KR20210110070A - 줄기세포를 포함하고 골형성 제제와 병용하는 복합치료 및 그의 용도 - Google Patents

Abstract

줄기세포를 포함하고 골형성 제제와 병용하여 사용을 위한 것인, 골절 질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다. 일 양상에 따른 조성물에 의하면, 골절 질환에 효능을 발휘하는 줄기세포 및 골형성 제제를 병용 함으로써 각종 골절 질환의 예방 및 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.

Description

줄기세포를 포함하고 골형성 제제와 병용하는 복합치료 및 그의 용도 {Combination therapy with stem cell and bone formation agents for promoting bone regeneration and use thereof}

본 발명은 줄기세포와 골형성 제제를 병용하는 골재생 촉진용 복합치료 및 그의 용도에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 줄기세포와 골다공증 치료제 중 골형성 제제를 병용하여 골재생을 촉진하는 복합치료, 복합치료 방법을 이용하여 골절 질환을 치유하는 방법에 관한 것이다.

현대 사회에 들어서면서 초고령 인구가 증가함에 따라 노년기의 질환에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 노년기에 가장 흔히 발병하는 뼈 질환은 예방 및 치료에 사회의 이목이 집중되고 있다. 뼈는 근육이나 장기를 구조적으로 지탱할 뿐만 아니라 인체의 연조직과 체중을 지탱해주고 내부기관을 둘러싸서 내부 장기를 외부의 충격으로부터 보호해주며 체내의 칼슘이나 다른 필수 무기질 즉 인이나 마그네슘과 같은 물질을 저장하는 인체의 중요한 부분 중 하나이다.

뼈는 조골세포(osteoblast), 골세포(osteocyte), 파골세포(osteoclast)로 이루어져 있다. 그 중 조골세포는 연골세포(contract), 미오사이트(myocyte), 지방세포(adipocyte)로 분화가 가능한 간엽줄기세포(mesenchymal stem cell)로 부터 유래하며 증식기, 골 기질 형성기, 석회화기를 거쳐 골조직을 형성하는 역할을 수행한다. 또한 파골세포는 골을 흡수하는 역할을 수행한다. 성장이 끝난 성인의 뼈는 파골세포에 의해 오래된 뼈는 제거하고 조골세포에 의해 새로운 뼈로 대체하는 골 흡수와 생성을 지속적으로 반복 재생하면서 골재형성 과정이 일어난다. 예를 들어 조골세포는 RANKL(receptor activator of nuclear factor-κB ligand) 및 그의 유도 수용체인 OPG(osteoprotegerin)과 같은 물질의 분비를 통해 골흡수를 담당하는 파골세포의 분화를 조절함으로써 체내의 골대사의 항상성을 유지한다. 상기 골대사의 항상성이 특정 원인에 의해 무너지면 골다공증, 골형성 장애 또는 골절 등과 같은 골대사 질환이 발생한다.

대표적인 골 대사 질환인 골다공증은 골량과 골질이 감소하여 골밀도(Bone mineral density)가 2.5 이하이거나 T-score(일반적인 성인의 평균 골질량과의 표준편차)가 -2.5이하인 경우로 뼈가 약해져 골절이 일어나기 쉬운 상태를 말한다. 골다공증은 폐경기 이후 여성에서 빈번하게 발생하며 나이가 들수록 골 기질이 감소하고 그 빈 공간에 지방세포의 형성이 이루어지며 형성된 지방세포는 뼈를 형성하는 조골세포의 기능과 분화는 저하시키고 염증성 사이토카인을 분비하여 골의 흡수를 담당하는 파골세포의 기능과 분화를 촉진한다고 알려져 있다. 골밀도가 과다하게 감소하게 되면 작은 충격에도 쉽게 골절이 생기게 된다. 골다공증은 그 증세 자체보다는 뼈의 약화에 따라 초래되는 각종 골절, 특히 대퇴골 골절 또는 척추골절 등으로 장기간 활동을 제한하여 건강한 생활을 영위할 수 없고, 결과적으로 노인층 사망의 15%에 대한 원인이 되는 것으로 알려져 있다.

골다공증 치료제는 크게 골흡수 억제제와 골형성 제제로 나눌 수 있다. 대표적인 골형성 제제는 부갑상선 호르몬 제제이다. 부갑상선호르몬(parathyroid hormone, PTH)은 부갑상선에서 분비되는 84개의 아미노산으로 이루어진 펩타이드 호르몬이다. 주 작용부위는 부신피질로서, 부신피질 막에 결합하여 cAMP와 IP3(이노시톨 트리포스페이트), DAG(디아실 글리세롤)의 생산을 증가시키는 생리활성 물질이다. PTH는 칼슘의 골 흡수 및 신장 흡수를 증가시킴으로써 혈액의 칼슘 농도를 증가시킨다. 또한, 간헐적으로 투여하는 PTH는 조골세포를 자극하여 골형성을 유도한다.

