KR20210043309A - Aged artificial skin, producing method of the same and screening method of anti-aging compound for skin using the same - Google Patents

Aged artificial skin, producing method of the same and screening method of anti-aging compound for skin using the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an aged artificial skin, a producing method of the same, and a screening method of an anti-aging compound for skin using the same, wherein the aged artificial skin comprises a dermal mimic layer and an epidermal mimic layer located on the dermal mimic layer, the dermal mimic layer is formed by collagen and fibroblasts, and the fibroblasts are discolored when stained with a senescence marker. The present invention is to provide the aging artificial skin which has histological/physiological properties very similar to that of actual aging skin faster and easier than existing methods.

Description

노화 인공피부, 이의 제조방법 및 이를 이용한 피부 항노화 물질 스크리닝 방법 {AGED ARTIFICIAL SKIN, PRODUCING METHOD OF THE SAME AND SCREENING METHOD OF ANTI-AGING COMPOUND FOR SKIN USING THE SAME}Aging artificial skin, its manufacturing method, and skin anti-aging substance screening method using the same {AGED ARTIFICIAL SKIN, PRODUCING METHOD OF THE SAME AND SCREENING METHOD OF ANTI-AGING COMPOUND FOR SKIN USING THE SAME}

본 기재는 노화 인공피부, 이의 제조방법 및 이를 이용한 피부 항노화 물질 스크리닝 방법에 관한 것이다. The present description relates to an aging artificial skin, a method for manufacturing the same, and a method for screening skin anti-aging substances using the same.

피부는 신체의 외부를 덮고 있는 기관으로 바깥쪽에서부터 표피, 진피 및 피하지방층의 세 개의 층으로 구성되어 있다. 표피는 중층 편평상피의 각질형성세포가 대부분을 차지하고 있다. 콜라겐 섬유와 탄력 섬유와 같은 기질 단백질로 이루어진 진피는 표피 아래에 위치하며, 진피에는 혈관, 신경, 땀샘 등이 있다. 피하지방층은 지방세포로 구성되어 있다. 피부는 상기와 같은 다양한 세포들과 구성물질들이 상호작용하여 그 형태를 유지하며 체온 조절과 외부 환경에 대한 장벽으로의 기능 등 다양한 기능을 나타낸다.The skin is an organ that covers the outside of the body and consists of three layers: the epidermis, the dermis, and the subcutaneous fat layer from the outside. The epidermis occupies most of the keratinocytes of the middle-layer squamous epithelium. The dermis, which is made of matrix proteins such as collagen fibers and elastic fibers, is located under the epidermis, and the dermis contains blood vessels, nerves, and sweat glands. The subcutaneous fat layer is composed of fat cells. Skin maintains its shape by interacting with various cells and constituents as described above, and exhibits various functions such as controlling body temperature and acting as a barrier to the external environment.

인공피부(artificial skin)는 피부세포와 피부 구성물질인 콜라겐, 엘라스틴 등을 이용하여 3차원적으로 상기와 같은 피부를 재구성한 것으로서, 살아있는 섬유아세포와 각질형성세포로 구성되어 실제 피부와 유사한 구조적, 기능적 특성을 나타내기 때문에 피부 모사체(skin equivalent 또는 reconstructed skin)라고도 불린다. 인공피부는 화상, 외상 등 손상을 입은 피부의 대체(영구생착형) 또는 재생(일시 피복형)을 위해 이용될 뿐만 아니라, 피부 생리연구, 피부 자극 평가, 피부 효능평가 등 다양한 영역에서 이용되고 있다.Artificial skin is a three-dimensional reconstruction of the above-described skin using skin cells and skin components such as collagen and elastin. It is composed of living fibroblasts and keratinocytes, and has a structural structure similar to that of real skin. It is also called skin equivalent or reconstructed skin because of its functional properties. Artificial skin is not only used for replacement (permanent engraftment type) or regeneration (temporary covering type) of damaged skin such as burns and trauma, but is also used in various areas such as skin physiology research, skin irritation evaluation, and skin efficacy evaluation. .

그러나, 인공피부는 실제피부와 달리 진피층과 표피층 간 경계면(dermal-epidermal junction; DEJ)이 평평한 구조를 가지기에, 인공피부만을 가지고 항노화 실험 등을 진행하는 데 한계가 있었다. 실제피부는 진피층과 표피층 간 경계면이 평평하지 않고 굴곡져있기 때문이다.However, unlike actual skin, artificial skin has a flat structure in which the dermal-epidermal junction (DEJ) between the dermal and epidermal layers is flat, so there is a limitation in conducting anti-aging experiments with only artificial skin. This is because the interface between the dermal layer and the epidermal layer is not flat but curved in the actual skin.

이러한 이유로 최근에는 노화된 인공피부 모델을 사용하여 항노화 물질 등을 스크리닝하려는 시도 등이 계속되고 있는데, 현재까지 보고된 노화 인공피부 모델들은 주로 노화된 피부세포들에 의존하고 있다. 이러한 인공피부 모델은 노화된 피부 세포들을 사용하여 제작되는데, 노화된 피부 세포들은 주로 노인 피부에서 채취하거나 어린 세포들은 약 30번 정도의 박복된 계대 배양을 통해 노화를 유도하여 얻어진다. 문제는 노인 피부에서 채취한 세포들은 기증자의 상태에 따라 노화 정도의 차이가 심해 균일한 품질의 노화 인공피부의 제조가 어려우며, 기증자의 피부 생검을 통해 얻어지므로 세포를 계속 생산할 수 없다는 한계를 가진다는 것이다. 또한 반복 계대 배양은 최소 3개월에서 6개월 정도의 계대 배양 기간이 필요하며, 노화 정도에 대한 인위적인 조절이 어렵다는 한계를 가진다. For this reason, in recent years, attempts to screen for anti-aging substances and the like using an aging artificial skin model have been continued, and the aging artificial skin models reported to date mainly rely on aging skin cells. These artificial skin models are produced using aged skin cells, and aged skin cells are mainly obtained from the skin of the elderly, or young cells are obtained by inducing aging through thinning passages about 30 times. The problem is that the cells collected from the elderly skin have a significant difference in the degree of aging depending on the donor's condition, making it difficult to produce an aging artificial skin of uniform quality, and it is obtained through a donor's skin biopsy, so it has a limitation that it cannot continue to produce cells. will be. In addition, repeated passage culture requires a passage culture period of at least 3 to 6 months, and has a limitation in that it is difficult to artificially control the degree of aging.

이에 본 발명자들은 진피 모사층을 구성하는 섬유아세포에 특정 물질을 처리하여 매우 단시간만에 상기 섬유아세포의 노화를 유도한 후, 이를 이용하여 인공피부를 제조함으로써, 기존 노화 인공피부 제조방법 등과 비교하여, 균일한 품질의 노화 인공피부를 빠른 시간 내에 제조하는 방법을 개발하기에 이르렀다.Therefore, the present inventors induce aging of the fibroblasts in a very short time by treating the fibroblasts constituting the dermal mimetic layer, and then manufacturing artificial skin using this, compared with the existing aging artificial skin manufacturing method. However, it has come to develop a method for producing aging artificial skin of uniform quality in a short time.

현재까지 알려진 방법만으로는 균일한 품질의 노화 인공피부를 만들기가 매우 어려웠으며, 노화 인공피부 제조에도 수개월이 소요되는 문제가 있었다. 그러나, 일 구현예에서는 섬유아세포에 특정 약물을 처리하여 이의 빠른 노화를 유도하고, 상기 노화된 섬유아세포를 이용하여 노화 인공피부를 제조함으로써, 기존 방법들보다 쉽고 빠르며서도 실제 노화 피부와 매우 유사한 조직학/생리학적 특성을 가지는 노화 인공피부를 제공하기 위한 것이다.It was very difficult to make aging artificial skin of uniform quality using only the methods known so far, and there was a problem that it took several months to manufacture aging artificial skin. However, in one embodiment, by treating fibroblasts with specific drugs to induce their rapid aging, and by using the aged fibroblasts to prepare aging artificial skin, histology is easier and faster than conventional methods and very similar to actual aging skin. /To provide aging artificial skin with physiological properties.

다른 일 구현예는 상기 노화 인공피부의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another embodiment is to provide a method of manufacturing the aging artificial skin.

