamine (PDA) layer, or a Polyethylenimine (PEI) layer.
용어 “코팅”이란, 바탕이 되는 재료의 표면에 그것과 다른 성분의 막을 씌워 표면의 성질을 변화시키는 것을 뜻한다. 표면 개질과 표면 코팅은 혼용될 수 있다.The term “coating” refers to changing the properties of the surface by covering the surface of the underlying material with a film of other components. Surface modification and surface coating can be mixed.
용어 “카페익산(Caffeic acid)”은 하이드록시나막산(Hydroxycinnamic acid)의 일종으로, 황색을 띄며 페놀기와 아크릴기를 가지는 것일 수 있다. 상기 카페익산은 하기 화학식 1의 구조를 포함하는 것일 수 있다.The term “caffeic acid” is a kind of hydroxynamic acid, which has a yellow color and may have a phenol group and an acrylic group. The caffeic acid may have a structure represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
용어 “폴리도파민(Polydopamine)”은 도파민의 중합체의 일종으로서 하기 화학식 2의 구조를 포함하는 것일 수 있다.The term “polydopamine” is a kind of dopamine polymer and may include the structure of Formula 2 below.
[화학식 2][Formula 2]
일 실시예에 있어서, 상기 코팅된 카페익산 또는 폴리도파민은 카페익산 또는 폴리도파민의 유도체 또는 염을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the coated caffeic acid or polydopamine may include a derivative or salt of caffeic acid or polydopamine.
특정 구체예에 있어서, 상기 코팅층은 올레일아민(Oleylamine: OA) 층, 카페익산(Caffeic acid: CA) 층, 폴리도파민(Polydopamine: PDA) 층, 폴리에틸아민(Polyethylenimine: PEI) 층 순서대로 코팅된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 PEI 층 상부는 양이온성일 수 있다.In a specific embodiment, the coating layer is an oleylamine (OA) layer, a caffeic acid (CA) layer, a polydopamine (PDA) layer, and a polyethylenimine (PEI) layer in that order. It may have been. For example, the upper portion of the PEI layer may be cationic.
일 구체예에 있어서, 상기 나노입자의 표면은 추가적으로 코팅 또는 개질되거나 다른 유전자, 단백질, 폴리펩티드 또는 약제와 결합된 것일 수 있다. In one embodiment, the surface of the nanoparticles may be additionally coated or modified, or may be combined with other genes, proteins, polypeptides, or drugs.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 제 3층의 상부에 형광 라벨(Fluorescently-label)이 형성된 것일 수 있다. In one embodiment, the nanoparticles may have a fluorescently-label formed on the third layer.
상기 형광 라벨은 형광물질에 의한 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 4층의 양이온과 형광물질이 결합한 것일 수 있다. 상기 결합은 공유결합 또는 이온결합을 의미할 수 있다. 용어 “형광물질”이란, 자외선 조사장치의 조사에 의해 형광을 발하는 물질을 의미할 수 있다.The fluorescent label may be made of a fluorescent material. More specifically, the cation of the fourth layer may be a combination of a fluorescent material. The bond may mean a covalent bond or an ionic bond. The term “fluorescent material” may mean a material that emits fluorescence by irradiation of an ultraviolet irradiation device.
일 실시예에 있어서, 상기 형광 물질은 로다민(Rhodamine) DAPI, 브로민화 에티듐(Ethidium bromide), 아크리딘 오렌지(Acridine orange), 프로피디움 아이오다인(Propidium Iodide) 또는 시아닌 7(Cyaine 7 amine: Cy7)을 포함하는 것일 수 있다. 특정 구체예에 있어서, 로다민(Rhodamine) 또는 Cy7일 수 있다.In one embodiment, the fluorescent material is Rhodamine DAPI, Ethidium bromide, Acridine orange, Propidium Iodide, or Cyaine 7 amine: Cy7) may be included. In certain embodiments, it may be Rhodamine or Cy7.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 상기 나노입자는 자성 나노입자일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticles may be magnetic nanoparticles.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 자성 나노입자일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 나노입자의 코어는 Zn 또는 Fe를 포함하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 나노입자는 상기 코어층으로 인해 자성을 가지는 것일 수 있다. 상기 자성 나노입자는 열 합성에 의해 제조된 것일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticles may be magnetic nanoparticles. More specifically, the core of the nanoparticles may include Zn or Fe. In one embodiment of the present invention, the nanoparticles may have magnetic properties due to the core layer. The magnetic nanoparticles may be prepared by thermal synthesis.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 장치를 이용하여 추적 또는 영상화가 가능한 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 나노입자는 자성 또는 형광물질을 포함하고 있어, 장치를 이용하여 추적 또는 영상화가 가능한 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 추적 또는 영상화는 자기공명장치(MRI) 또는 형광 시각 영상화(fluorescence optical imaging)를 이용하여 생체 내 혹은 세포 내에 투여 후 나노입자의 위치, 움직임 등의 영상화가 가능한 것일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticles may be traceable or imageable using a device. More specifically, since the nanoparticles contain magnetic or fluorescent materials, tracking or imaging may be possible using a device. For example, the tracking or imaging may be performed using a magnetic resonance apparatus (MRI) or fluorescence optical imaging to enable imaging of the position and movement of nanoparticles after administration in vivo or in cells.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 표면에 유전자 전달체 또는 약제를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticles may include a gene delivery system or a drug on the surface.
일 실시예에 있어서, 상기 유전자 전달체는 표면에 추가적으로 약제를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the gene delivery system may include a drug in addition to the surface.
상기 약제는 나노입자에 의해 세포 내부로 운반된 것일 수 있다. 상기 약제의 종류는 항암제, 면역항암제, 신호전달 억제제, 세포주기억제제, 후생 유전조절제, 신생혈관형성 억제제, 혈관파괴약물, 면역조절제, 면역촉진제, 면역억제제, 항히스타민제, 영양제, 증식억제제, 항생제, 소염제, 유전자 치료제, 재조합 DNA 산물, 재조합 RNA 산물, 콜라겐, 콜라겐 유도체, 단백질 유사체, 사카라이드, 사카라이드 유도체, 세포 재생 촉진제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The drug may be transported into the cell by nanoparticles. Types of the above drugs include anticancer agents, immune anticancer agents, signal transduction inhibitors, cell cycle inhibitors, epigenetic modulators, angiogenesis inhibitors, blood vessel destruction drugs, immunomodulators, immune promoters, immunosuppressants, antihistamines, nutrients, proliferation inhibitors, antibiotics, Anti-inflammatory agents, gene therapy agents, recombinant DNA products, recombinant RNA products, collagen, collagen derivatives, protein analogs, saccharides, saccharide derivatives, cell regeneration promoters, or combinations thereof may be included, but are not limited thereto.
일 실시예에 있어서, 약제는 항암제일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 약제는 면역항암제일 수 있다. 또한 상기 항암제, 면역항암제, 신호전달억제제, 후생 유전조절제 또는 신생혈관형성 억제제는 암세포를 파괴하거나 증식을 억제하는 것일 수 있다. In one embodiment, the drug may be an anticancer agent. In one embodiment, the drug may be an anticancer agent. In addition, the anticancer agent, immune anticancer agent, signal transduction inhibitor, epigenetic modulator, or angiogenesis inhibitor may be one that destroys cancer cells or inhibits proliferation.
다른 양상은, 상기 나노입자를 포함하는 유전자 전달체를 제공한다.Another aspect provides a gene delivery system comprising the nanoparticles.
상기 나노입자에 대해서는 상술한 바와 같다.The nanoparticles are as described above.
용어 “유전자 전달체(Vector)”란, 유전자를 전달하는 물질을 의미하며, 구체적으로는 유전자 치료 과정에서 치료용 유전자가 제대로 발현할 수 있도록 운반 및 도움을 주는 물질을 의미할 수 있다. 복제가능하며 세포간 유전자 서열을 전달할 수 있는 유전자 요소를 모두 포함하는 것일 수 있으며, 벡터라고도 명명된다. 상기 유전자 전달체는 바이러스성 또는 비 바이러스성 전달체일 수 있다. 예를 들어, 나노입자, 플라스미드, 파지, 트랜스포존, 코스미드, 염색체, 바이러스, 또는 비리온일 수 있다.The term “gene carrier (Vector)” refers to a material that transfers a gene, and specifically, may mean a material that transports and helps to properly express a therapeutic gene in the process of gene therapy. It may be replicable and may include all genetic elements capable of transferring gene sequences between cells, and is also referred to as a vector. The gene delivery system may be a viral or non-viral delivery system. For example, it may be a nanoparticle, a plasmid, a phage, a transposon, a cosmid, a chromosome, a virus, or a virion.
일 실시예에 있어서, 상기 유전자 전달체는 비 바이러스성일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 나노입자일 수 있다. In one embodiment, the gene delivery system may be non-viral. In one embodiment, it may be a nanoparticle.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 청구항 1의 나노입자일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 나노입자는 카페익산(Caffeic acid: CA)를 포함하는 제 1 층; 상기 제 1층의 상부에 코팅된 폴리도파민(Polydopamine: PDA)을 포함하는 제 2층을 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 나노입자는 상기 제 2층의 상부에 양이온 층을 포함하는 제 3층을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticles may be the nanoparticles of
일 구체예에 있어서, 상기 코팅층은 제 1층인 올레일아민(Oleylamine: OA) 층, 제 2층인 카페익산(Caffeic acid: CA) 층, 제 3층인 폴리도파민(Polydopamine: PDA) 층, 제 4층인 폴리에틸아민(Polyethylenimine: PEI) 층 순서대로 코팅된 것일 수 있다.In one embodiment, the coating layer is an oleylamine (OA) layer as a first layer, a caffeic acid (CA) layer as a second layer, a polydopamine (PDA) layer as a third layer, and a fourth layer. It may be coated in the order of polyethylenimine (PEI) layers.
일 실시예에 있어서, 상기 유전자 전달체는 CAR 유전자를 포함하는 것일 수 있으며, 세포에 CAR을 발현하게 만드는 유전자일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 CAR 유전자는 EGRF-CAR 유전자일 수 있다. 또한 EGRF-CAR 유전자는 서열번호 1의 서열을 포함하는 것일 수 있으며, 2세대일 수 있다.In one embodiment, the gene delivery system may include a CAR gene, and may be a gene that allows cells to express CAR. In one embodiment, the CAR gene may be an EGRF-CAR gene. In addition, the EGRF-CAR gene may include the sequence of SEQ ID NO: 1, and may be the second generation.
용어 “CAR(Chimeric antigen receptor)”는 항원에 대한 면역 세포(예를 들어, T 림프구)를 유도하고, 상기 면역 세포를 자극하여 항원을 나타내는 세포를 치사시키는 인공 막 결합 단백질을 의미하는 것일 수 있다. 상기 CAR은 T 세포의 구조와 항원 결합 부위를 모두 가지고 있는 것이 구조적 특징일 수 있다. 보다 구체적으로 CAR의 구조는 세포 상의 항원에 결합하는 세포 외 도메인, 막관통 도메인, 및 면역 세포에 1차 활성화 신호를 전송하는 세포내 신호전달 도메인, 및/또는 공동-자극 도메인을 포함할 수 있다. 상기 표적 도메인은 암세포와 같은 항원을 인식하는 구조로서, 세포 외 도메인에 위치하는 것일 수 있다. 더불어 상기 신호전달 도메인은 Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif(ITAM) 서열을 포함하는 것일 수 있다. 일 구체예에 있어서, CAR의 세포 외 도메인은 항원 결합 도메인일 수 있다.The term “Chimeric antigen receptor (CAR)” may refer to an artificial membrane-binding protein that induces immune cells (eg, T lymphocytes) against an antigen and kills cells representing the antigen by stimulating the immune cells. . The CAR may be structurally characterized by having both a structure of a T cell and an antigen binding site. More specifically, the structure of the CAR may include an extracellular domain that binds to an antigen on a cell, a transmembrane domain, and an intracellular signaling domain that transmits a primary activation signal to an immune cell, and/or a co-stimulatory domain. . The target domain is a structure that recognizes an antigen such as a cancer cell, and may be located in an extracellular domain. In addition, the signaling domain may include an Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif (ITAM) sequence. In one embodiment, the extracellular domain of the CAR may be an antigen binding domain.