비스포스포네이트와 에스트로젠 수용체 조절제 등의 골다공증 치료제는 골 흡수를 억제하는 기전을 가지고 있는 반면에 PTH는 골 형성을 촉진하는 기전을 가지고 있다. 골 흡수를 억제하는 약제들만으로는 이미 진행된 골다공증 환자의 골량을 증가시키기에 미흡하지만, PTH는 골 형성을 직접적으로 촉진하는 기전을 가지고 있기 때문에, 골재형성이 감소된 제2형 골다공증 또는 이미 진행된 골다공증 환자에 유리하다. 현재 골 형성 기전의 골다공증 치료제로 허가 받은 제품으로는 Eli Lilly사의 Forteo가 있으며, PTH의 84개의 아미노산 중 N 말단의 34개의 아

미노산으로 이루어진 펩타이드를 이용한다. 그러나, 반감기가 1시간 이하로 짧아서 1일 1회 피하주사로 투여하고 있으므로, 환자의 순응도가 낮다. 또한, 부작용으로 고칼슘혈증(hypercalcemia)를 일으킬 수 있으며, 2년 이상 장기적으로 사용하면 골육종(osteosarcoma)이 발생할 가능성이 높아서, 2년 이상의 사용을 금지하고 있다. 뿐만, 아니라 65세 이상의 고령 환자의 골수 내 중간엽 줄기세포 수가 적고 기능이 변화하여 PTH의 효과가 떨어지는 문제가 있다.

이러한 기존의 골다공증 치료제의 한계를 극복하기 위해 본 발명자들은 본 발명을 개발하였다.

한국등록특허 제10-1964376호

본 발명의 하나의 목적은 줄기세포를 포함하는 골재생 촉진용 복합치료법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 복합치료법을 이용하여 척추 등의 사람의 뼈의 골절을 치유하는 방법을 제공하는 것이다.

일 양상은 줄기세포와 골형성 제제를 병용하는 골절 치료용 약학적 조성물을 제공한다.

일 구체예에 있어서, 상기 줄기세포는 골수 유래 중간엽 줄기세포, 탯줄 유래 중간엽 줄기세포 및 지방 유래 줄기세포로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.

본 명세서에 있어서, 용어 "중간엽 줄기세포(Mesenchymal Stem Cells, MSC)"란 중배엽으로부터 직접 유래되며, 간엽 조직, 치아 조직, 연골, 힘줄, 골수 기질 또는 근육 등의 세포를 형성하는 증식성 전구 세포 또는 부분 분화된 세포를 의미한다. 중간엽줄기세포는 골수, 골막, 해면질 골, 지방, 활액막, 평활근, 폐, 유치, 제대혈 그리고 제대에서 얻을 수 있다.

본 명세서에 있어서, 용어 "골형성"은 뼈가 발생되는 과정을 의미하는 것으로, 조골 세포에 의한 골기질 형성 및 그것의 석회화 현상을 포함할 수 있으며 소실된 골조직의 치유로 골형성 촉진을 포함하는 것이다. 본 명세서에서 촉진이란 이로 제한하는 것은 아니며 골조직, 골세포 또는 골매트릭스 등의 양을 증가시키거나 또는 양이 증가되는 시간을 단축시키는 것으로, 골절의 치료 효과 등으로 확인할 수 있다.

일 구체예에 있어서, 상기 줄기세포 및 골형성 제제는 각각 개별 투여형으로 존재하는 것일 수 있다.

일 구체예에 있어서, 상기 줄기세포 및 골형성 제제는 각각 동일 투여형으로 존재하는 것일 수 있다.

본 명세서에 있어서 용어, "병용" 또는 "병용된"은 제한되지 않고, 고정 및 비-고정(예를 들면, 유리) 형태(키트 포함) 및 사용, 예를 들면, 성분들 또는 요소들의 동시, 순차적 또는 개별적 사용을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 약학적 조성물은 유효성분으로 줄기세포의 유효량 및 골형성 제제의 유효량을 포함하며, 각 성분을 개별적, 순차적 또는 동시적으로 투여하기 위한 것일 수 있다. 순차적 투여의 경우 그 순서는 서로 바뀌어도 무방하다.

본 발명의 병용 투여는 활성 성분들 또는 요소들을 함께 투여함으로써, 예를 들면, 이들을 하나의 단일 제형으로 또는 두 개의 개별 제형 또는 투여형으로 동시에 투여함으로써 발생할 수 있다. 또는, 투여는 활성 성분들 또는 요소들을 순차적으로, 예를 들면, 두 개의 개별 제형 또는 투여형으로 연속 투여함으로써 발생할 수 있다.