또 다른 일 구현예는 상기 노화 인공피부를 이용하여 피부 항노화 물질을 스크리닝하는 방법을 제공하기 위한 것이다. Another embodiment is to provide a method of screening for skin anti-aging substances using the aging artificial skin.

일 구현예에 따르면, 진피 모사층 및 상기 진피 모사층 상에 위치한 표피 모사층을 포함하고, 상기 진피 모사층은 콜라겐 및 섬유아세포에 의해 형성되고, 상기 섬유아세포는 노화 마커로 염색 시 변색되는 노화 인공피부를 제공한다.According to one embodiment, it includes a dermal mimicking layer and an epidermal mimicking layer located on the dermal mimicking layer, wherein the dermal mimicking layer is formed by collagen and fibroblasts, and the fibroblasts are discolored when stained with an aging marker. Provide artificial skin.

상기 노화 마커는 senescence associated beta galactosidase(SA-β-gal)일 수 있다.The aging marker may be senescence associated beta galactosidase (SA-β-gal).

상기 섬유아세포는 DNA 토포아이소머라제 II 억제제(DNA topoisomerase II inhibitor) 및 인슐린 유사 성장 인자 1(Insulin-like growth factor 1; IGF-1)로 처리될 수 있다.The fibroblasts may be treated with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 (IGF-1).

상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 상기 인슐린 유사 성장 인자 1와 같거나 보다 적은 농도로 처리될 수 있다.The DNA topoisomerase II inhibitor may be treated at a concentration equal to or less than the insulin-like growth factor 1.

다른 일 구현예에 다르면, 섬유아세포에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하여 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계; 상기 노화가 유도된 섬유아세포를 콜라겐과 혼합하여 진피 모사층을 형성하는 단계; 그리고 상기 진피 모사층 상에 각질형성세포를 적용한 후 배양하여 표피 모사층을 형성하는 단계를 포함하는 노화 인공피부 제조방법을 제공한다.According to another embodiment, inducing senescence of fibroblasts by treating fibroblasts with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1; Mixing the aging-induced fibroblasts with collagen to form a dermal mimetic layer; And it provides a method for manufacturing aging artificial skin comprising the step of forming an epidermal mimetic layer by applying keratinocytes on the dermal mimetic layer and then culturing it.

상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 상기 인슐린 유사 성장 인자 1와 같거나 보다 적은 농도로 처리될 수 있다.The DNA topoisomerase II inhibitor may be treated at a concentration equal to or less than the insulin-like growth factor 1.

상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1은 1:1 내지 1:20의 농도비로 상기 섬유아세포에 처리될 수 있다.The DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 may be treated on the fibroblasts at a concentration ratio of 1:1 to 1:20.

상기 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계는 섬유아세포에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 3일 내지 10일 동안 처리하는 단계일 수 있다.The step of inducing senescence of fibroblasts may be a step of treating fibroblasts with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 for 3 to 10 days.

상기 진피 모사층 형성 후 상기 표피 모사층 형성 전에, 상기 진피 모사층을 섬유아세포 배양배지에서 배양하여 안정화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.After the dermal mimetic layer is formed and before the epidermal mimic layer is formed, the step of stabilizing the dermal mimetic layer by culturing in a fibroblast culture medium may be further included.

또 다른 일 구현예에 따르면, 섬유아세포를 콜라겐과 혼합하여 진피 모사층을 형성하는 단계; 상기 진피 모사층에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하여 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계; 그리고 상기 진피 모사층 상에 각질형성세포를 적용한 후 배양하여 표피 모사층을 형성하는 단계를 포함하는 노화 인공피부 제조방법을 제공한다.According to another embodiment, the step of forming a dermal mimicking layer by mixing fibroblasts with collagen; Inducing senescence of fibroblasts by treating the dermal mimetic layer with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1; And it provides a method for manufacturing aging artificial skin comprising the step of forming an epidermal mimetic layer by applying keratinocytes on the dermal mimetic layer and then culturing it.

상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 상기 인슐린 유사 성장 인자 1와 같거나 보다 적은 농도로 처리될 수 있다.The DNA topoisomerase II inhibitor may be treated at a concentration equal to or less than the insulin-like growth factor 1.

상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1은 1:1 내지 1:20의 농도비로 상기 섬유아세포에 처리될 수 있다.The DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 may be treated on the fibroblasts at a concentration ratio of 1:1 to 1:20.

상기 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계는 섬유아세포에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 3일 내지 10일 동안 처리하는 단계일 수 있다.The step of inducing senescence of fibroblasts may be a step of treating fibroblasts with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 for 3 to 10 days.

또 다른 일 구현예는 피부 항노화 물질의 스크리닝 방법으로서, 상기 인공피부 또는 상기 인공피부의 제조방법에 따라 제조된 인공피부에 상기 피부 항노화 물질을 적용하는 단계, 그리고 상기 피부 항노화 물질이 적용된 인공피부의 진피 모사층 두께와 상기 피부 항노화 물질이 적용되지 않은 인공피부의 진피 모사층 두께를 비교하는 단계를 포함하는 피부 항노화 물질의 스크리닝 방법을 제공한다.Another embodiment is a method for screening skin anti-aging substances, the step of applying the skin anti-aging substance to the artificial skin or artificial skin manufactured according to the manufacturing method of the artificial skin, and the skin anti-aging substance is applied It provides a method for screening a skin anti-aging substance comprising comparing the thickness of the dermal replica layer of artificial skin with the thickness of the dermal replica layer of artificial skin to which the skin anti-aging substance is not applied.

일 구현예에 따르면 실제 노화 피부와 가장 유사한 구조 및 성상을 가지는 노화 인공피부를 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 피부 항노화 물질을 용이하게 스크리닝할 수 있다.According to an embodiment, an aging artificial skin having a structure and properties most similar to that of actual aging skin can be manufactured, and skin anti-aging substances can be easily screened using this.

도 1은 피부가 노화 과정 및 피부의 항노화 과정 진행 시 피부의 진피층을 구성하는 섬유아세포 및 콜라겐의 모양 변화를 나타낸 모식도이다.
도 2는 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하지 않은 인공피부 사진(좌) 및 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리한 노화 인공피부 사진(우)이다.
도 3은 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하지 않은 인공피부의 단면으로서 H&E 조직 염색한 후의 현미경 사진(좌), DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리한 노화 인공피부의 단면으로서 H&E 조직 염색한 후의 현미경 사진(중) 및 피부 항노화 물질로 상기 노화 인공피부를 처리한 인공피부의 단면으로서 H&E 조직 염색한 후의 현미경 사진(우)이다.
도 4는 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하지 않은 인공피부의 단면으로서 콜라겐을 염색한 후의 현미경 사진(좌), DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리한 노화 인공피부의 단면으로서 콜라겐을 염색한 후의 현미경 사진(중) 및 피부 항노화 물질로 상기 노화 인공피부를 처리한 인공피부의 단면으로서 콜라겐을 염색한 후의 현미경 사진(우)이다.
도 5는 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하지 않은 인공피부의 프로-콜라겐 발현량을 나타낸 그래프(좌), DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리한 노화 인공피부의 프로-콜라겐 발현량을 나타낸 그래프(중) 및 피부 항노화 물질로 상기 노화 인공피부를 처리한 인공피부의 프로-콜라겐 발현량을 나타낸 그래프(우)이다.
도 6은 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리한 노화 인공피부 내 섬유아세포가 노화 마커(SA-β-gal)에 의해 푸른색으로 염색된 것을 찍은 사진(좌) 및 DNA 토포아이소머라제 II 억제제만으로 처리한 인공피부 내 섬유아세포가 노화 마커(SA-β-gal)에 의해 푸른색으로 염색되지 않은 것을 찍은 사진(우)이다.
도 7은 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리한 노화 인공피부에서 노화 마커(SA-β-gal)에 양성 반응을 보이는 섬유아세포의 수를 나타낸 그래프(좌) 및 DNA 토포아이소머라제 II 억제제만으로 처리한 인공피부에서 노화 마커(SA-β-gal)에 양성 반응을 보이는 섬유아세포의 수를 나타낸 그래프(우)이다.
1 is a schematic diagram showing changes in the shape of fibroblasts and collagen constituting the dermal layer of the skin during the aging process and the anti-aging process of the skin.
Figure 2 is a photograph of artificial skin not treated with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 (left) and a photograph of an aging artificial skin treated with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 (right). to be.
3 is a cross-section of artificial skin not treated with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1, showing a micrograph after H&E tissue staining (left), a DNA topoisomerase II inhibitor, and an insulin-like growth factor 1. A cross-section of the treated aging artificial skin is a microscopic photograph after H&E tissue staining (middle) and a cross-section of the artificial skin treated with the aging artificial skin with a skin anti-aging substance after H&E tissue staining (right).
Figure 4 is a cross-section of artificial skin not treated with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1, showing a micrograph (left) after staining with collagen, a DNA topoisomerase II inhibitor, and an insulin-like growth factor 1. A cross-section of the treated aging artificial skin is a photomicrograph after staining of collagen (middle), and a cross-section of the artificial skin treated with the aging artificial skin with a skin anti-aging substance is a photomicrograph after staining of collagen (right).
Figure 5 is a graph showing the expression level of pro-collagen in artificial skin not treated with DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 (left), DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 are treated A graph showing the expression level of pro-collagen in an aging artificial skin (middle) and a graph showing the expression level of pro-collagen in an artificial skin treated with the aging artificial skin with a skin anti-aging substance (right).
FIG. 6 is a photograph (left) and DNA in which fibroblasts in aging artificial skin treated with DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 were stained blue by an aging marker (SA-β-gal). This is a picture of fibroblasts in artificial skin treated with only topoisomerase II inhibitors not stained blue by an aging marker (SA-β-gal) (right).
7 is a graph showing the number of fibroblasts positive for aging marker (SA-β-gal) in aging artificial skin treated with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 (left) and DNA topo This is a graph showing the number of fibroblasts positive for the aging marker (SA-β-gal) in artificial skin treated with isomerase II inhibitor alone (right).