또한 상기 CAR은 2세대 또는 3세대일 수 있다. 예를 들어, 2세대일 수 있다. 상기 2세대는 신호전달 도메인으로서 CD28 또는41BB (CD137)와 같은 costimulatory 수용체의 신호전달 부위를 CD3-zeta에 추가한 것을 의미할 수 있다. In addition, the CAR may be the second generation or the third generation. For example, it may be the second generation. The second generation may mean that a signaling site of a costimulatory receptor such as CD28 or 41BB (CD137) is added to CD3-zeta as a signaling domain.
상기 서열번호 1의 서열을 포함하는 유전자는, 그와 유사한 화성을 갖는 서열을 포함할 수 있으며, 예를 들면 서열번호 1의 서열과 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85%이상, 약 90% 이상, 약 92% 이상, 약 95% 이상, 약 97% 이상, 약 98% 이상, 또는 약 99% 이상의 상동성을 갖는 서열을 코딩하는 것일 수 있다.The gene comprising the sequence of SEQ ID NO: 1 may include a sequence having similar chemistry, for example, about 70% or more, about 75% or more, about 80% or more, about the sequence of SEQ ID NO: 1 At least 85%, at least about 90%, at least about 92%, at least about 95%, at least about 97%, at least about 98%, or at least about 99% homology.
일 실시예에 있어서, 상기 유전자 전달체는 표면에 추가적으로 약제를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the gene delivery system may include a drug in addition to the surface.
일 실시예에 있어서, 상기 유전자 전달체는 장치를 이용하여 추적 또는 영상화가 가능한 것일 수 있다.In one embodiment, the gene delivery system may be one capable of being tracked or imaged using a device.
다른 양상은 나노입자를 카페익산으로 코팅하는 단계; 및 상기 카페익산 층의 상부에 폴리도파민으로 코팅하는 단계를 포함하는 다기능성 나노입자의 제조방법을 제공한다.Another aspect is the step of coating the nanoparticles with caffeic acid; And it provides a method for producing a multifunctional nanoparticles comprising the step of coating with polydopamine on the top of the caffeic acid layer.
일 실시예에 있어서, 상기 제조방법은 상기 폴리도파민층의 상부에 전하를 갖는 제제를 이용하여 양이온층으로 코팅하는 단계를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 전하를 갖는 제제는 Polyethylenimine(PEI)를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the manufacturing method may further include coating the polydopamine layer with a cationic layer using an agent having a charge on the top of the polydopamine layer. In one embodiment, the agent having the charge may be one containing polyethylenimine (PEI).
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 제조방법은 상기 양이온층의 상부에 형광 물질을 이용하여 표면에 형광 라벨(Fluorescently-label)을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.In another embodiment, the manufacturing method may further include forming a fluorescently-label on the surface of the cation layer by using a fluorescent material.
용어 자성, 나노입자, 형광 물질, 코팅 및 코팅층은 상기 서술한 바와 동일하다.The terms magnetic, nanoparticle, fluorescent material, coating and coating layer are the same as described above.
다른 양상은 상기 나노입자 및 유전자를 포함하는 면역 세포를 제공한다.Another aspect provides an immune cell comprising the nanoparticles and genes.
다른 양상은 상기 면역세포, 면역세포의 집단 또는 그의 배양액을 유효성분으로 포함하는 암 치료 또는 예방용 약학적 조성물, 세포치료제 또는 제제를 제공한다.Another aspect provides a pharmaceutical composition, cell therapy agent or preparation for the treatment or prevention of cancer comprising the immune cells, population of immune cells, or a culture medium thereof as an active ingredient.
또 다른 양상은, 세포치료제, 약학적 조성물 또는 제제의 제조에 사용하기 위한 상기 면역 세포, 그의 세포 집단, 또는 그의 배양액의 용도를 제공한다.Another aspect provides the use of the immune cells, cell populations thereof, or cultures thereof for use in the manufacture of cell therapy agents, pharmaceutical compositions or preparations.
또 다른 양상은 상기 면역 세포, 그의 세포 집단, 또는 그의 배양액을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 질환 치료 방법을 제공한다. Another aspect provides a method of treating a disease comprising administering the immune cell, a population of cells, or a culture thereof to an individual.
용어 나노입자, CAR 유전자는 상기 상술한 바와 같다.The terms nanoparticle and CAR gene are as described above.
용어 "예방"이란 본 발명에 따른 조성물의 투여로 암의 발생을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 말한다.The term "prevention" refers to any action that suppresses or delays the occurrence of cancer by administration of the composition according to the present invention.
용어 "치료"는 질환, 장애 또는 병태, 또는 그의 하나 이상의 증상의 경감, 진행 억제 또는 예방을 지칭하거나, 그를 포함하며, "유효성분" 또는 용어 "약제학적 유효량"은 질환, 장애 또는 병태, 또는 그의 하나 이상의 증상의 경감, 진행 억제 또는 예방에 충분한 본원에서 제공되는 발명을 실시하는 과정에서 이용되는 조성물의 임의의 양을 의미할 수 있다.The term “treatment” refers to, or includes the alleviation, inhibition or prevention of progression of a disease, disorder or condition, or one or more symptoms thereof, and the “active ingredient” or the term “pharmaceutically effective amount” refers to a disease, disorder or condition, or It may mean any amount of a composition used in the practice of the invention provided herein sufficient to alleviate, inhibit or prevent progression of one or more symptoms thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 면역 세포는 NK 세포 또는 T 세포일 수 있다.In one embodiment, the immune cells may be NK cells or T cells.
용어 “T 세포”란, 흉선 또는 골수에서 유래하는 림프구로서, 면역 림프구의 일종이다. 주로 세포성 면역에 관여하는 것일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 T 세포는 CAR 유전자가 발현된 CAR T세포일 수 있다.The term “T cell” is a lymphocyte derived from the thymus or bone marrow, and is a type of immune lymphocyte. It may be primarily involved in cellular immunity. In one embodiment, the T cell may be a CAR T cell expressing a CAR gene.
용어 “CAR T(Chimeric antigen receptor T cells) 세포”란 면역항암을 위해 인공적인 T 세포 수용체를 생산하도록 유전자 조작된 세포를 의미하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, CAR 수용체가 발현된 것일 수 있다. 상기 CAR T 세포는 암 치료에 이용되는 것일 수 있다.The term “CAR T (Chimeric antigen receptor T cells) cells” may refer to cells that have been genetically engineered to produce artificial T cell receptors for immuno-cancer. More specifically, the CAR receptor may be expressed. The CAR T cells may be used for cancer treatment.
용어 “NK 세포”란, 자연살해세포(Natural Killer cells)를 의미한다. 상기 세포는 선천성 면역계의 주요 성분을 구성하는 세포독성 림프구로서, 대형과립림프구(large granular lymphocyte, LGL)로 정의되고 림프계 전구세포(common lymphoid progenitor, CLP) 생성 B 및 T 림프구로부터 분화된 제3의 세포를 구성하는 것일 수 있다. 더불어 상기 세포는 임의의 조직 공급원(source)으로부터 유래된 추가적인 변형이 없는 자연살해세포, 성숙한 자연살해세포 및 자연살해 전구세포를 포함할 수 있다. 상기 자연살해세포는 인터페론 또는 대식세포-유래 사이토카인에 대한 반응으로 활성화되고, 자연살해 세포는 "활성화 수용체" 및 "억제성 수용체"로 표지되는, 세포의 세포 독성 활성을 제어하는 2가지 유형의 표면 수용체를 포함할 수 있다. 또한 자연살해세포는 임의의 공급원, 예를 들어 태반 조직, 태반 관류액, 제대혈, 태반혈, 말초혈, 지라, 간 등으로부터의 조혈 세포에서 생성되는 것일 수 있다. 예를 들어 조혈 줄기 또는 전구체로부터 생성되는 것일 수 있다.The term “NK cells” means natural killer cells. The cells are cytotoxic lymphocytes constituting the main component of the innate immune system, defined as large granular lymphocytes (LGL), and a third differentiated from B and T lymphocytes producing common lymphoid progenitors (CLPs). It may be what constitutes a cell. In addition, the cells may include natural killer cells, mature natural killer cells, and natural killer progenitor cells without additional modifications derived from any tissue source. The natural killer cells are activated in response to interferon or macrophage-derived cytokines, and the natural killer cells are labeled with "activating receptors" and "inhibitory receptors". Surface receptors. In addition, natural killer cells may be produced from hematopoietic cells from any source, for example, placental tissue, placental perfusate, umbilical cord blood, placental blood, peripheral blood, spleen, liver, and the like. For example, it may be produced from a hematopoietic stem or precursor.
일 구체예에 있어서, 상기 자연살해세포는 활성화된 자연살해세포 일 수 있다. 상기 활성화된 자연살해세포는 모세포, 예를 들면, 조혈 세포, 또는 자연살해전구세포에 비해, 세포 독성, 또는 자연살해세포의 본연의 면역조절능이 활성화된 세포를 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 자연살해세포가 먼저 간 또는 골수에서 성숙하고, 활성화 단계를 거쳐 비정상세포를 세포사멸시키는 세포로 변화하는 것일 수 있다. In one embodiment, the natural killer cells may be activated natural killer cells. The activated natural killer cells may refer to cells in which cytotoxicity or natural immunomodulatory ability of natural killer cells is activated compared to a parent cell, for example, a hematopoietic cell or a natural killer progenitor cell. More specifically, it may be that the natural killer cells first mature in the liver or bone marrow and then undergo an activation step to change into cells that kill abnormal cells.
또한 상기 자연살해세포는 T 세포와 비교하였을 때 기억 기능과 클론 표현(Clonal express)기능이 약해 사이토카인 폭풍의 위험이 적은 것일 수 있다.In addition, the natural killer cells may have a low risk of cytokine storms due to poor memory function and clonal express function compared to T cells.
용어 "유전적 변형(genetical modification)" 또는 "유전적 조작 (genetical engineering)"이란 세포의 유전물질의 구성 또는 구조를 인위적으로 변경시키는 것을 포함한다.The term “genetical modification” or “genetical engineering” includes artificially altering the composition or structure of a cell's genetic material.
일 구체예에 있어서, 면역세포(예를 들면, 자연살해세포) 는 유전적으로 변형되어, 표적 특이성 및/또는 항원 특이성이 향상된 것일 수 있다. 보다 구체적으로는, 유전적으로 변형된 CAR NK세포를 의미하는 것일 수 있다.In one embodiment, immune cells (eg, natural killer cells) may be genetically modified to improve target specificity and/or antigen specificity. More specifically, it may mean a genetically modified CAR NK cell.
용어 “CAR-NK 세포”은 NK 세포에 CAR을 도입시킨 세포를 의미할 수 있다. 상기 CAR NK 세포는 기존 CAR T세포의 단점을 극복하기 위하여, CAR을 NK 세포에 도입시켜 생성된 것일 수 있다. T세포는 환자 자신의 T 세포를 이용하여 복잡한 유전자 조작 공정을 거처야 하고, 환자 1인을 위한 수억원에 달하는 고가의 맞춤 치료라는 점, 표적 세포를 만나면 빠르게 분열하는 특성으로 인하여 사이토카인 폭풍(Cytokine storm, Cytokine release syndrome, CRS) 및 중추 신경계의 부종이 발생한다는 점이 단점으로 보고되었다. 뿐만 아니라 memory로 오랫동안 체내에 남는 T 세포의 특성은 재발할 경우 언제라도 동일한 부작용이 불시에 발생할 수 있다는 단점 또한 존재하여 memory 기능과 분열 기능이 상대적으로 낮은 NK세포를 선택하였다. NK 세포를 이용할 경우, 환자 자신의 면역세포만을 사용해야 하는 CAR T세포에 비해 시간적, 경제적 이점 또한 존재하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, CAR NK 세포의 경우 여러 가지 항원과 반응하는 것일 수 있다. 상기 항원은 암 세포일 수 있다.The term “CAR-NK cell” may refer to a cell into which CAR is introduced into an NK cell. The CAR NK cells may be generated by introducing CARs into NK cells in order to overcome the disadvantages of existing CAR T cells. T cells have to go through a complex genetic manipulation process using the patient's own T cells, and it is an expensive personalized treatment worth hundreds of millions of dollars for one patient, and due to the characteristics of rapidly dividing when a target cell is encountered, Cytokine Storm (Cytokine Storm) storm, Cytokine release syndrome, CRS) and central nervous system edema have been reported as disadvantages. In addition, the characteristics of T cells that remain in the body for a long time as memory also have a disadvantage that the same side effects may occur at any time if they recur, so NK cells with relatively low memory and division functions were selected. When using NK cells, there may also be temporal and economic advantages compared to CAR T cells, which must use only the patient's own immune cells. According to an embodiment of the present invention, CAR NK cells may react with various antigens. The antigen may be a cancer cell.