본 발명의 병용 요법을 위해, 활성 성분들 또는 요소들은 개별적으로(이들이 개별적으로 제형화됨을 의미함) 투여될 수 있거나 함께(이들이 동일 제제로 또는 동일 투여형으로 제형화됨을 의미함) 제형화될 수 있다.

따라서, 본 발명의 병용물의 한 성분의 투여는 병용물의 기타 성분의 투여 전, 동시에 또는 후속적일 수 있다.

일 구체예에 있어서, 상기 골절 질환은 골다공증성 척추골절, 골다공증성 골반골절 및 골다공증성 요골 골절로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.

본 명세서에 있어서, 용어 "치료(treatment)"는 숙주에 영향을 미치는 병적인 증상을 개선시키는 것을 의미한다. 상기 "치료"는 골절 질환 예컨대 골다공증으로 인한 척추, 요골, 골반골 등의 골절을 치유하는 것을 의미하는 것으로 추가골절이 억제되고, 뼈가 생성되는 상태를 포함한다.

본 발명에 따른 상기 조성물을 유효량 투여하여 골절을 치료할 수 있다.

본 명세서에 있어서, 용어 "유효량"은 연구자, 수의사, 의사 또는 기타 임상의에 의해 생각되는 조직계, 동물 또는 인간에서 생물학적 또는 의학적 반응을 유도하는 유효 성분 또는 약학적 조성물의 양을 의미하는 것으로, 이는 해당 질환 또는 장애의 증상의 완화를 유도하는 양을 포함한다. 본 발명의 유효 성분에 대한 유효량 및 투여횟수는 원하는 효과에 따라 변화될 수 있다. 그러므로, 투여될 최적의 투여량은 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있으며, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효성분 및 다른 성분의 함량, 제형의 종류, 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다.

상기 조성물의 투여는 당업계에 알려진 방법에 의하여 투여될 수 있다. 상기 조성물은 척추내, 골반내, 정맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 구강, 치주낭, 심장내, 골수내, 경막내, 경피, 장관, 피하, 설하 또는 국소 투여용으로 제형화되어 투여되는 것일 수 있고, 이와 같이 임의의 수단에 의하여 개체로 직접적으로 투여될 수 있다. 상기 투여는 전신적으로 또는 국부적으로 투여될 수 있다.

또한, 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제, 현탁액 에멀전, 시럽제, 에어로졸, 외용제, 좌제 및 주사제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상으로 제형화되어 투여되는 것일 수 있고, 본 발명의 효과를 해하지 않는 한 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 약학적 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체를 더 포함하는 것일 수 있다. 약학적으로 허용 가능한 담체의 대표적인 예로는, 락토즈, 덱스트로스, 슈크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 말티톨, 전분, 젤라틴, 글리세린, 아카시아 고무, 알지네이트, 칼슘포스페이트, 칼슘카보네이트, 칼슘실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로즈, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트, 광물유, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 식물성 오일, 주사가능한 에스테르, 위텝솔, 마크로골, 트윈 61, 카카오지, 라우리지 등을 들 수 있다. 약학적 조성물의 제제화 방법은 기술분야에 공지된 통상의 방법에 따라 수행될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 투여는 개별적, 순차적 또는 동시적으로 개체에 투여되는 것일 수 있다.

상기 개체는 포유동물, 예를 들면, 사람, 소, 말, 돼지, 개, 양, 염소, 또는 고양이일 수 있다. 상기 개체는 골절 질환의 예방 또는 치료를 필요로 하는 개체일 수 있다.

다른 양상은 줄기세포 및 골형성 제제를 포함하는 것인, 골절 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.

본 명세서에 있어서, 용어 "개선"은 상기 식품 조성물 예컨대 건강기능식품의 투여로 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.

상기 식품 조성물은 줄기세포 및 골형성 제제를 단독 또는 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합양은 사용 목적 (예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에 본 발명의 조성물은 총 중량에 대하여 15 중량부 이하, 10 중량부 이하, 1중량 내지 15중량부, 1중량 내지 10중량부, 1중량 내지 5중량부, 또는 0.1중량 내지 15중량부의 양으로 첨가될 수 있다. 그러나 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.

상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함한다. 상기 식품 조성물은 예를 들어, 우유, 요플레 등의 식품 소재, 식음료, 기능성 식품으로 이용될 수 있다. 상기 식품 조성물은 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드, 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드, 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 감미제로서는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다.

상기 식품 조성물은 또한 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제, 또는 그 조합을 함유할 수 있다. 상기 식품 조성물은 또한, 천연 과일쥬스, 과일쥬스 음료, 야채 음료의 제조를 위한 과육, 또는 그 조합을 함유할 수 있다. 이러한 첨가제는 조성물 100 중량부당 0.01 내지 0.1 중량부의 범위에서 선택될 수 있다.