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 명세서에서 "인공피부(artificial skin)"라 함은 피부세포와 피부 구성물질인 콜라겐 등을 이용하여 3차원적으로 피부를 재구성한 것을 의미하며, 실제 피부와 유사한 구조적, 기능적 특성을 나타내는 고분자 복합체라면 모두 포함하는 최광의의 의미이다.In the present specification, the term "artificial skin" refers to a three-dimensional reconstruction of skin using skin cells and collagen, which is a skin material, and a polymer composite that exhibits structural and functional properties similar to those of actual skin. This is the broadest meaning that includes all ramen noodles.

본 명세서에서 "피부 노화"라 함은 진피층 및 표피층으로 이루어진 피부에서, 상기 진피층을 구성하는 섬유아세포와 콜라겐이 모두 손상된 상태를 의미한다.In the present specification, "skin aging" refers to a state in which both fibroblasts and collagen constituting the dermal layer are damaged in the skin composed of the dermal layer and the epidermal layer.

본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the present specification, when a portion such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another portion, this includes not only the case where the other portion is “directly above”, but also the case where there is another portion in the middle. Conversely, when one part is "directly above" another part, it means that there is no other part in the middle.

이하 일 구현예에 따른 노화 인공피부에 관하여 설명한다.Hereinafter, an aging artificial skin according to an embodiment will be described.

일 구현예에 따른 노화 인공피부는 진피 모사층 및 상기 진피 모사층 상에 위치한 표피 모사층을 포함하고, 상기 진피 모사층은 콜라겐 및 섬유아세포에 의해 형성되고, 상기 섬유아세포는 노화 마커로 염색 시 변색된다.The aging artificial skin according to an embodiment includes a dermal mimicking layer and an epidermal mimicking layer located on the dermal mimicking layer, wherein the dermal mimicking layer is formed by collagen and fibroblasts, and the fibroblasts are stained with aging markers. Discoloration.

사람의 피부는 진피층과 상기 진피층 위의 표피층으로 이루어지는데, 진피(dermis)는 연결 조직으로 이루어진 표피 밑의 피부 층으로, 완충작용을 하여 신체를 압력과 장력(stress and strain)으로부터 보호한다. 진피는 기저막(basement membrane)을 통해 표피와 단단히 연결되어 있다. 진피는 그 구조에 내재해 있는 혈관, 신경 등의 다양한 부속물들을 지지해주는 기질을 공급한다. Human skin consists of a dermal layer and an epidermal layer above the dermis layer, and the dermis is a skin layer under the epidermis made of connective tissue, and acts as a buffer to protect the body from stress and strain. The dermis is tightly connected to the epidermis through a basement membrane. The dermis provides a substrate that supports various appendages such as blood vessels and nerves that are inherent in its structure.

상기 진피 모사층은 실제 피부와의 인체 상관성의 관점에서 섬유아세포 및 콜라겐을 혼합한 재료를 사용하여 형성된다. 상기 진피 모사층은 2층 이상으로 구성할 수 있으며, 예컨대 포함할 수 있으며, 콜라겐을 함유하는 제1 진피 모사층 및 섬유아세포를 함유하는 제2 진피 모사층으로 나누어 구성할 수도 있고, 상기 콜라겐과 섬유아세포를 포함하는 하나의 진피 모사층으로 구성될 수도 있다. 상기 진피 모사층이 제1 진피 모사층과 제2 진피 모사층으로 나누어질 경우 인공피부의 진피 수축 현상을 더 완화할 수 있으나, 진피 모사층을 구성하는 층의 개수가 일 구현예에 따른 노화 인공피부의 품질에는 큰 영향을 미치지 않을 수 있다.The dermal mimicking layer is formed using a mixture of fibroblasts and collagen from the viewpoint of human body correlation with actual skin. The dermal mimetic layer may consist of two or more layers, for example, and may be divided into a first dermal mimetic layer containing collagen and a second dermal mimetic layer containing fibroblasts, and the collagen and It may also consist of a single dermal mimetic layer containing fibroblasts. When the dermal replica layer is divided into a first dermal replica layer and a second dermal replica layer, it is possible to further alleviate the dermal contraction phenomenon of artificial skin, but the number of layers constituting the dermal replica layer is artificial aging according to one embodiment. It may not have a significant effect on the quality of the skin.

현재 시중에서 유통되고 있는 인공피부는 대부분이 노화되기 전의 인체의 피부를 모사한 인공피부이기에, 이러한 인공피부를 가지고서는 피부 항노화 물질 등을 스크리닝하는 것이 사실 상 불가능하며, 따라서 임상실험 등이 의존하는 수 밖에 없고, 이로 인한 시간과 비용 측면에서 너무나도 많은 손실이 발생하고 있다.Since most of the artificial skin in the market today is artificial skin that mimics the skin of the human body before aging, it is practically impossible to screen for skin anti-aging substances with such artificial skin. Therefore, clinical trials, etc. are relied upon. There is no choice but to do, and there is too much loss in terms of time and cost.

이러한 문제점에 착안하여 노인으로부터 자발적으로 (생검 등을 통해) 피부를 기증받거나 젊은 세포를 수십번 반복 계대 배양하여 노화 세포를 얻어 이로부터 인공피부를 제조하기도 하는데, 기증받은 노인의 피부는 각각 그 특성이 너무 상이하여 균일한 품질 생산이 불가능하며, 수십번의 반복 계대 배양에는 수개월의 시간이 소요되기에 너무 비생산적, 비경제적이다.In light of this problem, the elderly donate skin voluntarily (via biopsy, etc.) or young cells are repeatedly passaged dozens of times to obtain senescent cells and artificial skin from them. These are so different that uniform quality production is impossible, and it is too unproductive and uneconomical because it takes several months for dozens of repeated passages.