일 실시예에 있어서, 상기 CAR NK 세포는 한 개 이상의 보조자극 도메인을 갖는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 일반적인 종양 환경에서 면역세포의 보조자극 분자들의 발현이 억제되어 NK 세포의 기능이 낮아진 경우가 존재하기 때문에, 면역 억제반응을 극복할 수 있는 인자의 세포 내 신호전달 도메인을 항원 결합 도메인과 융합시켜 CAR를 제조할 수 있다. 다른 모든 조건이 충족되며, CAR이, 예를 들어 T 림프구, 예를 들어 1차 T 림프구의 표면 상에 발현되고, CAR의 세포외 도메인이 항원에 결합할 때, 세포외 신호전달 도메인은 T 림프구에 신호를 전송하여 활성화 및/또는 증식시키며, 또한 상기 항원이 세포 표면 상에 존재하는 경우, 항원을 발현하는 세포를 치사시킨다. 일부 면역 세포, 예를 들어 T 림프구 및 자연살해세포는 최대 활성화를 위해 2개의 신호, 즉 1차 활성화 신호 및 공동자극 신호가 필요하고, CAR은 또한 세포외 도메인에 대한 항원의 결합이 1차 활성화 신호 및 공동자극 신호 둘다의 전송을 야기하도록, 공동자극 도메인을 포함할 수 있다.In one embodiment, the CAR NK cells may have one or more co-stimulatory domains. More specifically, in a general tumor environment, the expression of co-stimulatory molecules of immune cells is suppressed and the function of NK cells is lowered, so the intracellular signaling domain of the factor capable of overcoming the immune suppression reaction is used as an antigen-binding domain. CAR can be prepared by fusion with. When all other conditions are met and the CAR is expressed on the surface of, for example, a T lymphocyte, e.g., a primary T lymphocyte, and the extracellular domain of the CAR binds to the antigen, the extracellular signaling domain is a T lymphocyte. It transmits a signal to and activates and/or proliferates, and when the antigen is present on the cell surface, it kills the cell expressing the antigen. Some immune cells, such as T lymphocytes and natural killer cells, require two signals for maximum activation: a primary activation signal and a costimulatory signal, and CARs also require the binding of an antigen to an extracellular domain to be the primary activation. A costimulatory domain may be included to cause transmission of both a signal and a costimulatory signal.
특정 구체예에 있어서, 상기 NK 세포는 NK92MI일 수 있다.In a specific embodiment, the NK cells may be NK92MI.
본 명세서에서 용어, "투여하는," "도입하는" 및 "이식하는"은 상호교환적으로 사용되고 일 구체예에 따른 조성물의 원하는 부위로의 적어도 부분적 국소화를 초래하는 방법 또는 경로에 의한 개체 내로의 일 구체예에 따른 조성물의 배치를 의미할 수 있다. 일 구체예에 따른 조성물의 세포 또는 세포 성분의 적어도 일부를 생존하는 개체 내에서 원하는 위치로 전달하는 임의의 적절한 경로에 의해 투여될 수 있다. 개체 투여 후 세포의 생존 기간은 짧으면 수 시간, 예를 들면 24시간 내지 수일 내지 길면 수년일 수 있다. As used herein, the terms "administering," "introducing" and "implanting" are used interchangeably and into a subject by a method or route that results in at least partial localization of a composition according to one embodiment to a desired site. It may mean the arrangement of the composition according to one embodiment. It can be administered by any suitable route that delivers at least a portion of the cells or cellular components of the composition according to one embodiment to a desired location within a surviving individual. The survival period of the cells after administration to a subject may be several hours if short, for example from 24 hours to several days to several years if long.
용어 "분리된 세포", 예컨대, "분리된 면역세포" 등은 세포가 기원하는 조직으로부터 실질적으로 분리된 세포를 의미할 수 있다.The term "isolated cell", such as "isolated immune cell" or the like, may mean a cell that is substantially separated from a tissue from which the cell originates.
본 발명의 조성물은 신생물로부터 유래한 종양 또는 암을 치료 또는 인식하는 방법에서 사용될 수 있다. 신생물은 악성 또는 양성일 수 있으며, 암은 원발성 또는 전이성일 수 있고; 신생물 또는 암은 초기 또는 말기일 수 있다. 치료될 수 있는 신생물 또는 암의 비-제한적 예에는 급성 림프모구 백혈병, 급성 골수성 백혈병, 부신피질 암종, AIDS-관련 암, AIDS-관련 림프종, 항문암, 충수암, 별아교세포종 (소아 소뇌 또는 대뇌), 기저 세포 암종, 담관암, 방광암, 골암, 뇌간 교종, 뇌 종양 (소뇌 별아교세포종, 대뇌 별아교세포종/악성 교종, 뇌실막세포종, 수모세포종, 천막위 원시 신경외배엽 종양, 시각 경로 및 시상하부 교종), 유방암, 기관지 선종/카르시노이드, 버킷 (Burkitt) 림프종, 카르시노이드 종양 (소아, 위장관), 모르는 원발성 암종, 중추 신경계 림프종 (원발성), 소뇌 별아교세포종, 대뇌 별아교세포종/악성 교종, 자궁경부암, 소아암, 만성 림프구 백혈병, 만성 골수성 백혈병, 만성 골수증식 장애, 결장암, 피부 T-세포 림프종, 섬유조직형성 소형 원형 세포 종양, 자궁내막암, 뇌실막세포종, 식도암, 유잉 종양과의 유잉 육종, 두개외 생식 세포 종양 (소아), 고환외 생식 세포 종양, 간외 담관암, 안구 암 (안구내 검은색종, 망막모세포종), 담낭암, 위 (위장) 암, 위장관 카르시노이드 종양, 위장관 간질 종양, 생식 세포 종양 (소아 두개외, 고환외, 난소), 임신 융모 종양, 교종 (성인, 소아 뇌간, 소아 대뇌 별아교세포종, 소아 시각 경로 및 시상하부), 위 카르시노이드, 털세포 백혈병, 두경부암, 간세포 (간) 암, 호지킨 림프종, 하인두 암, 시상하부 및 시각 경로 교종 (소아), 안구내 검은색종, 섬세포 암종, 카포시 육종, 신장암 (신장 세포 암), 후두암, 백혈병 (급성 림프모구, 급성 골수성, 만성 림프구, 만성 골수성, 털세포), 입술 및 구강 암, 간암 (원발성), 폐암 (비소세포, 소세포), 림프종 (AIDS-관련, 버킷 (Burkitt), 피부 T-세포, 호지킨, 비-호지킨, 원발성 중추 신경계), 거대글로불린혈증 (발덴스트롬), 골의 악성 섬유성 조직구종/골육종, 수모세포종 (소아), 검은색종, 안구내 검은색종, 메르켈 세포 암종, 중피종 (성인 악성, 소아), 잠재적 원발성의 전이성 두경부 편평세포암, 구강암, 다발 내분비샘 종양 증후군 (소아), 다발성 골수종/형질 세포 신생물, 균상 식육종, 골수형성이상 증후군, 골수형성이상/골수증식 질병, 골수성 백혈병 (만성), 골수성 백혈병 (성인 급성, 소아 급성), 다발성 골수종, 골수증식 장애 (만성), 비강 및 부비동 암, 코인두 암종, 신경모세포종, 비-호지킨 림프종, 비소세포 폐암, 입암(oral cancer), 입인두 암, 골의 골육종/악성 섬유성 조직구종, 난소암, 난소 상피 암 (표면 상피-간질 종양), 난소 생식 세포 종양, 난소 저 악성 잠재성 종양, 이자 암, 이자 암 (섬세포), 부비동 및 비강암, 부갑상샘암, 음경암, 인두암, 크롬친화세포종, 송과체 별아교세포종, 송과체 종자세포종, 송과체모세포종 및 천막위 원시 신경외배엽 종양 (소아), 뇌하수체 샘종, 형질 세포 신생물, 흉막폐 모세포종, 원발성 중추 신경계 림프종, 전립선 암, 직장암, 신장 세포 암종 (신장암), 신우 및 요관 이행 세포 암, 망막모세포종, 횡문근육종 (소아), 침샘 암, 육종 (유잉 과의 종양, 카포시, 연조직, 난관), 세자리 증후군, 피부암 (비검은색종, 검은색종), 피부 암종 (메르켈 세포), 소세포 폐암, 소장 암, 연조직 육종, 편평 세포 암종, 잠재적 원발성 (전이성)의 두경부 편평세포 암, 위암, 천막위 원시 신경외배엽 종양 (소아), T-세포 림프종 (피부), 고환암, 인후암, 흉선종 (소아), 흉선종 및 흉선 암종, 갑상선암, 갑상선암 (소아), 신우 및 요관의 이행 세포 암, 융모 종양 (임신성), 모르는 원발 부위 (성인, 소아), 요관 및 신우 이행 세포 암, 요도 암, 난관 암 (자궁내막), 난관 육종, 질암, 시각 경로 및 시상하부 교종 (소아), 외음부 암, 발덴스트롬 거대글로불린혈증, 및 빌름스 종양 (소아)이 포함된다. The composition of the present invention can be used in a method of treating or recognizing a tumor or cancer derived from a neoplasm. Neoplasms can be malignant or benign, cancers can be primary or metastatic; Neoplasms or cancers can be early or late. Non-limiting examples of neoplasms or cancers that can be treated include acute lymphoblastic leukemia, acute myelogenous leukemia, adrenal cortical carcinoma, AIDS-related cancer, AIDS-related lymphoma, anal cancer, appendix cancer, astrocytoma (pediatric cerebellar or cerebral ), basal cell carcinoma, bile duct cancer, bladder cancer, bone cancer, brainstem gliomas, brain tumors (cerebellar astrocytoma, cerebral astrocytoma/malignant glioma, ventricular cell tumor, medulloblastoma, suppository primitive neuroectodermal tumor, visual pathway and hypothalamic glioma), Breast cancer, bronchial adenoma/carsinoid, Burkitt lymphoma, carcinoid tumor (pediatric, gastrointestinal), unknown primary carcinoma, central nervous system lymphoma (primary), cerebellar astrocyte tumor, cerebral astrocyte/malignant glioma, cervical cancer, Pediatric cancer, chronic lymphocytic leukemia, chronic myelogenous leukemia, chronic myeloproliferative disorder, colon cancer, cutaneous T-cell lymphoma, fibroblastic small round cell tumor, endometrial cancer, ventricular cell tumor, esophageal cancer, Ewing sarcoma with Ewing tumor, extracranial reproduction Cell tumors (infants), extratesticular germ cell tumors, extrahepatic bile duct cancer, eye cancer (intraocular blackoma, retinoblastoma), gallbladder cancer, gastric (gastric) cancer, gastrointestinal carcinoid tumor, gastrointestinal interstitial tumor, germ cell tumor (child Extracranial, extra-testicular, ovary), pregnant chorionic tumor, gliomas (adult, pediatric brainstem, pediatric cerebral astrocyte tumor, pediatric visual pathway and hypothalamus), gastric carcinoid, hairy cell leukemia, head and neck cancer, hepatocellular (liver) cancer , Hodgkin's lymphoma, hypopharyngeal cancer, hypothalamic and visual pathway gliomas (infants), intraocular blackoma, islet cell carcinoma, Kaposi's sarcoma, kidney cancer (renal cell carcinoma), laryngeal cancer, leukemia (acute lymphoblasts, acute myeloid, chronic lymphocytes) , Chronic myeloid, hairy cell), lip and oral cancer, liver cancer (primary), lung cancer (non-small cell, small cell), lymphoma (AIDS-related, Burkitt, skin T-cell, Hodgkin, non-Hodgkin, Primary central nervous system), macroglobulinemia (Waldenstrom), malignant fibrous histiocytoma/osteosarcoma of bone, medulloblastoma (pediatric), black tumor, intraocular black tumor, Merkel cell Carcinoma, mesothelioma (adult malignancies, children), potential primary metastatic squamous cell carcinoma of the head and neck, oral cancer, multiple endocrine tumor syndrome (child), multiple myeloma/plasma cell neoplasm, mycosis myeloma, myelodysplastic syndrome, myelodysplasia/ Myeloproliferative disease, myelogenous leukemia (chronic), myelogenous leukemia (adult acute, childhood acute), multiple myeloma, myeloproliferative disorder (chronic), nasal and sinus cancer, nasopharyngeal carcinoma, neuroblastoma, non-Hodgkin's lymphoma, non-small cell Lung cancer, oral cancer, oropharyngeal cancer, osteosarcoma/malignant fibrous histiocytoma of the bone, ovarian cancer, ovarian epithelial cancer (superficial epithelial-stromal tumor), ovarian germ cell tumor, ovarian hypomalignant latent tumor, pancreatic cancer , Pancreatic cancer (islet cell), sinus and nasal cancer, parathyroid gland cancer, penile cancer, pharyngeal cancer, pheochromocytoma, pineal astrocytoma, pineal seed cell tumor, pineal stem cell tumor, and primitive neuroectodermal tumor (pediatric), pituitary adenoma, Plasma cell neoplasm, pleural pulmonary blastoma, primary central nervous system lymphoma, prostate cancer, rectal cancer, renal cell carcinoma (kidney cancer), renal pelvis and ureter transition cell carcinoma, retinoblastoma, rhabdomyosarcoma (pediatric), salivary gland cancer, sarcoma (Ewing and Tumor, Kaposi, soft tissue, fallopian tube), Sezary syndrome, skin cancer (non-black and black tumor), skin carcinoma (Merkel cell), small cell lung cancer, small intestine cancer, soft tissue sarcoma, squamous cell carcinoma, potential primary (metastatic) head and neck Squamous cell carcinoma, gastric cancer, primitive neuroectodermal tumor (child), T-cell lymphoma (skin), testicular cancer, throat cancer, thymoma (child), thymoma and thymic carcinoma, goiter carcinoma, thyroid carcinoma (child), renal pelvis and ureter transition Cell carcinoma, villous tumor (pregnant), unknown primary site (adult, child), ureter and renal pelvic transition cell carcinoma, urethral cancer, fallopian tube cancer (endometrial), fallopian tube sarcoma, vaginal cancer, visual pathway and hypothalamus glioma (child), Vulvar cancer, Waldenstrom's macroglobulinemia, and Wilms' tumor (infant).
