KR20230129828A - Composition for preventing or treating of eye posterior segment diseases - Google Patents

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KR20230129828A
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박재성
권용민
신현우
이현우
박혜연
김수영
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포항공과대학교 산학협력단
주식회사 엑소좀플러스
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Abstract

본 발명은 줄기세포 유래 또는 이의 배양액으로부터 분리된 세포 밖 소포체를 유효 성분으로 포함하는 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물을 개시한다.The present invention discloses a composition for preventing or treating posterior ocular diseases or damage, comprising extracellular vesicles derived from stem cells or isolated from their culture medium as an active ingredient.

Description

안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물{Composition for preventing or treating of eye posterior segment diseases}Composition for preventing or treating posterior eye segment diseases}

본 발명은 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to compositions for preventing or treating posterior ocular diseases or injuries.

황반변성의 종류는 건성과 습성 황반변성이 있다. 건성 황반변성은 망막에 노화 퇴적물, 드루젠의 증가와 망막색소상피세포 및 광수용체세포의 변성/퇴행으로 발생하며, 황반변성 환자의 약 90%가 건성이다. 건성 황반변성이 맥락막의 신생혈관생성이라는 습성의 형태로 발전될 수 있다. 현재, 습성 황반변성의 경우, 항혈관내피성장인자 (anti-vascular endothelial growth factor, anti-VEGF) 의 유리체내 주사가 구체적 치료 방법이나, 건성 황반변성의 구체적 치료제는 현재까지 없는 실정으로 새로운 치료법 및 치료제 개발이 시급하다. There are two types of macular degeneration: dry and wet macular degeneration. Dry macular degeneration is caused by an increase in aging deposits and drusen on the retina and degeneration/degeneration of retinal pigment epithelial cells and photoreceptor cells. About 90% of macular degeneration patients are dry. Dry macular degeneration can develop into a habitual form called neovascularization of the choroid. Currently, in the case of wet macular degeneration, intravitreal injection of anti-vascular endothelial growth factor (anti-VEGF) is a specific treatment method, but as there is currently no specific treatment for dry macular degeneration, new treatments and treatments are being developed. This is urgent.

황반 및 망막변성은 신체의 노화, 심혈관계 질병, 흡연, 신체의 염증도, 환경오염, 햇빛 노출과도 그 발병 원인이 연관되어 있으며, 항암제를 포함한 치료제 조성물에 의한 부작용으로도 초래된다. 이에 노인성, 외상성 및 의원성을 원인으로 한 황반 및 망막변성을 포함하는 안구의 후방 질환의 예방 그리고 치료제 개발은 시급하다. The causes of macular and retinal degeneration are related to body aging, cardiovascular disease, smoking, body inflammation, environmental pollution, and exposure to sunlight, and are also caused by side effects from therapeutic compositions, including anticancer drugs. Accordingly, prevention and development of treatments for posterior ocular diseases, including macular and retinal degeneration due to senile, traumatic, and iatrogenic causes, are urgently needed.

특허문헌 1, 2에서는 줄기세포를 이용한 안구치료제를 제시하고 있다. 상기 줄기세포는 다분화능을 갖는 세포로, 재생의학적 치료 효능 및, 항염증 면역조절능력이 있는 것으로 알려져 있으나, 세포 자체의 조성물은 다른 장기로의 유입과 증식, 체내 분포의 문제, 종양원성 및 면역독성의 문제가 초래된다. 또한, 세포 배양액 자체에 암모니엄 이온을 포함하는 세포의 노폐물도 포함되어 있어, 이에 따른 부작용이나 약리 효과의 저하 등이 발생한다. Patent Documents 1 and 2 propose an eye treatment using stem cells. Stem cells are cells with multipotent potential, and are known to have regenerative medicine therapeutic efficacy and anti-inflammatory immunomodulatory abilities. However, the composition of the cells themselves is limited by inflow and proliferation into other organs, problems with distribution in the body, tumorigenicity, and immunity. This causes toxicity problems. In addition, the cell culture medium itself also contains cellular waste products including ammonium ions, resulting in side effects and decreased pharmacological effects.

따라서, 상기한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 치료제의 개발이 요구된다.Therefore, the development of new treatments that can solve the above problems is required.