이에 새로운 방법으로, 즉 진피층을 구성하는 일 구성요소인 콜라겐을 당화시켜 노화 인공피부를 제조하려는 시도가 있었는데, 콜라겐을 당화시키는 데만 해도 1개월 이상의 시간이 소요되며, 콜라겐의 당화를 통해 제조된 노화 인공피부 자체가 실제 인체의 노화된 피부와는 차이가 있어, 정확한 피부 항노화 물질 등을 스크리닝하기 어렵다. 구체적으로, 피부의 노화 현상은 진피층을 구성하는 콜라겐의 노화에 의해 이루어지기 보다는, 진피층을 구성하는 섬유아세포의 노화로 인해 상기 섬유아세포의 모양 변화(팽팽한 세포가 수축되어 쭈글쭈글한 모양의 세포로 변화)가 일어나고, 이로 인해 섬유아세포와 콜라겐 간 접합력이 저하되면서 섬유아세포에 결합되어 있던 콜라겐이 떨어져나가면서 콜라겐 또한 노화가 진행된다고 볼 수 있는데, 섬유아세포의 노화없이 이에 연결된 콜라겐만을 당화시키게 되면 콜라겐 일부가 섬유아세포로부터 탈락될 수는 있어도 섬유아세포 자체는 노화가 진행되지 않기 때문에, 당화된 콜라겐을 이용하여 제조된 인공피부는 노화된 실제 피부를 모사한다고 보기는 매우 어렵다.(도 1 참조)Accordingly, there have been attempts to manufacture aging artificial skin with a new method, that is, by saccharifying collagen, a component of the dermal layer, but it takes more than 1 month to saccharify collagen, and aging produced through saccharification of collagen. Since artificial skin itself is different from the actual aging skin of the human body, it is difficult to screen for accurate skin anti-aging substances. Specifically, the aging phenomenon of the skin is not caused by the aging of the collagen constituting the dermal layer, but rather changes in the shape of the fibroblasts due to the aging of the fibroblasts constituting the dermal layer (tight cells contract to form wrinkled cells. Change) occurs, and as the adhesion between fibroblasts and collagen decreases, collagen bound to fibroblasts is removed, and collagen also undergoes aging.If only the collagen linked thereto without aging of fibroblasts is glycosylated, collagen Although some may be eliminated from fibroblasts, since fibroblasts themselves do not undergo aging, it is very difficult to say that artificial skin manufactured using glycated collagen mimics actual aging skin (see Fig. 1).

최근에는 미토신 처리를 통해 인공피부를 제조하는 방법이 소개되기도 하였다. 구체적으로, 섬유아세포의 성장을 인위적으로 멈춘 후, 성장이 멈춘 섬유아세포를 이용하여 인공피부를 제조하는데, 콜라겐이 아닌 섬유아세포를 이용하여 노화 인공피부를 제조하였다는 점에서는 매우 진일보된 것이기는 하나, 피부 노화라 함은 세포의 성장이 단순히 멈춰있는 것이 아니라, 시간에 따라 계속하여 진행되는 퇴화 현상에 의해 발생되는 것인 바, 이 또한 노화된 실제 피부를 모사한다고 보기는 매우 어렵다. 단순히 성장을 인위적으로 정지시킨 세포를 사용할 경우, 특정 조건 하에서 성장이 정지된 세포가 다시 성장을 할 수도 있으며, 세포 성장이 단순 정지했다는 사건만을 가지고 이를 노화라고 보기는 어렵기 때문이다.Recently, a method of manufacturing artificial skin through mitocin treatment has been introduced. Specifically, after artificially stopping the growth of fibroblasts, artificial skin is manufactured using fibroblasts that have stopped growing, although it is a very advanced step in that aging artificial skin is manufactured using fibroblasts rather than collagen. , Skin aging is not simply stopped by the growth of cells, but is caused by degeneration that continues over time, and it is very difficult to say that this also mimics the actual aging skin. This is because, when cells that have simply stopped growth artificially are used, cells that have stopped growing under certain conditions may grow again, and it is difficult to regard this as aging only with the event that cell growth has simply stopped.

이렇듯 실제 노화 피부와 매우 유사한 노화 인공피부를 제조한다는 것은 어려우며, 따라서 현재까지도 실제 노화 피부에 가장 가까운 인공피부의 개발이 실현되고 있지 못하고 있다.As such, it is difficult to manufacture aging artificial skin that is very similar to actual aging skin, and therefore, the development of artificial skin closest to actual aging skin has not been realized until now.

이에 본 발명자들은, 노화된 섬유아세포를 이용하여 인공피부를 제조할 경우, 실제 노화 피부에 가장 가까운 인공피부의 제조가 가능할 것으로 보고, 오랜 연구 끝에, 섬유아세포에 특정 약물을 처리함으로써 단순히 섬유아세포의 성장을 정지시키는 것이 아니라, 스스로 단시간 내에 노화가 되도록 유도된 섬유아세포를 이용함으로써, 실제 노화된 피부와 매우 유사한 노화 인공피부를 제조하기에 이르렀다.Therefore, the present inventors believe that when manufacturing artificial skin using aged fibroblasts, it is possible to manufacture artificial skin closest to actual aged skin. After a long study, the fibroblasts are simply treated with specific drugs. By using fibroblasts induced to age within a short period of time, rather than stopping growth, aging artificial skin very similar to actual aging skin has been produced.

일 구현예에 따른 노화 인공피부는 진피 모사층 및 상기 진피 모사층 상에 위치한 표피 모사층을 포함하고, 상기 진피 모사층은 콜라겐 및 섬유아세포에 의해 형성되는데, 상기 섬유아세포는 스스로 단시간 내에, 예컨대 약 3일 내지 10일, 예컨대 약 일주일 내에 노화가 되도록 유도된 섬유아세포이기에, 노화 마커로 염색 시 섬유아세포가 푸른색으로 변색된다. 예컨대, 종래 노화 인공피부는 모두, 상기와 같이 단신간 내에 노화가 되도록 유도된 섬유아세포를 이용하고 있지 않기에, 노화 마커로 염색하더라도 섬유아세포가 푸른색으로 염색되지 않으며, 이는 일 구현예에 따른 노화 인공피부와 종래 노화 인공피부를 구분하는 하나의 커다란 차이점이 될 수 있다.The aging artificial skin according to one embodiment includes a dermal mimetic layer and an epidermal mimetic layer located on the dermal mimetic layer, and the dermal mimetic layer is formed by collagen and fibroblasts, the fibroblasts themselves within a short time, for example Since they are fibroblasts induced to become aging within about 3 to 10 days, such as about a week, the fibroblasts turn blue when stained with an aging marker. For example, since all conventional aging artificial skin does not use fibroblasts induced to become aging within the short-term as described above, fibroblasts are not stained blue even when stained with an aging marker, which is according to one embodiment. It can be one big difference between aging artificial skin and conventional aging artificial skin.

예컨대, 상기 노화 마커는 senescence associated beta galactosidase(SA-β-gal)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 노화 마커는 senescence associated beta galactosidase(SA-β-gal)일 수 있다.For example, the aging marker may include senescence associated beta galactosidase (SA-β-gal). For example, the aging marker may be senescence associated beta galactosidase (SA-β-gal).

상기 섬유아세포는 DNA 토포아이소머라제 II 억제제(DNA topoisomerase II inhibitor) 및 인슐린 유사 성장 인자 1(Insulin-like growth factor 1; IGF-1)로 처리될 수 있다. 상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제의 경우 섬유아세포의 성장을 억제하는 역할을 수행하나 섬유아세포의 노화를 유도하지는 못한다는 측면에서 이를 단독으로 사용하는 데 한계가 있으며, 상기 인슐린 유사 성장 인자 1은 섬유아세포의 노화를 유도하기는 하나, 이를 단독 사용 시 노화된 섬유아세포가 콜라겐과 함께 진피 모사층을 잘 형성하지 못하거나, 함께 사용된 콜라겐의 회복 자체를 불가하게 만드는 등의 한계가 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 노화 인공피부의 진피 모사층을 구성하는 일 구성요소인 섬유아세포는 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 모두 사용하여 처리된 것일 수 있다. 상기 2가지 물질(DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1)을 동시에 섬유아세포에 처리하면 약 일주일 내에 섬유아세포의 노화를 유도시킬 수 있으며, 콜라겐과의 상용성도 우수하여 진피 모사층 형성에도 아무런 문제가 없으며, 제조된 노화 인공피부에 피부 항노화 물질을 처리할 경우, 노화 인공피부 내 콜라겐 발현량이 증가하게 되어, 피부 항노화 물질의 스크리닝에도 적합할 수 있다.The fibroblasts may be treated with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 (IGF-1). In the case of the DNA topoisomerase II inhibitor, it plays a role of inhibiting the growth of fibroblasts, but there is a limitation in using it alone in that it cannot induce aging of fibroblasts, and the insulin-like growth factor 1 is a fiber Although it induces aging of blast cells, when used alone, the aged fibroblasts do not form a dermal mimicking layer well together with collagen, or they make it impossible to recover the collagen used together. Accordingly, fibroblasts, which are components of the dermal mimetic layer of aging artificial skin according to an embodiment, may be treated using both a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1. Simultaneous treatment of the above two substances (DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1) on fibroblasts can induce aging of fibroblasts within about a week, and has excellent compatibility with collagen to form a dermal mimetic layer. There is no problem with the skin, and when the produced artificial skin is treated with a skin anti-aging substance, the amount of collagen expression in the aging artificial skin increases, and thus it may be suitable for screening of skin anti-aging substances.