용어 "혈액암"은 혈액, 골수 및 림프계에 영향을 주는 암이다. 다음과 같은 혈액암의 3가지 주요 그룹이 존재한다: 백혈병, 림프종 및 골수종. 백혈병의 4가지 광범위한 분류는 다음과 같다: 급성 림프구 백혈병 (ALL), 급성 골수성 백혈병 (AML), 만성 림프구 백혈병 (CLL) 및 만성 골수성 백혈병 (CML). 림프종은 다음 2가지 범주로 나뉜다: 호지킨 림프종 및 비-호지킨 림프종. 대부분의 비-호지킨 림프종은 B-세포 림프종이며, 급속히 성장하거나 (고-등급) 또는 서서히 성장한다 (저-등급). 14가지 유형의 B-세포 비-호지킨 림프종들이 존재한다. 나머지는 상이한 암 백혈구 세포, 또는 림프구의 이름을 딴 T-세포 림프종이다. 골수종은 골수의 많은 부위들에서 빈번하게 발생하기 때문에, 종종 다발성 골수종으로 지칭된다.The term “blood cancer” is a cancer that affects the blood, bone marrow and lymphatic system. There are three main groups of hematologic cancers: leukemia, lymphoma and myeloma. The four broad categories of leukemia are: acute lymphocytic leukemia (ALL), acute myelogenous leukemia (AML), chronic lymphocytic leukemia (CLL) and chronic myelogenous leukemia (CML). Lymphomas fall into two categories: Hodgkin's lymphoma and non-Hodgkin's lymphoma. Most non-Hodgkin's lymphomas are B-cell lymphomas and grow rapidly (high-grade) or slowly (low-grade). There are 14 types of B-cell non-Hodgkin lymphomas. The rest are different cancer leukocytes, or T-cell lymphomas named after lymphocytes. Because myeloma occurs frequently in many areas of the bone marrow, it is often referred to as multiple myeloma.
일 실시예에 있어서, 상기 암은 유방암, 갑상선암, 위암, 대장암, 폐암, 간암, 전립선암, 췌장암, 담낭암, 담도암, 비호지킨 림프종, 구강암, 구순암, 고환암, 급성 골수성 백혈병, 기저세포암, 난소상피암, 뇌종양, 다발성골수종, 혈액암, 만성 골수성 백혈병, 만성 림프구 백혈병, 방광암, 복막암, 설암, 비소세포폐암, 소세포폐암, 소장암, 식도암, 신장암, 심장암, 악성림프종, 요도암, 자궁경부암, 직장암, 편도암 및 후두암으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 것일 수 있다.In one embodiment, the cancer is breast cancer, thyroid cancer, gastric cancer, colon cancer, lung cancer, liver cancer, prostate cancer, pancreatic cancer, gallbladder cancer, biliary tract cancer, non-Hodgkin's lymphoma, oral cancer, cleft lip cancer, testicular cancer, acute myeloid leukemia, basal cell cancer. , Ovarian epithelial cancer, brain tumor, multiple myeloma, blood cancer, chronic myelogenous leukemia, chronic lymphocytic leukemia, bladder cancer, peritoneal cancer, tongue cancer, non-small cell lung cancer, small cell lung cancer, small intestine cancer, esophageal cancer, kidney cancer, heart cancer, malignant lymphoma, urethral cancer , It may be one or more selected from the group consisting of cervical cancer, rectal cancer, tonsil cancer and laryngeal cancer.
일 구체예에 약학적 조성물의 투여방법은 특별히 제한되는 것은 아니나, 목적하는 방법에 따라 정맥내, 피하, 복강 내, 흡입 또는 국소적용과 같이 비경구 투여하거나 경구 투여할 수 있다. 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양하다. 일일 투여량은 치료를 필요로 하는 개체에 투여됨으로써 경감된 질병 상태에 대한 치료에 충분한 일 양상에 따른 치료용 물질의 양을 의미한다. 치료용 물질의 효과적인 양은 특정 화합물, 질병 상태 및 그의 심각도, 치료를 필요로 하는 개체에 따라 달라지며, 이는 당업자에 의해 통상적으로 결정될 수 있다. 비제한적 예로서, 일 양상에 따른 조성물의 인체에 대한 투여량은 환자의 나이, 몸무게, 성별, 투여 형태, 건강 상태 및 질환 정도에 따라 달라질 수 있다. 몸무게가 70 ㎏인 성인 환자를 기준으로 할 때 예를 들어 약 1,000~10,000 세포/회, 1,000~100,000세포/회, 1,000~1000,000 세포/회, 1,000~10,000,000, 1,000~100,000,000 세포/회, 1,000~1,000,000,000세포/회, 1,000~10,000,000,000 세포/회로, 일정시간 간격으로 1일 1회 내지 수회에 분할 투여할 수도 있고, 일정 시간 간격으로 여러 번 투여할 수 있다. In one embodiment, the method of administering the pharmaceutical composition is not particularly limited, but may be administered parenterally or orally, such as intravenous, subcutaneous, intraperitoneal, inhalation or topical application, depending on the intended method. The dosage range varies depending on the patient's weight, age, sex, health status, diet, administration time, administration method, excretion rate, and severity of disease. The daily dosage refers to an amount of a therapeutic substance according to an aspect sufficient for treatment of a disease state alleviated by being administered to an individual in need of treatment. The effective amount of a therapeutic substance depends on the particular compound, the disease state and its severity, the individual in need of treatment, which can be determined routinely by a person skilled in the art. As a non-limiting example, the dosage of the composition according to an aspect to the human body may vary depending on the age, weight, sex, dosage form, health condition, and degree of disease of the patient. Based on an adult patient weighing 70 kg, for example, about 1,000 to 10,000 cells/time, 1,000 to 100,000 cells/time, 1,000 to 100,000 cells/time, 1,000 to 10,000,000, 1,000 to 100,000,000 cells/time, 1,000~1,000,000,000 cells/time, 1,000~10,000,000,000 cells/time, may be dividedly administered once or several times a day at regular time intervals, or several times at regular time intervals.
용어 '개체'란 질환의 치료를 필요로 하는 대상을 의미하고, 보다 구체적으로 인간 또는 비-인간인 영장류, 생쥐(mouse), 쥐(rat), 개, 고양이, 말 및 소 등의 포유류를 의미한다. The term'individual' refers to a subject in need of treatment of a disease, and more specifically refers to mammals such as human or non-human primates, mice, rats, dogs, cats, horses and cattle. do.
일 구체예에 따른 약학적 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체 및/또는 첨가물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 멸균수, 생리식염수, 관용의 완충제(인산, 구연산, 그 밖의 유기산 등), 안정제, 염, 산화방지제(아스코르브산 등), 계면활성제, 현탁제, 등장화제, 또는 보존제 등을 포함할 수 있다. 국소 투여를 위해, 생체고분자(biopolymer) 등의 유기물, 하이드록시아파타이트 등의 무기물, 구체적으로는 콜라겐 매트릭스, 폴리락트산 중합체 또는 공중합체, 폴리에틸렌글리콜 중합체 또는 공중합체 및 그의 화학적 유도체 등과 조합시키는 것도 포함할 수 있다. 일 구체예에 따른 약학적 조성물이 주사에 적당한 제형으로 조제되는 경우에는, 면역세포, 면역세포, 또는 그의 활성을 증가시키는 물질은 약학적으로 허용가능한 담체 중에 용해되어 있거나 또는 용해되어 있는 용액상태로 동결된 것일 수 있다. The pharmaceutical composition according to an embodiment may include a pharmaceutically acceptable carrier and/or additive. For example, sterile water, physiological saline, conventional buffers (phosphoric acid, citric acid, other organic acids, etc.), stabilizers, salts, antioxidants (ascorbic acid, etc.), surfactants, suspending agents, isotonic agents, or preservatives, etc. can do. For topical administration, organic substances such as biopolymers, inorganic substances such as hydroxyapatite, specifically collagen matrix, polylactic acid polymers or copolymers, polyethylene glycol polymers or copolymers, and chemical derivatives thereof, etc. may be included. I can. When the pharmaceutical composition according to an embodiment is prepared in a dosage form suitable for injection, the immune cells, immune cells, or substances that increase the activity thereof are dissolved in or dissolved in a pharmaceutically acceptable carrier. It may be frozen.
일 구체예에 따른 약학적 조성물은 그 투여방법이나 제형에 따라 필요한 경우, 현탁제, 용해보조제, 안정화제, 등장화제, 보존제, 흡착방지제, 계면활성화제, 희석제, 부형제, pH 조정제, 무통화제, 완충제, 환원제, 산화방지제 등을 적절히 포함할 수 있다. 상기에 예시된 것들을 비롯하여 본 발명에 적합한 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., 1995]에 상세히 기재되어 있다. 일 구체예에 따른 약학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질 중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 분말, 과립, 정제 또는 캡슐 형태일 수 있다.The pharmaceutical composition according to an embodiment, if necessary depending on the administration method or formulation, is a suspension agent, a solubilizer, a stabilizer, an isotonic agent, a preservative, an adsorption inhibitor, a surfactant, a diluent, an excipient, a pH adjuster, a painless agent, Buffering agents, reducing agents, antioxidants, and the like may be appropriately included. Pharmaceutically acceptable carriers and formulations suitable for the present invention, including those exemplified above, are described in detail in Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., 1995. The pharmaceutical composition according to an embodiment is formulated in a unit dosage form by using a pharmaceutically acceptable carrier and/or excipient according to a method that can be easily carried out by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It may be made of, or may be prepared by placing it in a multi-dose container. In this case, the formulation may be in the form of a solution, suspension or emulsion in an oil or aqueous medium, or may be in the form of powder, granules, tablets, or capsules.
일 실시예에 있어서, 상기 유전자는 CAR 발현 유전자 또는 암 치료 유전자일 수 있다. 보다 구체적으로, EFGR-CAR 발현 유전자일 수 있다. 또한 상기 유전자는 2세대일 수 있으며, 서열번호 1의 서열번호를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the gene may be a CAR expression gene or a cancer therapy gene. More specifically, it may be an EFGR-CAR expression gene. In addition, the gene may be the second generation, and may include the sequence number of SEQ ID NO: 1.
일 실시예에 있어서, 상기 면역 세포는 내부에 나노입자의 코어가 잔존하여 장치를 이용하여 추적 가능한 것일 수 있다.In one embodiment, the immune cells may be traceable using a device because the core of the nanoparticles remain therein.