상기 식품 조성물에서 언급된 용어 또는 요소 중 상기 약학적 조성물에 대한 설명에서 언급된 것과 같은 것은, 앞에서 언급된 바와 같은 것으로 이해된다.

일 양상에 따른 조성물에 의하면, 골절 질환에 효능을 발휘하는 줄기세포 및 골형성 제제를 이용함으로써 각종 골절 질환의 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.

도 1은 골다공증성 척추 골절 환자의 척추에 줄기세포를 주사하는 것을 찍은 사진이다.
도 2는 골다공증성 척추 골절 환자의 척추에 부갑상선 호르몬만 주입한 경우의 0, 3, 및 6개월째 CT 촬영을 한 이미지이다.
도 3은 골다공증성 척추 골절 환자의 척추에 중간엽 줄기세포와 부갑상선 호르몬을 병용하여 주입한 경우의 0, 3, 및 6개월째 CT 촬영을 한 이미지이다.

이하 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 중간엽 줄기세포의 배양

각 조직(골수, 탯줄, 지방, 치아)에서 분리 및 배양된 중간엽 줄기세포와 배아 줄기세포유래 중간엽 줄기세포 계대1을 해동하여 모든 실험에 사용하였다. 해당 중간엽 줄기세포들은 37℃, 5% CO₂조건에서 CEFOgro??시리즈 배지 중 각 조직유래 세포에 적합한 배양 배지를 이용하여 계대 배양하였으며, 세포는 6,000 cells/cm²로 접종하여 4일간 배양하였다. 이틀에 한 번 간격으로 배지를 새로 교환하였고 90~95%의 confluency를 나타내면 계대 배양하여 세포를 유지하였다.

실시예 2. 골다공증성 척추 골절 환자에 중간엽 줄기세포 및 부갑상선 호르몬 투여

차병원에 입원한 골다공증성 척추 골절 환자 20명의 동의를 얻어 본 연구를 수행하였다. 골절이 발생한 이후에 중간엽 줄기세포를 골절된 뼈에 4 x 10^7개의 세포를 주입하고 일주일 후 정맥에 2x10^8개의 세포를 주입하였다. 동시에 6 개월 동안 골형성 제제 중 부갑상선 호르몬을 피하로 매일 주사하였다. 매일 20 μg 대조군으로는 6개월 동안 부갑상선 호르몬만 투여하였다.

투여 0, 3, 및 6개월째에 CT 촬영을 하여 골밀도를 측정하였다.

그 결과, 부갑상선 호르몬만 주입한 대조군보다 중간엽 줄기세포와 부갑상선 호르몬을 병용투여한 군에서 골밀도가 더 증가함을 나타냈다 (도 2 및 도 3).

이러한 결과는, 중간엽 줄기세포와 부갑상선 호르몬을 병용투여하는 것이 부갑상선 호르몬만 투여하는 것보다 골다공증성 척추 골절 환자에 더 효과가 높은 것을 의미한다.

도 1은 골다공증성 척추 골절 환자의 척추에 줄기세포를 주사하는 것을 찍은 사진이다.

도 2는 골다공증성 척추 골절 환자의 척추에 부갑상선 호르몬만 주입한 경우의 0, 3, 및 6개월째 CT 촬영을 한 이미지이다.

도 3은 골다공증성 척추 골절 환자의 척추에 중간엽 줄기세포와 부갑상선 호르몬을 병용하여 주입한 경우의 0, 3, 및 6개월째 CT 촬영을 한 이미지이다.

Claims (8)

1. 줄기세포를 포함하는 약학적 조성물로서, 골형성 제제와 병용하여 개별적, 순차적 또는 동시 치료적 사용을 위한 것인, 골절 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 줄기세포는 골수 유래 중간엽 줄기세포, 탯줄 유래 중간엽 줄기세포 및 지방 유래 줄기세포로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 골절 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 줄기세포 및 골형성 제제는 각각 개별 투여형으로 존재하는 것인, 골절 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 줄기세포 및 골형성 제제는 각각 동일 투여형으로 존재하는 것인, 골절 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 골절 질환은 골다공증성 척추골절, 골다공증성 골반골절 및 골다공증성 요골로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 골절 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
6. 청구항 1에 있어서, 척추내, 골반내, 정맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 구강, 치주낭, 심장내, 골수내, 경막내, 경피, 장관, 피하, 설하 또는 국소 투여용으로 제형화되는 것인, 골절 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
7. 청구항 1에 있어서, 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제, 현탁액 에멀전, 시럽제, 에어로졸, 외용제, 좌제 및 주사제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상으로 제형화되는 것인, 골절 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
8. 줄기세포 및 골형성 제제를 포함하는 것인, 골절 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물.

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