예컨대, 상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 상기 인슐린 유사 성장 인자 1와 같거나 보다 적은 농도로 처리될 수 있다. 상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 상기 인슐린 유사 성장 인자 1보다 많은 농도로 처리될 경우, DNA 토포아이소머라제 II 억제제의 상대 농도가 지나치게 높아짐과 동시에 인슐린 유사 성장 인자 1의 상대 농도가 지나치게 낮아져 섬유아세포의 노화 유도가 아닌, 섬유아세포의 사멸을 유도하게 되어 바람직하지 않을 수 있다. 예컨대, 상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 100ng/ml 이하의 농도로 처리될 수 있으며, 동시에 상기 인슐린 유사 성장 인자 1은 100ng/ml 이상의 농도로 처리될 수 있다. 예컨대, 상기 농도 함량 범위 내에서, 상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1은 1:1 내지 1:20의 농도비로 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the DNA topoisomerase II inhibitor may be treated at a concentration equal to or less than the insulin-like growth factor 1. When the DNA topoisomerase II inhibitor is treated at a higher concentration than the insulin-like growth factor 1, the relative concentration of the DNA topoisomerase II inhibitor is too high and the relative concentration of the insulin-like growth factor 1 is too low. It may not be desirable because it induces death of fibroblasts rather than induction of senescence of blast cells. For example, the DNA topoisomerase II inhibitor may be treated at a concentration of 100 ng/ml or less, and at the same time, the insulin-like growth factor 1 may be treated at a concentration of 100 ng/ml or more. For example, within the concentration range, the DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 may be used in a concentration ratio of 1:1 to 1:20, but are not limited thereto.

예컨대, 상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제로는 etoposide (VP-16), teniposide, daunorubicin, mitoxantrone, amsacrine, ellipticines, aurintricarboxylic acid, HU-331, quinolone, doxorubicin, EGCG, genistein, quercetin, resveratrol 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.For example, etoposide (VP-16), teniposide, daunorubicin, mitoxantrone, amsacrine, ellipticines, aurintricarboxylic acid, HU-331, quinolone, doxorubicin, EGCG, genistein, quercetin, resveratrol, etc. are used as the DNA topoisomerase II inhibitor. However, it is not necessarily limited thereto.

상기 진피 모사층은 상기 섬유아세포와 함께 콜라겐을 더 함유하는데, 상기 콜라겐은 소 기원, 레트 꼬리로부터 또는 어류로부터, 또는 천연 콜라겐 또는 유전 공학에 의해 생성된 콜라겐 중 임의의 다른 기원의 콜라겐일 수 있고, 이는 섬유아세포의 존재 하에서 수축할 수 있다. The dermal mimetic layer further contains collagen together with the fibroblasts, the collagen may be a collagen of any other origin among bovine origin, rat tail or fish, or natural collagen or collagen produced by genetic engineering, , It can contract in the presence of fibroblasts.

상기 진피 모사층은 상기 섬유아세포 및 콜라겐 외에도, 엘라스틴(Elastin), 키토산(Chitosan), 글리코사미노글루칸(GAGs; glycosaminoglycans), 히알루론산(HA; hyaluronic acid)과 같은 진피를 구성하는 세포외기질(extracellular matrix)을 더 함유할 수 있다.In addition to the fibroblasts and collagen, the dermal mimetic layer is an extracellular matrix constituting the dermis such as elastin, chitosan, glycosaminoglycans (GAGs), and hyaluronic acid (HA). extracellular matrix).

상기 진피 모사층의 두께는 일반적으로 약 0.05 cm 이상, 예컨대 약 0.05 내지 2 cm 이지만, 일 구현예에 따른 인공피부의 유리한 특성에 손상을 주지 않는 한 증가 또는 감소될 수 있다.The thickness of the dermal mimicking layer is generally about 0.05 cm or more, such as about 0.05 to 2 cm, but may be increased or decreased as long as the advantageous properties of the artificial skin according to one embodiment are not impaired.

다른 일 구현예는 섬유아세포에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하여 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계; 상기 노화가 유도된 섬유아세포를 콜라겐과 혼합하여 진피 모사층을 형성하는 단계; 그리고 상기 진피 모사층 상에 각질형성세포를 적용한 후 배양하여 표피 모사층을 형성하는 단계를 포함하는 노화 인공피부 제조방법을 제공한다. In another embodiment, fibroblasts are treated with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 to induce senescence of fibroblasts; Mixing the aging-induced fibroblasts with collagen to form a dermal mimetic layer; And it provides a method for manufacturing aging artificial skin comprising the step of forming an epidermal mimetic layer by applying keratinocytes on the dermal mimetic layer and then culturing it.

상기 섬유아세포의 노화를 유도하기 위해서는 전술한 것처럼 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리해야 하며, 이때 상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 상기 인슐린 유사 성장 인자 1보다 적은 농도로 처리, 예컨대 상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1은 1:2 내지 1:20의 농도비, 예컨대 1:10의 농도비로 상기 섬유아세포에 처리될 수 있다.In order to induce aging of the fibroblasts, DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 must be treated as described above, and the DNA topoisomerase II inhibitor is at a concentration less than that of the insulin-like growth factor 1. Treatment, for example, the DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 may be treated on the fibroblasts at a concentration ratio of 1:2 to 1:20, such as a concentration ratio of 1:10.

예컨대, 상기 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계는 섬유아세포에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 약 3일 내지 10일, 예컨대 약 일주일 동안 처리하는 단계일 수 있다.For example, the step of inducing senescence of fibroblasts may be a step of treating fibroblasts with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 for about 3 to 10 days, such as about a week.

일 구현예에 따른 노화 인공피부 제조방법은 상기 진피 모사층 형성 후 상기 표피 모사층 형성 전에, 상기 진피 모사층을 섬유아세포 배양배지에서 배양하여 안정화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing aging artificial skin according to an embodiment may further include stabilizing the dermal mimetic layer by culturing the dermal mimetic layer in a fibroblast culture medium after the dermal mimetic layer is formed and before the epidermal mimetic layer is formed.

또 다른 일 구현예에 따른 노화 인공피부 제조방법은, 섬유아세포를 콜라겐과 혼합하여 진피 모사층을 형성하는 단계; 상기 진피 모사층에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하여 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계; 그리고 상기 진피 모사층 상에 각질형성세포를 적용한 후 배양하여 표피 모사층을 형성하는 단계를 포함할 수 도 있다. 노화 유도되지 않은 섬유아세포를 콜라겐과 혼합하여 진피 모사층을 형성한 후 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하여도 상기 약물들(DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자)의 특성 상 섬유아세포만 선택적으로 노화가 유도되기 때문이다.A method for manufacturing aging artificial skin according to another embodiment includes the steps of forming a dermal mimicking layer by mixing fibroblasts with collagen; Inducing senescence of fibroblasts by treating the dermal mimetic layer with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1; And it may include the step of forming an epidermal mimetic layer by culturing after applying keratinocytes on the dermal mimetic layer. The above drugs (DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1) are treated even after forming a dermal mimetic layer by mixing fibroblasts that are not aging-inducing with collagen, and then treatment with DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1. Factor) selectively induces aging in fibroblasts.

구체적으로, 또 다른 일 구현예에 따른 노화 인공피부 제조방법은, 섬유아세포를 콜라겐과 혼합하여 진피 모사층을 형성하는 단계; 상기 진피 모사층에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 약 3일 내지 10일, 예컨대 약 일주일 동안 처리하여 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계; 그리고 상기 진피 모사층 상에 각질형성세포를 적용한 후 배양하여 표피 모사층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, a method for manufacturing aging artificial skin according to another embodiment includes the steps of forming a dermal mimicking layer by mixing fibroblasts with collagen; Inducing senescence of fibroblasts by treating the dermal mimetic layer with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 for about 3 to 10 days, such as about a week; And it may include the step of forming an epidermal mimetic layer by culturing after applying keratinocytes on the dermal mimetic layer.