또한, 상기 나노입자의 코어는 장치를 이용하여 추적 가능한 것일 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 추적은 세포 내의 나노 입자 코어의 자성 또는 형광물질에 의해 가능한 것일 수 있다. 또한 상기 장치는, 본 발명의 일 구체예에 있어서, MRI 또는 형광영상장치일 수 있다.In addition, the core of the nanoparticles may be traceable using a device. More specifically, the tracking may be possible by magnetic or fluorescent materials of the nanoparticle core in the cell. In addition, the device may be an MRI or a fluorescence imaging device in an embodiment of the present invention.
일 실시예에 있어서 상기 세포는 추가적으로 약제를 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment, the cells may additionally contain a drug.
상기 약제는 상술한 바와 동일하다.The drug is the same as described above.
다른 양상은, EGFR-CAR 유전자를 포함하는 면역 세포를 제공한다.Another aspect provides an immune cell comprising the EGFR-CAR gene.
다른 양상은 면역세포, 그의 세포 집단 또는 그의 배양액을 유효성분으로 포함하는 암 치료 또는 예방용 약학적 조성물, 세포치료제 또는 제제를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a pharmaceutical composition, cell therapy agent, or preparation for cancer treatment or prevention comprising immune cells, a cell population thereof, or a culture medium thereof as an active ingredient.
또 다른 양상은, 세포치료제, 약학적 조성물 또는 제제의 제조에 사용하기 위한 상기 면역 세포, 그의 세포 집단, 또는 그의 배양액의 용도를 제공한다.Another aspect provides the use of the immune cells, cell populations thereof, or cultures thereof for use in the manufacture of cell therapy agents, pharmaceutical compositions or preparations.
또 다른 양상은 상기 NK 세포, 그의 세포 집단, 또는 그의 배양액을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 질환 치료 방법을 제공한다. Another aspect provides a method of treating a disease comprising administering the NK cells, a cell population thereof, or a culture medium thereof to an individual.
용어 NK 세포, 유전자, CAR, 암, 치료, 예방 및 면역 세포는 상술한 바와 동일하다.The terms NK cell, gene, CAR, cancer, treatment, prophylaxis and immune cell are the same as described above.
일 실시예에 있어서, 상기 면역세포는 NK 세포 또는 T 세포를 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment, the immune cells may include NK cells or T cells.
일 실시예에 있어서, 상기 유전자는 서열번호 1의 서열을 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment, the gene may include the sequence of SEQ ID NO: 1.
다른 양상은, 상기 유전자 전달체를 면역세포에 도입하는 단계를 포함하는 면역 세포의 제조방법을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a method for producing an immune cell comprising the step of introducing the gene delivery system into an immune cell.
일 실시예에 있어서, 상기 면역 세포는 NK 세포 또는 T 세포일 수 있다.In one embodiment, the immune cells may be NK cells or T cells.
용어 나노입자, 유전자 전달체, NK 세포, 및 CAR는 상술한 바와 동일하다.The terms nanoparticle, gene carrier, NK cell, and CAR are the same as described above.
상기 방법은, 상기 유전자 전달체를 제조하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 나노입자의 표면에 전달 대상이 되는 유전자를 부착하는 단계를 거치는 것일 수 있다. 부착은 공지된 유전공학적 방법을 이용하는 것일 수 있다. 상기 유전자는 DNA, RNA, siRNA, miRNA, dsRNA 또는 iRNA일 수 있으며, 구체적으로 플라스미드 RNA일 수 있다. 부착된 나노입자는 유전자 전달체로서, 상기 유전자 전달체는 준비된 NK 세포에 도입되는 단계를 거치는 것일 수 있다. 상기 도입은 공지된 유전공학적 방법을 이용하는 것일 수 있으며, 일 실시예에 있어서, NK 세포와 상기 나노입자가 같이 배양되는 것일 수 있다. 배양 과정에서 NK세포 표면의 양이온성으로 인해 세포 내 삽입 과정이 이루어지는 것일 수 있다. 도입된 나노입자는 세포 내에 선천적으로 존재하는 세포 내 소화 과정에 의해 분해될 수 있다. 도입된 나노입자는 세포 내 유전자를 도입하고, 도입된 유전자가 발현되는 단계를 포함할 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 세포 내 소화 과정은 나노입자의 코어를 제거하지 못하는 것일 수 있다. 세포 내 잔존하는 코어입자는 자성 또는 형광물질을 포함하는 것으로, 장치에 의해 영상화 또는 추적 가능한 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 MRI 또는 형광 시각 이미지에 의한 것일 수 있다.The method may include preparing the gene delivery system. Specifically, it may be to go through the step of attaching a gene to be transferred to the surface of the nanoparticles. Attachment may be by using a known genetic engineering method. The gene may be DNA, RNA, siRNA, miRNA, dsRNA, or iRNA, and specifically, may be plasmid RNA. The attached nanoparticles are a gene delivery system, and the gene delivery system may be introduced into a prepared NK cell. The introduction may be performed using a known genetic engineering method, and in one embodiment, NK cells and the nanoparticles may be cultured together. During the culture process, the intracellular insertion process may be performed due to the cationic nature of the surface of NK cells. The introduced nanoparticles can be degraded by intracellular digestion processes that are inherently present in the cell. The introduced nanoparticles may include introducing a gene into a cell, and expressing the introduced gene. In one embodiment, the intracellular digestion process may not be able to remove the core of the nanoparticles. Core particles remaining in the cell contain magnetic or fluorescent materials, and may be imaged or traceable by a device. For example, the device may be based on MRI or fluorescence visual images.
일 실시예에 있어서, 상기 유전자 전달체는 CAR(Chimeric antigen receptor) 발현 유전자를 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, EGFR:CAR 유전자일 수 있다. 더불어 CAR 유전자 세포 내 도입 시 NK 세포 표면에 CAR 수용체가 발현되어 CAR NK 세포가 생성되는 것일 수 있다.In one embodiment, the gene delivery system may include a chimeric antigen receptor (CAR) expression gene. More specifically, it may be an EGFR:CAR gene. In addition, when introduced into the CAR gene cells, CAR receptors may be expressed on the surface of NK cells, thereby generating CAR NK cells.
일 양상에 따른 나노입자 및 유전자 전달체에 의하면, 고효율로 면역세포에 유전자를 발현시킬 수 있고, 일 양상에 따른 면역세포 및 그를 포함하는 약학적 조성물에 의하면, 개체에 투여 시 추적이 가능하고, 다양한 암을 효율적으로 치료하는 데에 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.According to the nanoparticles and gene delivery system according to one aspect, it is possible to express genes in immune cells with high efficiency, and according to the immune cells according to one aspect and a pharmaceutical composition containing the same, when administered to an individual, tracking is possible, and various There is an effect that can be used to effectively treat cancer.
도 1은 본 실험에서 나노입자를 NK 세포에 도입하는 단계 및 개체에 주입시 추적하는 단계를 나타낸 실험의 모식도이다.
도 2a는 다기능성 나노입자를 제조하기 위한 방법을 나타내는 모식이다.
도 2b는 상기 제조방법에서 나노입자 표면의 화학적 구조를 나타낸 이미지이다.
도 3은 NK-92MI 세포에서 다기능 나노 입자의 생체외 세포 적합성에 관한 그래프이다; a는 MTT 분석을 통해 NK-92MI 세포에서 다기능 나노 입자에 의한 세포 독성을 분석한 그래프, b는 나노입자의 농도(x축)에서 단일 세포 혹은 세포 집단 그룹의 48시간 동안의 세포 사멸을 나타낸 그래프, c는 나노입자 처리된 NK 세포와 대조군의 48시간 동안의 표현형 변화를 나타낸 그래프, d는 16ug/ml의 나노입자로 처리된 NK 세포에서 48시간 동안의 유세포 분석을 나타낸 그래프이다( *p < 0.05, and ****p < 0.0001).
도 4a는 2세대 CAR: EGFR의 구조를 나타낸 이미지이다. b는 정량적 RT-PCR을 통해 측정한 293T 세포에서의 EGFR-CAR의 발현을 나타낸 그래프, c는 유동 세포 분석법에 의해 측정된 NK-92MI 세포 표면에서의 CAR 발현을 나타내는 그래프, d는 CFSE/7AAD 염색에 의해 분석된 EGFR-CAR 발현 및 NK-92MI의 암 세포 사멸 능력에 관한 그래프, e는 c와 d 데이터에 대한 정량 분석을 나타낸 그래프, f는 암 세포인 MDA-MB-231 이종 이식편 마우스 모델에 대한 EGFR-CAR- 발현 NK-92MI 세포의 항 종양 효과를 나타낸 그래프이다; 왼쪽은 생물 형광 영상화 이미지, 오른쪽은 마우스에서 종양 크기의 측정을 수행한 것이며, 검은색 화살표는 7. 10. 및 13일에 꼬리 정맥을 통한 NK 세포의 주입을 나타내는 것이다.
도 5a는 왼쪽부터 자성나노입자, CA 코팅된 자성나노입자, CA, PDA 코팅된 자성나노입자, PEI, CA, PDA 코팅된 자성나노입자를 TEM 현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 5b는 왼쪽부터 자성나노입자, CA 코팅된 자성나노입자, CA, PDA 코팅된 자성나노입자, PEI, CA, PDA 코팅된 자성나노입자의 크기를 분석한 그래프이다.
도 5c, d는 CA 코팅된 자성나노입자, CA, PDA 코팅된 자성나노입자, PEI, CA, PDA 코팅된 자성나노입자의 열 중량 분석(TGA) 및 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)을 나타낸 그래프이다.
도 5e는 CA 코팅된 자성나노입자, CA, PDA 코팅된 자성나노입자, PEI, CA, PDA 코팅된 자성나노입자의 제타 전위를 분석한 그래프이다.
도 6은 나노입자의 in vitro에서의 유전자 전달 능력을 293T 세포와 NK-92MI 세포에서 관찰한 그래프이다; 6a는 1% 아가로스 젤에서 각 농도의 나노입자-플리스미드 DNA를 전기영동 시킨 그래프, 6b는 나노입자-qGFP 복합체로 24시간 형질 감염된 293T 세포의 형광 이미지, 6c는 나노입자-qGFP 복합체로 24시간 형질 감염된 NK-92MI 세포의 형광 이미지이다.
도 7은 나노입자 처리된 면역세포의 생체 내 영상화를 나타낸 그래프이다; 7a는 나노입자처리된 NK-92MI 세포의 in vitro 형광 이미지, 7b는 형광 표지된 나노입자 처리된 NK-92MI 세포 이식받은 마우스의 광학 영상화 이미지, 7c는 in vitro에서 나노입자 처리된 NK-92MI 세포의 자기공명 이미지, 7d는 마우스의 생체 내에 투입된 나노입자 처리된 NK-92MI 세포의 자기공명 이미지이다; 노란색 점선, 흰색 화살표는 나노입자 처리 세포의 이식 부위를 나타내는 것이다.
도 8은 나노입자의 독성을 NK-92MI 세포 내에서의 포도당 흡수 정도로 평가한 그래프이다; 포도당 농도는 5 x 105 세포를 1 mL의 신선한 배지에서 24 시간 동안 배양 한 다음, 상청액을 수확하여 포도당 농도를 분석한 것이다.
도 9는 pDNA / MF-NP 복합체로 처리 된 천연 NK 세포 및 NK 세포의 bio-TEM 현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 10은 NK-92MI 단일 세포, 또는 세포의 집단을 MF-NP / pEGFR-CAR로 48 시간 동안 처리 한 후, CAR 발현을 정량적 RT-PCR로 분석한 그래프이다.
도 11은 CAR 유전자가 부착된 나노입자를 NK NK 세포와 배양 24시간 후 세포를 FACS로 측정한 그래프이다; 왼쪽부터 아무 처리되지 않은 대조군, 0, 2, 4, 8ul/ml 농도의 나노입자의 처리 조건이다.
도 12a는 다양한 철 농도에서의 T2-mapping 이미지이다.
도 12b는 다양한 철 농도에서 CA/MNP, MF-NP, 및 MF-NP/pEGFR-CAR에서의 R2 값을 나타낸 그래프이다.1 is a schematic diagram of an experiment showing the steps of introducing nanoparticles into NK cells in this experiment and the steps of tracking when injected into an individual.
Figure 2a is a schematic showing a method for producing a multifunctional nanoparticles.
2B is an image showing the chemical structure of the surface of nanoparticles in the manufacturing method.