상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1에 대한 내용은 전술한 바와 같다.The contents of the DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 are as described above.

진피 모사층이 형성되면 그 위에 각질형성세포를 적용한 후 배양하는 단계를 거친다.When the dermal mimetic layer is formed, keratinocytes are applied thereon and then cultured.

각질형성세포(keratinocyte)는 표피 모사층 세포의 약 80% 내지 90%를 구성하며 표피 모사층의 가장 깊은 층인 기저층에서의 유사분열을 통해 형성된 후 피부 표면을 향해 상층으로 올라온다.Keratinocytes constitute about 80% to 90% of cells in the epidermal mitral layer, and are formed through mitosis in the basal layer, the deepest layer of the epidermal mitral layer, and then rise to the upper layer toward the skin surface.

각질형성세포를 적용한 후 배양하는 단계는 인공피부의 표피 모사층을 형성하기 위한 첫번째 단계로서, 여기서 사용되는 각질형성세포는 예컨대 인간으로부터 유래한 각질형성세포일 수 있다. 상기 각질형성세포는 현재 상용화되어 사용되는 어떠한 각질세포라도 사용될 수 있으며, 인간으로부터 직접 분리 또는 분리된 후 배양된 각질형성세포뿐만 아니라 다른 세포로부터 유도된 각질형성세포도 사용 가능하다. 상업적으로 입수 가능한 인간 각질형성세포로는 Lonza 에서 제공하는 NHEK-Neo, Pooled(Neonatal Normal Human Epidermal Keratinocytes, Pooled: 제품번호 00192906, 조직 취득 번호 P867, 백인들), NHEK-Neo(제품번호 00192907, 조직 취득 번호: 20647, 백인), NHEK-Adult(제품번호 00192627, 조직 취득 번호: 21155, 백인), NHEK-Neo(제품번호 00192907, 조직 취득 번호: 18080, 흑인)를 들 수 있다. 그리고 Thermo Fisher에서 제공하는 HEKn (Human Epidermal keratinocytes, neonatal: 제품번호 C0015C, 조직 취득 번호 1781129, 백인), HEKn(제품번호 C0015C, 조직 취득 번호 1803827, 흑인)을 들 수 있다. 각질형성세포가 기저막(base membrane)에 붙어서 증식하는 성질을 유지하기 위해서, 디쉬는 0.1~0.2% 젤라틴 혹은 0.1~0.2 mg/ml 콜라겐 타입 IV으로 코팅해서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 세포는 35~37℃, 5~10% CO2 인큐베이터에서 배양될 수 있으며 약 70~80%의 밀도가 되었을 때 계대 배양을 할 수 있다. The step of culturing after applying keratinocytes is a first step for forming an epidermal mimetic layer of artificial skin, and the keratinocytes used herein may be, for example, keratinocytes derived from humans. As the keratinocytes, any keratinocytes currently commercially used may be used, and keratinocytes derived from other cells as well as keratinocytes cultured after being isolated or isolated directly from humans may be used. Commercially available human keratinocytes include NHEK-Neo, Pooled (Neonatal Normal Human Epidermal Keratinocytes, Pooled: Product No. 00192906, Tissue Acquisition No. P867, Whites), NHEK-Neo (Product No. 00192907, Tissue) provided by Lonza. Acquisition number: 20647, white), NHEK-Adult (product number 00192627, tissue acquisition number: 21155, white), NHEK-Neo (product number 00192907, tissue acquisition number: 18080, black). And HEKn (Human Epidermal keratinocytes, neonatal: product number C0015C, tissue acquisition number 1781129, white) and HEKn (model number C0015C, tissue acquisition number 1803827, black) provided by Thermo Fisher can be mentioned. In order to maintain the property of keratinocytes attached to the base membrane and proliferate, the dish is preferably coated with 0.1 to 0.2% gelatin or 0.1 to 0.2 mg/ml collagen type IV. The cells can be cultured in an incubator at 35-37° C., 5-10% CO 2 , and can be subcultured at a density of about 70-80%.

상기 각질형성세포는 예컨대 시딩(seeding)에 의해 상기 진피 모사층 위에 적용될 수 있으며, 배양 기간은 예컨대 1일 내지 4일, 1일 내지 3일, 또는 1일 내지 2일일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The keratinocytes may be applied on the dermal mimicking layer by, for example, seeding, and the culture period may be, for example, 1 to 4 days, 1 to 3 days, or 1 to 2 days, but is limited thereto. It is not.

상기 각질형성세포의 적용 및 배양 단계를 거친 후 각질형성세포 배지에서 배양하는 단계을 거칠 수 있다.After applying and culturing the keratinocytes, culturing in a keratinocyte medium may be performed.

여기서, "각질형성세포 배지"는 인간의 각질형성세포를 배양하기 위한 배지를 의미하며, 이는 당업계에 공지된 어떤 배지라도 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 각질형성세포 배지는 소 뇌하수체 추출물(Bovine Pitutary Extract, BPE), 인간의 상피성장인자(human epidermal growth factor, hEGF), 소의 인슐린(bovine Insulin), 하이드로코티손(Hydrocortisone), 및 젠타마이신 및 암포테리신-B(GA-1000 (Gentamicin, Amphotericin-B))을 포함하는 배지일 수 있다. 또한, 상기 성분에 에피네프린(Epinephrine) 및 트랜스페린(Transferrin)이 더 포함된 배지일 수도 있다. 상기 배지의 상업적 입수 가능한 예로서 CnT-3D-PR (CellnTEC사)를 들 수 있다. Here, "keratinocyte medium" means a medium for culturing human keratinocytes, and any medium known in the art may be used. For example, the keratinocyte medium is Bovine Pitutary Extract (BPE), human epidermal growth factor (hEGF), bovine insulin, hydrocortisone, and gentamicin and It may be a medium containing amphotericin-B (GA-1000 (Gentamicin, Amphotericin-B)). In addition, it may be a medium further containing epinephrine and transferrin in the component. A commercially available example of the medium is CnT-3D-PR (CellnTEC).

상기 각질형성세포 배지는 상기 진피 모사층의 아래 면에 닿도록 설치되고, 상기 각질형성세포 배지가 설치된 면의 반대 면은 공기에 노출되도록 할 수 있다. 이러한 각질형성세포 배지에서의 배양은 예컨대 3일 내지 10일, 4일 내지 10일, 5일 내지 9일, 또는 4일 내지 8일의 기간 동안 진행될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The keratinocyte medium may be installed to contact the lower surface of the dermal mimicking layer, and the opposite surface of the surface on which the keratinocyte medium is installed may be exposed to air. The cultivation in such keratinocyte medium may be performed for, for example, 3 to 10 days, 4 to 10 days, 5 to 9 days, or 4 to 8 days, but is not limited thereto.

전술한 단계를 거침에 따라 진피 모사층 위에 표피 모사층이 형성된 노화 인공피부를 제조할 수 있다.By passing through the above-described steps, it is possible to manufacture an aging artificial skin in which an epidermal replica layer is formed on the dermal replica layer.

또 다른 일 구현예는, 피부 항노화 물질의 스크리닝 방법으로서, 상기 노화 인공피부 또는 상기 노화 인공피부의 제조방법에 따라 제조된 노화 인공피부에 상기 피부 항노화 물질을 적용하는 단계, 그리고 상기 피부 항노화 물질이 적용된 노화 인공피부의 진피 모사층과 상기 피부 항노화 물질이 적용되지 않은 노화 인공피부의 진피 모사층을 비교하는 단계를 포함하는 피부 항노화 물질의 스크리닝 방법을 제공한다.Another embodiment is a method for screening skin anti-aging substances, the step of applying the skin anti-aging substance to the aging artificial skin or the aging artificial skin manufactured according to the manufacturing method of the aging artificial skin, and It provides a method for screening skin anti-aging substances comprising comparing the dermal replica layer of the aging artificial skin to which the aging substance is applied and the dermal replica layer of the aging artificial skin to which the skin anti-aging substance is not applied.