3 is a graph of the ex vivo cellular compatibility of multifunctional nanoparticles in NK-92MI cells; a is a graph showing cytotoxicity by multifunctional nanoparticles in NK-92MI cells through MTT analysis, and b is a graph showing apoptosis of a single cell or a group of cells for 48 hours at the concentration of nanoparticles (x-axis) , c is a graph showing the phenotypic change for 48 hours between the nanoparticle-treated NK cells and the control group, and d is a graph showing the flow cytometric analysis for 48 hours in the NK cells treated with 16 ug/ml nanoparticles (*p < 0.05, and ****p <0.0001).
Figure 4a is an image showing the structure of the second generation CAR: EGFR. b is a graph showing the expression of EGFR-CAR in 293T cells measured by quantitative RT-PCR, c is a graph showing CAR expression on the surface of NK-92MI cells measured by flow cytometry, d is CFSE/7AAD A graph of EGFR-CAR expression analyzed by staining and the ability of NK-92MI to kill cancer cells, e is a graph showing quantitative analysis of c and d data, and f is a cancer cell MDA-MB-231 xenograft mouse model It is a graph showing the anti-tumor effect of EGFR-CAR-expressing NK-92MI cells against; The left is the biofluorescence imaging image, the right is the measurement of the tumor size in mice, and the black arrows indicate the injection of NK cells through the tail vein at 7. 10. and 13 days.
5A is an image of magnetic nanoparticles, CA-coated magnetic nanoparticles, CA, PDA-coated magnetic nanoparticles, PEI, CA, PDA-coated magnetic nanoparticles observed with a TEM microscope from the left.
5B is a graph analyzing the sizes of magnetic nanoparticles, CA-coated magnetic nanoparticles, CA, PDA-coated magnetic nanoparticles, PEI, CA, and PDA-coated magnetic nanoparticles from the left.
Figures 5c and d show thermal gravimetric analysis (TGA) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) of CA-coated magnetic nanoparticles, CA, PDA-coated magnetic nanoparticles, PEI, CA, PDA-coated magnetic nanoparticles. It is a graph.
5E is a graph analyzing the zeta potential of CA-coated magnetic nanoparticles, CA, PDA-coated magnetic nanoparticles, PEI, CA, PDA-coated magnetic nanoparticles.
6 is a graph of the in vitro gene transfer ability of nanoparticles observed in 293T cells and NK-92MI cells; 6a is a graph of electrophoresis of each concentration of nanoparticle-plysmid DNA on a 1% agarose gel, 6b is a fluorescence image of 293T cells transfected with a nanoparticle-qGFP complex for 24 hours, and 6c is a nanoparticle-qGFP complex. This is a fluorescence image of time-transfected NK-92MI cells.
7 is a graph showing in vivo imaging of nanoparticle-treated immune cells; 7a is an in vitro fluorescence image of nanoparticle-treated NK-92MI cells, 7b is an optical imaging image of a mouse transplanted with fluorescently labeled nanoparticle-treated NK-92MI cells, and 7c is an in vitro nanoparticle-treated NK-92MI cell. The magnetic resonance image of, 7d is a magnetic resonance image of NK-92MI cells treated with nanoparticles injected into the living body of a mouse; The yellow dotted line and white arrow indicate the implantation site of the nanoparticle-treated cells.
8 is a graph evaluating the degree of glucose uptake in NK-92MI cells for toxicity of nanoparticles; The glucose concentration was obtained by incubating 5 x 10 5 cells in 1 mL of fresh medium for 24 hours, and then harvesting the supernatant and analyzing the glucose concentration.
9 is an image observed with a bio-TEM microscope of natural NK cells and NK cells treated with a pDNA/MF-NP complex.
FIG. 10 is a graph showing NK-92MI single cells or a population of cells treated with MF-NP/pEGFR-CAR for 48 hours, and then CAR expression was analyzed by quantitative RT-PCR.
Figure 11 is a graph of the nanoparticles to which the CAR gene is attached to NK NK cells and cultured with NK NK cells 24 hours after the cells are measured by FACS; From the left, it is the treatment conditions of the untreated control group, 0, 2, 4, 8ul/ml of nanoparticles.
12A is an image of T2-mapping at various iron concentrations.
12B is a graph showing the R2 values in CA/MNP, MF-NP, and MF-NP/pEGFR-CAR at various iron concentrations.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
도 1은 실험의 모식도를 나타낸 이미지로서, 실시예 1.2에서 특수 코팅된 나노입자를 제조하고, 실시예 2에서 유전공학적 방법을 이용하여 NK 세포에 이를 형질도입하고 이의 효과를 살폈다. 다음으로 실시예 3에서 나노입자 처리된 NK 세포를 마우스에 주입하여 MR 및 형광 이미지 영상화를 확인하였다.FIG. 1 is an image showing a schematic diagram of an experiment. In Example 1.2, specially coated nanoparticles were prepared, and in Example 2, NK cells were transduced using a genetic engineering method, and the effects thereof were examined. Next, NK cells treated with nanoparticles in Example 3 were injected into mice to confirm MR and fluorescence image imaging.
실시예 1. 재료 및 동물 모델의 준비Example 1. Preparation of materials and animal models
1.11.1 화합물의 준비과정 또는 구입처Preparation of the compound or where to buy it
Iron (III) acetylacetonate, oleylamine, caffeic acid, and Tris base는 도쿄 화학(Tokyo Chemical Industry)에서 구매하였고, 징크 클로라이드(Zinc chloride), 올레익산(oleic acid), trioctylamine, 테트라 하이드로퓨란(THF), dopamine hydrochloride, rhodamine B isothiocyanate (RITC) 및 polyethyleneimine (PEI; Mw 25 kDa)는 Sigma- Aldrich (St. Louis, MO, USA) 사에서 구매하였다. 톨루엔, 에탄올, DMSO, 및 NaOH는 Daejung Chemical & Metals Co., Ltd(경기도, 대한민국)에서 구매하였다. 본 발명의 나노입자는 공지된 열 분해 방법에 의해 합성된 것을 사용하였으며(구체적 합성 방법은 서술), 형광 분자 (RITC 또는 Cy7-NHS)로 표지된 PEI 또한 공지된 방법에 따라 합성하였다. 구체적으로 RITC 또는 Cy7-NHS (1.4 mg) 을 DMSO 중 PEI(0.5g)과 실온에서 12시간 동안 반응시켰으며, 실온에서 증류수로 48시간 동안 투석에 의해 정제하였다. 이후에 동결 건조 후 냉동고(-20 °C)에 보관하였다. Iron (III) acetylacetonate, oleylamine, caffeic acid, and Tris base were purchased from Tokyo Chemical Industry, and zinc chloride, oleic acid, trioctylamine, tetrahydrofuran (THF), dopamine hydrochloride, rhodamine B isothiocyanate (RITC) and polyethyleneimine (PEI;
1.21.2 NK 세포의 준비과정 Preparation of NK cells
NK 세포는 NK-92MI 세포를 사용하였으며, NK-92MI 세포는 ATCC (American Type Culture Collection) 에서 구입하였다. 다음으로 구입한 세포를 MEM-a (Minimum Essential Medium-alpha)에 fetal bovine serum 12.5%, penicillin/streptomycin 1%, 2mM L-glutamine, 1.5g/L sodium bicarbonate, 0.2mM inositol, 0.1mM 2-mercaptoethanol 및 0.02mM folic acid를 첨가하여 배양하였다. 세포는 2.5 X 105 개/ml 밀도로 유지하였으며 3-4일 간격으로 계대하였다. NK cells were NK-92MI cells, and NK-92MI cells were purchased from ATCC (American Type Culture Collection). Next, the purchased cells were placed in MEM-a (Minimum Essential Medium-alpha) with fetal bovine serum 12.5%, penicillin/
1.31.3 다중기능 나노입자(Multifunctional nanoparticles)의 제작 방법 Manufacturing method of multifunctional nanoparticles
MF-NPs는 도 2a에 나타낸 바와 같이, 3단계 공정에 의해 합성되었다. 도 2b에는 각 단계에서의 나노입자 표면의 화학식을 나타내었다. MF-NPs were synthesized by a three-step process, as shown in FIG. 2A. Figure 2b shows the chemical formula of the nanoparticle surface in each step.
첫번째 단계로서, 올레일아민(OA)으로 코팅 된 자기 나노 입자는 Zn/Fe를 코어로 하는 나노 입자를 열분해에 의해 합성한 것이다. 합성 후에는 HR-TEM에 의해 구조를 분석하였다. 그 결과, Zn 및 Fe가 대량으로 합성된 것을 확인할 수 있었으며, 그 비율은 각각 87%와 13%였다. As a first step, magnetic nanoparticles coated with oleylamine (OA) are synthesized by thermal decomposition of nanoparticles containing Zn/Fe as a core. After synthesis, the structure was analyzed by HR-TEM. As a result, it was confirmed that Zn and Fe were synthesized in large quantities, and the ratios were 87% and 13%, respectively.
다음으로, 올레일아민(oleylamine)으로 캡핑된 자성나노입자를 카페인산(caffeic acid)과 리간드 교환반응을 통하여 유기용매에서 물로 분산시켰다. 보다 구체적으로, 카페인산 50 mg과 자성나노입자 5 mg를 6 mL 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 용액에 섞어 용해시켰다. 다음으로 40 ℃에서 4 시간 동안 반응시킨 후, 500 ㎕의 0.5 N NaOH를 나노입자가 분산된 용액에 첨가 하여 혼합한 후, NaOH에 분산 된 나노입자를 자석을 사용하여 정제 하였다. 정제 후, 상기 카페인산으로 캡핑된 나노입자를 2 mL 증류수에 분산시켰다. OA 코팅된 나노입자보다 CA가 추가로 코팅된 나노 입자가 직경이 35nm 정도 증가하였음을 확인할 수 있었다.Next, the magnetic nanoparticles capped with oleylamine were dispersed into water in an organic solvent through a ligand exchange reaction with caffeic acid. More specifically, 50 mg of caffeic acid and 5 mg of magnetic nanoparticles were mixed and dissolved in a 6 mL tetrahydrofuran solution. Next, after reacting at 40° C. for 4 hours, 500 µl of 0.5 N NaOH was added to the solution in which the nanoparticles were dispersed, mixed, and then the nanoparticles dispersed in NaOH were purified using a magnet. After purification, the nanoparticles capped with caffeic acid were dispersed in 2 mL distilled water. It was confirmed that the diameter of the nanoparticles coated with CA additionally increased by about 35 nm than the nanoparticles coated with OA.
다음으로 폴리도파민이 코팅된 나노입자를 합성하기 위해, 카페인산으로 캡핑된 나노입자 0.25 mg를 Tris-HCl 완충액에 분산시켰다. 다음으로 도파민 하이드로클로라이드(dopamine hydrochloride) 5 mg를 첨가한 후 실온에서 3 시간 동안 교반하였다. 폴리도파민(PDA)이 코팅된 나노입자를 10 분 동안 12,000 rpm에서 3 회 원심분리기를 이용하여 정제하였다. Next, in order to synthesize the polydopamine-coated nanoparticles, 0.25 mg of the nanoparticles capped with caffeic acid were dispersed in a Tris-HCl buffer. Next, 5 mg of dopamine hydrochloride was added, followed by stirring at room temperature for 3 hours. Nanoparticles coated with polydopamine (PDA) were purified using a centrifuge three times at 12,000 rpm for 10 minutes.
마지막으로 폴리도파민이 코팅된 나노입자를 2 mL 증류수에 분산시켰다. 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine) 또는 형광 표지된 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine) 40 mg를 8 mL 증류수에 용해시키고, 폴리도파민이 코팅된 나노입자를 폴리에틸렌이민 용액에 첨가하고 실온에서 12 시간 동안 교반하여 양이온성, 또는 형광표지된 PEI를 PDA 층에 고정시켰다. 최종적으로 폴리에틸렌이민이 코팅된 나노입자를 10 분 동안 12,000 rpm에서 3 회 원심분리기를 이용하여 정제하였다.Finally, polydopamine-coated nanoparticles were dispersed in 2 mL distilled water. Polyethyleneimine or fluorescently labeled
상기 방법에 의해 제조된 나노입자를 TGA 분석한 결과, by 1에 나타낸 것과 같이 각 구성의 조성비는 MNP 및 PEI / PDA / CA / MNP가 각각 34 %, 70 % 및 83 %였다. As a result of TGA analysis of the nanoparticles prepared by the above method, as shown in by 1, the composition ratio of each composition was 34%, 70%, and 83% for MNP and PEI/PDA/CA/MNP, respectively.
또한 표면 개질 후 표면의 화학적 변화를 확인하기 위해 푸리에 변환 적외선 분광법을 수행하였다. 그 결과, 각각의 나노 입자 샘플에서 CA, PDA, 및 PEI의 특정 특성 피크가 검출 되었다. 더불어 CA/MNPs 및 PDA/CA/MNPs 의 -31 내지 -21로 음으로 하전된 반면, PEI/PDA/CA/MNPs는 +35mV의 양이온성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 양이온성의 PEI가 표면에 성공적으로 고정되었다는 것을 의미한다. In addition, Fourier transform infrared spectroscopy was performed to confirm the chemical change of the surface after surface modification. As a result, specific characteristic peaks of CA, PDA, and PEI were detected in each nanoparticle sample. In addition, it was confirmed that CA/MNPs and PDA/CA/MNPs were negatively charged to -31 to -21, whereas PEI/PDA/CA/MNPs had a cationic property of +35mV. This means that the cationic PEI was successfully immobilized on the surface.
1.11.1 동물 모델의 준비과정 Preparation of the animal model
동물 모델은 암컷 쥐를 사용하였으며, 코어텍에서 구입한 NOD/Shi-scid/IL-2Rgnull를 사용하였다. 6주령의 female 마우스에 1 X 106 개의 MDA-MB-231 GFP-Luc 세포를 주입하여 종양을 생성하였으며, 종양이 생성된 쥐에 7일, 10일, 13일 후 NK-92MI 혹은 EGFR-CAR-NK-92MI 세포를 꼬리 정맥 주사로 주입하였다. 종양의 크기는 Pearl Impurse bioluminescence system을 사용하여 측정 하였다. 이 때 사용한 공식은 다음과 같다: 0.5236 X A X B2 (A : 장축, B : 장축의 수선).As an animal model, female mice were used, and NOD/Shi-scid/IL-2Rgnull purchased from Coretech was used. Tumors were generated by injecting 1 X 106 MDA-MB-231 GFP-Luc cells into a 6-week-old female mouse, and NK-92MI or EGFR-CAR- after 7, 10, and 13 days in tumor-generated mice. NK-92MI cells were injected by tail vein injection. Tumor size was measured using the Pearl Impurse bioluminescence system. The formula used is as follows: 0.5236 X A X B2 (A: major axis, B: major axis repair).
1.21.2 EGFR CAR plasmid의 준비과정 Preparation of EGFR CAR plasmid
EGFR CAR plasmid 의 single chain fragment variable (scFv) DNA 서열은 EGFR에 결합하는 단일클론항체에서 얻었으며 scFv의 heavy chain, light chain 이후에 CD8 hinge domain, CD28 transmembrane/endodomain, CD3zeta domain을 결합시켰다. 이 DNA 서열은 pcDNA3.1 vector에 클로닝 하였으며 이 구조는 도 4에 나타내었다. The single chain fragment variable (scFv) DNA sequence of the EGFR CAR plasmid was obtained from a monoclonal antibody that binds to EGFR, and the CD8 hinge domain, CD28 transmembrane/endodomain, and CD3zeta domain were combined after the heavy chain and light chain of scFv. This DNA sequence was cloned into pcDNA3.1 vector and this structure is shown in FIG . 4.
실시예 2. 자성 다층구조 다중기능 나노입자(Multifunctional nanoparticles)의 NK 세포 도입 및 이에 의한 효과 확인Example 2. NK cell introduction of magnetic multilayer structure multifunctional nanoparticles and confirmation of the effect thereof
2.1 나노입자가 NK 세포 활성에 미치는 영향을 조사하여 형질 감염 도구로서의 사용 가능성 확인2.1 Confirmation of the possibility of use as a transfection tool by investigating the effect of nanoparticles on NK cell activity
NK 세포의 유전자 조작이 어려운 것은 당 업계에서 공지된 사실이며, 기존의 바이러스 벡터 및 전기 천공과 같은 형질 감염 도구는 NK에 적합하지 않은 것으로 확인된 바 있다. 따라서 상기 실시예 1.2에서 생성된 나노입자가 NK 세포에 효과적인 형질 감염 도구인지 확인하기 위하여, 먼저 MTT분석으로 세포 독성을 평가하였다(데이터 미도시). NK 세포는 NK-92MI 세포를 사용하였다. 상기 세포를 다양한 농도의 나노입자로 처리한 경우, 32 μg/mL의 농도에서 세포 생존율은 90%를 초과하였지만, 64 μg/mL의 농도에서는 세포 생존율이 60% 미만이었다. 더불어, NK 활성과 관련된 전형적인 마커들은 나노입자 처리에 의해 변하지 않았다(도 3d). It is known in the art that genetic manipulation of NK cells is difficult, and it has been confirmed that conventional viral vectors and transfection tools such as electroporation are not suitable for NK. Therefore, in order to confirm whether the nanoparticles produced in Example 1.2 is an effective transfection tool for NK cells, cytotoxicity was first evaluated by MTT analysis (data not shown). NK cells were used as NK-92MI cells. When the cells were treated with various concentrations of nanoparticles, the cell viability exceeded 90% at a concentration of 32 μg/mL, but the cell viability was less than 60% at a concentration of 64 μg/mL. In addition, typical markers related to NK activity were not changed by nanoparticle treatment (FIG. 3D ).
또한, 도 8에서 나타낸 바와 같이, 64 μg/mL 농도에서는 포도당 섭취가 방해받았으나, 32 μg/mL농도에서의 NK-92MI 세포의 경우 포도당 섭취를 방해받지 않았다. 이러한 결과는 적절한 농도의 나노입자가 NK세포 활성에 영향을 미치지 않는다는 것을 시사한다.In addition, as shown in FIG. 8, glucose uptake was disturbed at a concentration of 64 μg/mL, but glucose uptake was not disturbed in the case of NK-92MI cells at a concentration of 32 μg/mL. These results suggest that the appropriate concentration of nanoparticles does not affect NK cell activity.
2.2 in vitro에서 나노입자의 유전물질 전달 및 단백질 발현 유도 효과의 확인2.2 Confirmation of the effect of nanoparticles inducing genetic material delivery and protein expression in vitro
플라스미드 DNA를 전달하기 위한 첫 번째 단계로서, 본 발명자들은 gel retardation assay 에서 나노 입자와 qDNA의 최적 비율을 찾아내기 위한 실험을 진행하였다. 본 실험자들은 다양한 농도의 나노입자를 플라스미드에 붙인 다음 agarose gel electroporation에 적용하였다. 다음으로, 나노입자에 형광물질인 RITC를 표지하고 qGFP에 결합시킨 다음, 이들 입자를 293T 세포에 투여하여 나노입자의 qDNA 전달 능력과 외인성 단백질 유도 능력을 확인하였다. As a first step for delivering plasmid DNA, the present inventors conducted an experiment to find the optimal ratio of nanoparticles and qDNA in a gel retardation assay. The present experimenters attached nanoparticles of various concentrations to the plasmid and then applied to agarose gel electroporation. Next, the nanoparticles were labeled with a fluorescent substance, RITC, and bound to qGFP, and then these particles were administered to 293T cells to confirm the qDNA delivery ability and the ability to induce exogenous proteins of the nanoparticles.
실시예 2.1에 따라, 나노입자는 16μg/mL농도로 사용되었다. 그 결과 도 6b에 도시된 바와 같이, 나노입자 처리 군에서 RITC 및 GFP 신호가 모두 검출되었다. 이는 나노입자가 형질 감염 시약으로서 사용될 수 있음을 시사한다. 더불어, 유세포 분석 결과, 상기 나노입자는 통상적인 비 바이러스 형질 감염보다 더 높은 수준으로 293T 세포를 생성하는 것으로 밝혀졌다(데이터 미도시). According to Example 2.1, nanoparticles were used at a concentration of 16 μg/mL. As a result, as shown in FIG. 6B, both RITC and GFP signals were detected in the nanoparticle-treated group. This suggests that nanoparticles can be used as transfection reagents. In addition, as a result of flow cytometry, the nanoparticles were found to produce 293T cells at higher levels than conventional non-viral transfection (data not shown).
T 세포 뿐 아니라 NK 세포에서도 유전자 전달과 단백질 발현 효과를 확인하기 위해 NK-92MI 세포에도 도입해본 결과, 도 6c에 나타낸 바와 같이 성공적으로 유전자가 도입되었으며, 단백질 또한 발현되었음을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로, 적색은 나노입자, 녹색은 GFP 형광 강도이며, 결론적으로 나노입자에 의해 NK-92MI 세포에도 성공적으로 유전자가 전달되었음을 나타낸 것이다. 이에 따라, 나노입자가 유전자를 NK세포로 전달함으로서 표적 단백질을 효과적으로 발현할 수 있음을 확인하였다.As a result of introducing the gene into NK-92MI cells to confirm the effect of gene transfer and protein expression in not only T cells but also NK cells, it was confirmed that the gene was successfully introduced and the protein was also expressed as shown in FIG. 6C. More specifically, red represents nanoparticles, and green represents GFP fluorescence intensity, and consequently, genes were successfully transferred to NK-92MI cells by nanoparticles. Accordingly, it was confirmed that the nanoparticles can effectively express the target protein by transferring the gene to NK cells.
또한, NK-92MI 세포에서 qDNA-나노입자 복합체의 분포를 확인하기 위해, 세포를 bio-TEM 현미경을 통해 관찰한 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이, 복합체가 세포막 및 엔도좀에서 모두 관찰된 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 나노입자가 세포 내 이입(Endocytosis)을 통해 NK세포로 도입됨을 시사하는 것이다.In addition, in order to confirm the distribution of the qDNA-nanoparticle complex in NK-92MI cells, as a result of observing the cells through a bio-TEM microscope, as shown in FIG. 9, it was confirmed that the complex was observed in both the cell membrane and endosomes. Could. These results suggest that nanoparticles are introduced into NK cells through endocytosis.
2.3 in vitro에서 나노입자 이용한 pEGFR-CAR의 NK-92MI 형질감염 확인2.3 Confirmation of NK-92MI transfection of pEGFR-CAR using nanoparticles in vitro
2.3.1 2세대 CAR EGFR의 구조2.3.1 Structure of 2nd generation CAR EGFR
CAR 기반 면역 요법은 CAR 유전자의 성공적인 발현을 필수 요소로 하는 것이 알려져 있으며, 여러 연구상 어려움에도 불구하고 CAR-NK는 CAR-T세포의 문제를 해결하기 위한 대안으로 주목받고 있다. 이에 본 발명자들은 CAR을 발현하기 위해 NK-92MI 세포에 나노입자가 효율적으로 전달될 수 있는지를 조사하기 위하여, CAE 발현 플라스미드(pEGFR-CAR)를 목표로 하는 2세대 EGFR을 구성하였다. 2세대 EGFR의 구조는 도 4 a와 같으며, 서열번호는 하기의 서열번호 1과 같다.It is known that CAR-based immunotherapy requires the successful expression of the CAR gene as an essential element, and despite the difficulties in various studies, CAR-NK is drawing attention as an alternative to solve the problem of CAR-T cells. Accordingly, the present inventors constructed a second generation EGFR targeting the CAE expression plasmid (pEGFR-CAR) to investigate whether nanoparticles can be efficiently delivered to NK-92MI cells to express CAR. The structure of the second generation EGFR is as shown in Fig. 4a, and the sequence number is as shown in SEQ ID NO: 1 below.
2.3.2 형질전환 방법2.3.2 Transformation method
형질전환 방법으로서, NK-92MI 세포는 1 X 106개를 계수 하여 6-well plate에 seeding 하였으며 각 농도의 MF-NP 와 plasmid를 상온에서 15분간 결합 시켜 세포에 처리하였다. 48시간 후 세포를 수확하여 CAR 발현 여부를 분석 하였다. 각 세포는 anti-Fab-biotin 항체와 streptavidin-FITC 를 이용하여 CAR 발현 정도를 flow cytometry 방법으로 분석하였다. As a transformation method, 1×10 6 NK-92MI cells were counted and seeded in a 6-well plate, and each concentration of MF-NP and plasmid were combined at room temperature for 15 minutes and treated on the cells. After 48 hours, cells were harvested and analyzed for CAR expression. Each cell was analyzed for CAR expression by flow cytometry using anti-Fab-biotin antibody and streptavidin-FITC.