상기 피부 항노화 물질이 적용된 노화 인공피부의 진피 모사층과 상기 피부 항노화 물질이 적용되지 않은 노화 인공피부의 진피 모사층을 비교하는 단계는, 조직 염색 후 진피 모사층의 두께나 표피 모사층의 증식/분화 변화를 비교하는 단계일 수도 있고, 분자생물학적 방법(ELISA, PCR)들을 통해 콜라겐이나 MMP-1과 같은 노화 관련 마커들의 발현 정도를 비교하는 단계일 수도 있으며, 상기 비교 방법이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The step of comparing the dermal replica layer of the aging artificial skin to which the skin anti-aging substance is applied and the dermal replica layer of the aging artificial skin to which the skin anti-aging substance is not applied may include the thickness of the dermal replica layer or the epidermal replica layer after tissue dyeing. It may be a step of comparing changes in proliferation/differentiation, or may be a step of comparing the expression levels of aging-related markers such as collagen or MMP-1 through molecular biological methods (ELISA, PCR), and the comparison method is limited thereto. It does not become.

노화된 피부일수록 그만큼 피부를 구성하는 진피층의 두께가 얇아지기 때문에, 일 구현예에 따른 노화 인공피부 또한 진피 모사층의 두께가 얇다. 그런데, 특정 물질을 처리함으로써 노화 인공피부를 구성하는 진피 모사층의 두께가 두꺼워졌다면 상기 특정 물질은 피부 항노화 물질로 기능함을 알 수 있으며, 따라서, 피부 항노화 물질의 스크리닝이 가능하게 된다.Since the thickness of the dermal layer constituting the skin decreases as much as the aging skin is, the thickness of the dermal mimicking layer is also thinner in the aging artificial skin according to an embodiment. However, if the thickness of the dermal mimicking layer constituting the aging artificial skin is thickened by treatment with a specific substance, it can be seen that the specific substance functions as a skin anti-aging substance, and thus, screening of the skin anti-aging substance is possible.

또한, 노화된 피부는 진피층 내 콜라겐 발현이 감소하는 특징을 가지는데, 특정 물질을 처리함으로써 노화 인공피부를 구성하는 진피 모사층 내 콜라겐 발현량이 증가하였다면, 마찬가지로 상기 특정 물질은 피부 항노화 물질로 기능함을 알 수 있으며, 따라서, 피부 항노화 물질의 스크리닝이 가능하게 된다.In addition, aging skin has a characteristic that the expression of collagen in the dermal layer decreases.If the amount of collagen expression in the dermal mimetic layer constituting the aging artificial skin increases by treating a specific substance, the specific substance functions as a skin anti-aging substance. It can be seen that, thus, it is possible to screen for skin anti-aging substances.

이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.The embodiments of the present invention described above will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the present invention.

인공피부의 제조 및 섬유아세포의 노화 유도 확인Manufacturing of artificial skin and confirmation of aging induction of fibroblasts

실시예 1Example 1

인간 신생아 섬유아세포 (Human Dermal Fibroblasts, neonatal (HDFn), ThermoFisher Scientific)에 Doxorubicin (100nM, Sigma)과 IGF-1 (100nM, Sigma)을 일주일 동안 처리하여 세포 노화를 유도하였다. 섬유아세포 노화 유도 여부는 β-gal staining을 통해 확인하였으며, 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다. 도 6을 보면 섬유아세포가 푸른색으로 염색(섬유아세포의 노화 유도)된 것을 확인할 수 있고, 도 7을 보면 β-gal staining에 양성 반응하는 섬유아세포의 수가 많음(섬유아세포의 노화 유도)을 확인할 수 있다.Cellular senescence was induced by treating human neonatal fibroblasts (Human Dermal Fibroblasts, neonatal (HDFn), ThermoFisher Scientific) with Doxorubicin (100nM, Sigma) and IGF-1 (100nM, Sigma) for a week. Whether to induce fibroblast senescence was confirmed through β-gal staining, and the results are shown in FIGS. 6 and 7. Referring to Figure 6, it can be seen that the fibroblasts are stained blue (inducing aging of fibroblasts), and looking at Figure 7, the number of fibroblasts positively reacting to β-gal staining is large (inducing aging of fibroblasts). I can.

이후, 상기 섬유아세포와 콜라겐을 섞어서 진피 모사층을 제작한 후, 이를 섬유아세포 배양배지에서 일주일간 배양하여 안정화시켰다. 안정화된 진피 모사층 위에 각질형성세포들을 seeding하고 약 2주간 배양함으로써 표피 모사층을 형성시켜 진피-표피 구조의 노화 인공피부를 제조하였다. 최종적으로 제조된 실시예 1에 따른 노화 인공피부의 사진을 도 2에 나타내었다. 비교예 1에 따른 인공피부 사진과 비교하여 육안으로도 형태적인 차이가 확연히 드러남을 확인할 수 있다.Thereafter, the fibroblasts and collagen were mixed to prepare a dermal mimetic layer, which was then cultivated in a fibroblast culture medium for a week to stabilize. Keratinocytes were seeded on the stabilized dermal mimetic layer and cultured for about 2 weeks to form an epidermal mimetic layer to prepare dermal-epidermal aging artificial skin. A photograph of the aging artificial skin according to Example 1 finally produced is shown in FIG. 2. Compared with the artificial skin photograph according to Comparative Example 1, it can be seen that the difference in shape is clearly revealed even with the naked eye.

비교예 1Comparative Example 1

Doxorubicin과 IGF-1을 처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여, 인공피부를 제조하였다. 최종적으로 제조된 비교예 1에 따른 인공피부의 사진을 도 2에 나타내었다.An artificial skin was prepared in the same manner as in Example 1, except that Doxorubicin and IGF-1 were not treated. A photograph of the artificial skin according to Comparative Example 1 was finally shown in FIG. 2.

비교예 2Comparative Example 2

IGF-1을 처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여, 인공피부를 제조하였다. 섬유아세포 노화 여부는 β-gal staining을 통해 확인하였으며, 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다. 도 6을 보면 섬유아세포가 푸른색으로 염색되지 않고, 도 7을 보면 β-gal staining에 양성 반응하는 섬유아세포의 수가 적은 것을 확인할 수 있으며, 이로부터 IGF-1을 처리하지 않으면 섬유아세포의 노화가 유도되지 않음을 확인할 수 있다.An artificial skin was prepared in the same manner as in Example 1, except that IGF-1 was not treated. Whether fibroblast aging was confirmed through β-gal staining, and the results are shown in FIGS. 6 and 7. Referring to Figure 6, the fibroblasts are not stained blue, and looking at Figure 7, it can be seen that the number of fibroblasts positively reacting to β-gal staining is small. From this, if IGF-1 is not treated, the aging of fibroblasts It can be seen that it is not induced.

평가: 노화 인공피부 구현 및 피부 항노화 물질 스크리닝 여부Evaluation: Realization of aging artificial skin and screening for skin anti-aging substances

실시예 1 및 비교예 1에서 얻어진 인공피부의 단면을 (H&E 조직 염색한 후) 현미경으로 관찰하여, 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.Cross-sections of the artificial skin obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were observed with a microscope (after H&E tissue staining), and the results are shown in FIGS. 3 and 4.

도 3을 보면, 비교예 1에 비해 실시예 1의 인공피부는 노화가 진행되어 진피 모사층의 두께가 크게 얇아진 것을 확인할 수 있으며, 피부 항노화 물질로 알려진 3-Phosphoinositide-dependent protein kinase-1 inhibitor 중 하나인 하기 화학식 1로 표시되는 화합물(selleckchem, USA)을 처리한 후에는 다시 진피 모사층의 두께가 두꺼워진 것을 확인할 수 있으며, 이로부터 일 구현예에 따른 노화 인공피부는 피부 항노화 물질의 스크리닝에 유용하게 사용될 수 있음도 확인할 수 있다.3, compared to Comparative Example 1, it can be seen that the artificial skin of Example 1 has undergone aging and the thickness of the dermal mimetic layer is significantly thinner, and 3-Phosphoinositide-dependent protein kinase-1 inhibitor known as a skin anti-aging substance. After treatment of one of the compounds represented by the following formula 1 (selleckchem, USA), it can be confirmed that the thickness of the dermal mimicking layer is thickened again, and from this, the aging artificial skin according to one embodiment is made of a skin anti-aging substance. It can also be seen that it can be usefully used for screening.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

도 4를 보면, 비교예 1에 비해 실시예 1의 인공피부는 노화가 진행되어 진피 모사층 내 콜라겐 발현량(푸른색)이 감소한 것을 확인할 수 있으며, 피부 항노화 물질로 알려진 3-Phosphoinositide-dependent protein kinase-1 inhibitor 중 하나인 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(selleckchem, USA)을 처리한 후에는 다시 진피 모사층 내 콜라겐 발현량이 증가한 것을 확인할 수 있으며, 이로부터 일 구현예에 따른 노화 인공피부는 피부 항노화 물질의 스크리닝에 유용하게 사용될 수 있음도 확인할 수 있다.4, compared to Comparative Example 1, the artificial skin of Example 1 showed that the amount of collagen expression (blue color) in the dermal mimetic layer decreased due to aging, and 3-Phosphoinositide-dependent, known as a skin anti-aging substance. After treatment of the compound represented by Formula 1 (selleckchem, USA), which is one of the protein kinase-1 inhibitors, it can be confirmed that the amount of collagen expression in the dermal mimetic layer is increased, from which the aging artificial skin according to one embodiment It can also be confirmed that it can be usefully used for screening skin anti-aging substances.