2.3.3 T 세포와 NK 세포에서의 형질전환 확인2.3.3 Confirmation of Transformation in T Cells and NK Cells
먼저, 293T 세포에서 나노입자를 통한 pEGFR-CAR의 형질 감염 효율을 조사하였다. 그 결과 도 4b에 나타난 것과 같이 정량적 RT-PCR 결과, pEGFR-CAR이 나노입자에 의해 293T 세포로 성공적으로 전달되었음을 알 수 있었다. 더불어 나노입자가 EGFR-CAR를 발현하도록 NK세포를 조작할 수 있음을 확인하기 위하여, NK-92MI 세포 또는 그의 집단을 나노입자-EGFR-CAR 복합체와 함께 24시간 동안 배양하였다. 그 결과, 도 10에 나타낸 것과 같이 나노입자의 유전자 전달 효율이 세포 단일 구성보다 세포 집단에서 더욱 효과적이라는 것을 알 수 있었다. First, the transfection efficiency of pEGFR-CAR through nanoparticles in 293T cells was investigated. As a result, as shown in FIG. 4B, as a result of quantitative RT-PCR, it was found that pEGFR-CAR was successfully transferred to 293T cells by nanoparticles. In addition, in order to confirm that the nanoparticles can manipulate NK cells to express EGFR-CAR, NK-92MI cells or a population thereof were cultured with the nanoparticle-EGFR-CAR complex for 24 hours. As a result, as shown in FIG. 10, it was found that the gene transfer efficiency of the nanoparticles is more effective in a cell population than in a single cell composition.
또한 도 4c에 나타낸 것과 같이 유세포 분석 결과 pEGFR-CAR NK 세포 집단이 pEGFR-CAR 및 나노입자의 농도에 따라 비례하여 증가함을 확인하였으며, MF-NPs를 이용하여 CAR plasmid를 전달 하였을 때, MF-NPs 농도에 따라 CAR 발현 정도가 60%까지 증가함을 확인하였다. 더불어 도 11에서 나타낸 것과 같이, NK 세포 중 CAR 발현 비율에 따른 타겟 세포 살상 능력은 증가함을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로는 최대 농도인 8NP에서 85% 의 살상 능력을 보여주었다.In addition, as shown in Figure 4c, as a result of flow cytometry, it was confirmed that the pEGFR-CAR NK cell population increased in proportion to the concentration of pEGFR-CAR and nanoparticles. When CAR plasmid was delivered using MF-NPs, MF- It was confirmed that the level of CAR expression increased up to 60% depending on the NPs concentration. In addition, as shown in Figure 11, it was confirmed that the target cell killing ability increased according to the CAR expression ratio among NK cells. More specifically, it showed 85% killing ability at the maximum concentration of 8NP.
상기와 같은 결과는 나노입자의 농도에 따라 CAR 발현 정도를 조절할 수 있으며, CAR 발현 정도가 높을수록 암세포 살상 능력이 높아지므로 나노세포를 이용한 CAR NK 세포의 경우 암 세포 살상 효과가 뛰어날 것을 시사하는 것이다.The above results suggest that the level of CAR expression can be adjusted according to the concentration of the nanoparticles, and the higher the level of CAR expression is, the higher the ability to kill cancer cells, thus suggesting that CAR NK cells using nanocells have an excellent cancer cell killing effect. .
2.3.4 형질전환된 세포의 사이토카인 활성과 항종양 효과 확인2.3.4 Confirmation of cytokine activity and anti-tumor effect of transformed cells
다음으로, 본 발명자들은 EGFR-CAR의 발현이 NK 세포의 사이토카인 활성을 향상시킬 수 있는지를 조사하였다. 그 결과, 도 4d에 나타낸 바와 같이 다음으로, CAR 발현에 따른 사이토카인 활성을 조사하였다. 사이토카인 활성은 나노입자 및 pEGFR-CAR 농도에 비례하여 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이는 도 4e에서 나타낸 바와 같이 EGFR-CAR 양성 NK 세포의 백분율과 사이토카인 활성 사이에 양의 상관관계가 있음을 시사한다.Next, the present inventors investigated whether the expression of EGFR-CAR can improve the cytokine activity of NK cells. As a result, as shown in Fig. 4d, next, cytokine activity according to CAR expression was investigated. It was confirmed that cytokine activity increased in proportion to the concentration of nanoparticles and pEGFR-CAR. This suggests that there is a positive correlation between the percentage of EGFR-CAR positive NK cells and cytokine activity as shown in FIG. 4E.
마지막으로 본 발명자들은 EGFR-CAR가 발현된 NK 세포의 항 종양 활성을 분석하였다. NK 세포 프리 NOG 마우스 (NOD/Shi-scid/IL2Rγnull)를 사용하여 종양 이종 이식 모델을 생성하고, MDA-MB-231-GFP-Luc cells를 각 마우스의 유선 지방 패드에 이소성 주입하였다. 암 세포 접종 7일 후, NK 세포를 3일마다 3회 꼬리정맥을 통해 주사하였다. 그 결과, 도 4f에 나타낸 것과 같이, EGFR-CAR가 발현된 NK 세포를 주입한 경우가 종양 크기가 가장 작은 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 나노입자가 생체 내에서 MDA-MB-231 세포의 이종 이식된 종양에 대한 세포 족성을 향상시키기 위해 NK 세포를 성공적으로 형질전환 하였음을 시사하는 것이다. 또한 면역 조직 화학적 염색 결과를 통해 NK-92MI 세포의 종양 침윤 능력이 CAR 발현에 영향을 받지 않았음을 확인할 수 있었다(데이터 미도시). 결과적으로, 상기와 같은 결과들은 본 발명의 나노입자가 NK 세포에 CAR을 발현시키기 위한 도구로서 사용될 수 있음을 시사하는 것이다.Finally, the present inventors analyzed the anti-tumor activity of NK cells expressing EGFR-CAR. A tumor xenograft model was generated using NK cell-free NOG mice (NOD/Shi-scid/IL2Rγnull), and MDA-MB-231-GFP-Luc cells were ectopically injected into the mammary fat pad of each mouse. Seven days after inoculation of cancer cells, NK cells were injected through the tail vein three times every three days. As a result, as shown in FIG. 4F, it was confirmed that the tumor size was the smallest when NK cells expressing EGFR-CAR were injected. This suggests that the nanoparticles of the present invention successfully transformed NK cells in order to improve cell footing of MDA-MB-231 cells to xenografted tumors in vivo. In addition, through the immunohistochemical staining results, it was confirmed that the tumor invasion ability of NK-92MI cells was not affected by CAR expression (data not shown). As a result, the above results suggest that the nanoparticles of the present invention can be used as a tool for expressing CAR in NK cells.
실시예 3. In vivo에서 나노입자에 의해 형질전환된 NK-92MI 세포의 영상화 결과 확인Example 3. Confirmation of the imaging results of NK-92MI cells transformed with nanoparticles in vivo
3.1 영상화 방법3.1 Imaging method
본 발명의 나노입자는 자성을 가지고 있기 때문에, 근적외선(NIR) 형광 염료(예를 들어, Cy7)를 이용하면 MR 및 fluorescence imaging contrast로 동시에 영상화가 가능한 특징이 있다. 이를 이용하기 위해, 본 발명자들은 나노입자로 라벨링된 세포를 이용하여 in vivo에서 형광 이미징 기기들로 영상화하였다.Since the nanoparticles of the present invention have magnetic properties, the use of a near-infrared (NIR) fluorescent dye (eg, Cy7) allows simultaneous imaging with MR and fluorescence imaging contrast. To use this, the present inventors imaged in vivo with fluorescent imaging devices using cells labeled with nanoparticles.
보다 구체적으로, 나노입자가 처리 된 NK 세포 1×107 개를 마우스에 주입하고, 세포 주입 후 12 시간에 영상화를 수행 하였다. 형광표지 바이오이미징기기(fluorescence-labeled bioimaging instrument)를 사용하여 형광 이미징을 수행하였다. 자기공명영상(magnetic resonance imaging)은 9.4 T/160mm 동물 자기공명영상시스템을 사용하여 수행하었다. More specifically, 1×107 NK cells treated with nanoparticles were injected into mice, and imaging was performed 12 hours after cell injection. Fluorescence imaging was performed using a fluorescence-labeled bioimaging instrument. Magnetic resonance imaging was performed using a 9.4 T/160mm animal magnetic resonance imaging system.
그 결과 도 7a에 나타낸 것과 같이, 일반 NK 세포들은 형광 신호가 없었지만, 나노입자로 라벨링된 세포들은 강한 신호를 관찰할 수 있었다. As a result, as shown in FIG. 7A, normal NK cells did not have a fluorescent signal, but cells labeled with nanoparticles could observe a strong signal.
3.2 In vivo에서의 영상화 활용 가능 확인3.2 Confirmation of possible use of imaging in vivo
다음으로, 형광 라벨링된 NK세포를 in vivo에서 형광 이미징으로 추적할 수 있는지를 알아보기 위하여, 본 발명자들은 나노입자 처리된 NK 세포를 마우스에 주사해 보았다. 그 결과, 도 7b에 나타낸 것과 같이 주사에 의해 선명한 형광 신호를 관찰할 수 있었다. 도 7c에 나타낸 것과 같이, 나노입자 처리된 NK 세포 또한 그렇지 않은 NK 세포와 비교하여 내부에 나노입자가 영상화로 촬영되는 것을 확인할 수 있었으며, 마우스에 직접 주사한 경우 도 7d에서 나타낸 바와 같이 주사 부분의 추적이 가능하였다.Next, in order to find out whether fluorescence-labeled NK cells can be traced in vivo by fluorescence imaging, the present inventors injected nanoparticle-treated NK cells into mice. As a result, as shown in Fig. 7B, a clear fluorescent signal could be observed by scanning. As shown in Figure 7c, it was confirmed that the nanoparticles were imaged inside the nanoparticle-treated NK cells as well as the NK cells that were not, and when injected directly into the mouse, as shown in FIG. Tracking was possible.
상기와 같은 영상화는 세포 추적에 유리하고, 방사선 노출 없이도 근육, 인대, 뇌, 신경계 및 종양과 같은 연조직에서 고해상도 이미지를 얻을 수 있다는 장점이 있다. T2 가중 MR 영상화에서 이완 계수(r2)는 조영제의 향상에 중요한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 흥미롭게도 도 12에 나타낸 바와 같이 나노입자는 보다 약 4배 높은 r2 값을 가짐을 확인할 수 있었다. 상기와 같은 나노입자의 우수한 T2 가중 효과는 Zn+의 도펀트 효과 때문인 것으로 추정되었다. 그러나 표면 개질에 의해 본 발명 나노 입자의 표면이 변형됨에 따라 MR에서의 r2 값은 현저하게 감소하였다. 이는 복합체 형성 동안 나노입자의 콜로이드 안정성이 저하되었음을 시사한다. 나노입자 라벨링된 NK 세포는 단순 나노입자보다 더 큰 T2 가중을 나타냄을 확인할 수 있었다.Such imaging is advantageous for tracking cells and has the advantage of obtaining high-resolution images from soft tissues such as muscles, ligaments, brain, nervous system, and tumors without exposure to radiation. In T2 weighted MR imaging, the relaxation factor (r2) is known to have an important effect on the improvement of contrast medium. Interestingly, as shown in FIG. 12, it was confirmed that the nanoparticles had an r2 value that was about 4 times higher than that of FIG. The excellent T2 weighting effect of the nanoparticles as described above was estimated to be due to the dopant effect of Zn+. However, as the surface of the nanoparticles of the present invention was modified by surface modification, the r2 value in MR was remarkably decreased. This suggests that the colloidal stability of the nanoparticles was lowered during complex formation. It was confirmed that nanoparticle-labeled NK cells exhibited greater T2 weighting than simple nanoparticles.
이로 인해, 나노입자를 이용한 생체 내 추적의 타당성을 확인할 수 있었다. 결과적으로 위와 같은 세포 추적 결과를 통하여, 본 발명의 나노입자 처리된 NK 세포를 개체에 주입할 경우 나노입자가 안정적으로 머무는 시간 동안 추적이 가능함을 확인한 것이며, 생체 내 추적에 대한 활용 가능성을 시사한 것이다.For this reason, it was possible to confirm the validity of in vivo tracking using nanoparticles. As a result, through the above-described cell tracking results, it was confirmed that when the NK cells treated with the nanoparticles of the present invention are injected into an individual, tracking is possible during the time that the nanoparticles stay stable, suggesting the possibility of utilizing in vivo tracking. will be.
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Claims (19)
상기 제 1층의 상부에 코팅된 폴리도파민(Polydopamine: PDA)을 포함하는 제 2층을 포함하는 나노입자.A first layer comprising coated caffeic acid (CA); And
Nanoparticles comprising a second layer containing polydopamine (PDA) coated on the first layer.
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