실시예 1 및 비교예 1에서 얻어진 인공피부의 진피 모사층 내 콜라겐 발현량을 그래프로 나타낸 도 5를 보면, 실시예 1에 따른 노화 인공피부는 비교예 1에 따른 인공피부에 비해 콜라겐 발현량이 크게 줄어든 것을 확인할 수 있으며, 또한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 처리하자 다시 콜라겐 발현량이 크게 증가한 것을 확인할 수 있다. 이로부터 일 구현예에 따른 노화 인공피부는 실제 노화된 피부와 매우 유사한 성질을 가지면서, 피부 항노화 물질의 스크리닝에 유용하게 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to Figure 5, which graphically shows the amount of collagen expression in the dermal mimicking layer of the artificial skin obtained in Example 1 and Comparative Example 1, the aging artificial skin according to Example 1 has a higher collagen expression level than that of the artificial skin according to Comparative Example 1. It can be seen that the amount is reduced, and it can be seen that the amount of collagen expression is significantly increased again when the compound represented by Formula 1 is treated. From this, it can be seen that the aging artificial skin according to the embodiment has properties very similar to the actual aging skin, and can be usefully used for screening skin anti-aging substances.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It is within the scope of the invention's rights.

1 섬유아세포
2 콜라겐
3 섬유아세포와 콜라겐을 연결시켜주는 접합물질
4 노화된 섬유아세포로부터 탈락되어 노화된 콜라겐
1 fibroblast
2 collagen
3 Bonding material that connects fibroblasts and collagen
4 Collagen aged by dropping from aged fibroblasts

Claims (13)

진피 모사층 및 상기 진피 모사층 상에 위치한 표피 모사층을 포함하고,
상기 진피 모사층은 콜라겐 및 섬유아세포에 의해 형성되고,
상기 섬유아세포는 노화 마커로 염색 시 변색되는 노화 인공피부.
It includes a dermal replica layer and an epidermal replica layer located on the dermal replica layer,
The dermal mimetic layer is formed by collagen and fibroblasts,
The fibroblasts are aging artificial skin that is discolored when stained with an aging marker.
제1항에서,
상기 노화 마커는 senescence associated beta galactosidase(SA-β-gal)인 노화 인공피부.
In claim 1,
The aging marker is senescence associated beta galactosidase (SA-β-gal) of aging artificial skin.
제1항에서,
상기 섬유아세포는 DNA 토포아이소머라제 II 억제제(DNA topoisomerase II inhibitor) 및 인슐린 유사 성장 인자 1(Insulin-like growth factor 1; IGF-1)로 처리된 노화 인공피부.
In claim 1,
The fibroblasts are aging artificial skin treated with DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 (IGF-1).
제3항에서,
상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 상기 인슐린 유사 성장 인자 1과 같거나 보다 적은 농도로 처리되는 노화 인공피부.
In paragraph 3,
The DNA topoisomerase II inhibitor is an aging artificial skin that is treated with a concentration equal to or less than the insulin-like growth factor 1.
섬유아세포에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하여 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계;
상기 노화가 유도된 섬유아세포를 콜라겐과 혼합하여 진피 모사층을 형성하는 단계; 그리고
상기 진피 모사층 상에 각질형성세포를 적용한 후 배양하여 표피 모사층을 형성하는 단계
를 포함하는 노화 인공피부 제조방법.
Inducing senescence of fibroblasts by treating fibroblasts with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1;
Mixing the aging-induced fibroblasts with collagen to form a dermal mimetic layer; And
Applying keratinocytes on the dermal mimetic layer and then culturing to form an epidermal mimetic layer
Aging artificial skin manufacturing method comprising a.
제5항에서,
상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 상기 인슐린 유사 성장 인자 1과 같거나 보다 적은 농도로 처리되는 노화 인공피부 제조방법.
In clause 5,
The DNA topoisomerase II inhibitor is a method for producing aging artificial skin that is treated at a concentration equal to or less than the insulin-like growth factor 1.
제5항에서,
상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1은 1:1 내지 1:20의 농도비로 상기 섬유아세포에 처리되는 노화 인공피부 제조방법.
In clause 5,
The DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 is a method for producing aging artificial skin that is treated on the fibroblasts at a concentration ratio of 1:1 to 1:20.
제5항에서,
상기 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계는 섬유아세포에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 3일 내지 10일 동안 처리하는 단계인 노화 인공피부 제조방법.
In clause 5,
The step of inducing senescence of fibroblasts is a step of treating fibroblasts with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 for 3 to 10 days.
섬유아세포를 콜라겐과 혼합하여 진피 모사층을 형성하는 단계;
상기 진피 모사층에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 처리하여 상기 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계; 그리고
상기 진피 모사층 상에 각질형성세포를 적용한 후 배양하여 표피 모사층을 형성하는 단계
를 포함하는 노화 인공피부 제조방법.
Mixing fibroblasts with collagen to form a dermal mimetic layer;
Inducing senescence of the fibroblasts by treating the dermal mimetic layer with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1; And
Applying keratinocytes on the dermal mimetic layer and then culturing to form an epidermal mimetic layer
Aging artificial skin manufacturing method comprising a.
제9항에서,
상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제는 상기 인슐린 유사 성장 인자 1과 같거나 보다 적은 농도로 처리되는 노화 인공피부 제조방법.
In claim 9,
The DNA topoisomerase II inhibitor is a method for producing aging artificial skin that is treated at a concentration equal to or less than the insulin-like growth factor 1.
제9항에서,
상기 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1은 1:1 내지 1:20의 농도비로 상기 섬유아세포에 처리되는 노화 인공피부 제조방법.
In claim 9,
The DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 is a method for producing aging artificial skin that is treated on the fibroblasts at a concentration ratio of 1:1 to 1:20.
제9항에서,
상기 섬유아세포의 노화를 유도하는 단계는 상기 진피 모사층에 DNA 토포아이소머라제 II 억제제 및 인슐린 유사 성장 인자 1을 3일 내지 10일 동안 처리하는 단계인 노화 인공피부 제조방법.
In claim 9,
The step of inducing aging of fibroblasts is a step of treating the dermal mimicking layer with a DNA topoisomerase II inhibitor and insulin-like growth factor 1 for 3 to 10 days.
피부 항노화 물질의 스크리닝 방법으로서,
제1항의 인공피부, 제5항의 제조방법 또는 제9항의 제조방법에 따라 제조된 인공피부에 상기 피부 항노화 물질을 적용하는 단계, 그리고
상기 피부 항노화 물질이 적용된 인공피부의 진피 모사층과 상기 피부 항노화 물질이 적용되지 않은 인공피부의 진피 모사층을 비교하는 단계를 포함하는 피부 항노화 물질의 스크리닝 방법.
As a method for screening skin anti-aging substances,
Applying the skin anti-aging substance to the artificial skin of claim 1, the manufacturing method of claim 5, or the artificial skin manufactured according to the manufacturing method of claim 9, and
A method for screening skin anti-aging substances comprising the step of comparing the dermal replica layer of the artificial skin to which the skin anti-aging substance is applied and the dermal replica layer of the artificial skin to which the skin anti-aging substance is not applied.
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