KR 10-2016-0033068 A (2016.03.25)KR 10-2016-0033068 A (2016.03.25) KR 10-2015-0009541 A (2015.01.26)KR 10-2015-0009541 A (2015.01.26)

Ratnesh Singh et al., Pluripotent Stem Cells for Retinal Tissue Engineering: Current Status and Future Prospects, Stem Cell Reviews and Reports, 19 April 2018.Ratnesh Singh et al., Pluripotent Stem Cells for Retinal Tissue Engineering: Current Status and Future Prospects, Stem Cell Reviews and Reports, 19 April 2018. Akiko Maeda et al., Gene and Induced Pluripotent Stem Cell Therapy for Retinal Diseases, Annu. Rev. Genom. Hum. Genet. 24, April, 2019.Akiko Maeda et al., Gene and Induced Pluripotent Stem Cell Therapy for Retinal Diseases, Annu. Rev. Genome. Hum. Genet. 24, April, 2019.

본 발명의 발명자들은 줄기세포 배양액 유래 세포 밖 소포체를 이용한 안구의 후방 질환 치료제를 개발하고자 연구한 결과, 기술한 바와 같은 줄기세포로부터 유래한 세포 밖 소포체의 재생 및 항염증 항산화 효과를 이용하여, 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체의 유리체내 주사 및 전신 정맥 주사를 통해, 안구 후방에 존재하는 색소상피세포 및 광수용체 세포의 사멸을 막으며, 면역세포, 소교세포 및 대식세포의 망막하 (subretinal) 이동을 감소, 염증성 유전인자들의 발현 억제, 산화 유전인자들의 발현 억제를 통한 안구의 후방 질환의 개선 효과를 나타냄을 규명, 이에, 황반변성 그리고 망막변성 치료제를 개발하기에 이르렀다. The inventors of the present invention studied to develop a treatment for posterior ocular diseases using extracellular vesicles derived from stem cell culture medium, and as a result, using the regenerative and anti-inflammatory antioxidant effects of extracellular vesicles derived from stem cells as described, Through intravitreal injection and systemic intravenous injection of mesenchymal stem cell extracellular vesicles, death of pigment epithelial cells and photoreceptor cells present in the rear of the eye is prevented, and subretinal migration of immune cells, microglia, and macrophages is prevented. It was found that it has an improvement effect on posterior ocular diseases by reducing the expression of inflammatory genes and suppressing the expression of oxidative genes, leading to the development of a treatment for macular degeneration and retinal degeneration.

이에 본 발명의 목적은 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물을 제공하는데 있다.Accordingly, the purpose of the present invention is to provide a composition for preventing or treating posterior ocular diseases or damage.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 줄기세포 유래 또는 이의 배양액으로부터 분리된 세포 밖 소포체를 유효 성분으로 포함하는 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for preventing or treating posterior ocular diseases or damage, comprising extracellular vesicles derived from stem cells or isolated from their culture medium as an active ingredient.

이때 상기 줄기세포는 중간엽 줄기세포이다.At this time, the stem cells are mesenchymal stem cells.

상기 중간엽 줄기세포는 인간 또는 동물 조직 기원의 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cell; iPSC), 자가 및 동종 중간엽 줄기세포 또는 중간엽 줄기세포에서 유래한 세포주일 수 있다.The mesenchymal stem cells may be induced pluripotent stem cells (iPSC) derived from human or animal tissue, autologous or allogeneic mesenchymal stem cells, or cell lines derived from mesenchymal stem cells.

또한, 상기 인간 또는 동물 조직은 골수, 지방조직, 제대조직, 제대혈, 골격근, 말초핼액 및 양수로 이루어진 군으로부터 선택되는 것에서 분리된다.Additionally, the human or animal tissue is isolated from the group consisting of bone marrow, adipose tissue, umbilical cord tissue, umbilical cord blood, skeletal muscle, peripheral blood fluid, and amniotic fluid.

특히, 본 발명의 엑소좀 또는 세포 밖 소포체는 평균입경이 50 nm 내지 1000 nm이내이고, CD9, CD63 및 CD81 막 단백질 표지자를 갖는다.In particular, the exosomes or extracellular vesicles of the present invention have an average particle diameter of 50 nm to 1000 nm and have CD9, CD63, and CD81 membrane protein markers.

이때 상기 막 단백질 표지자 중 CD63/CD9의 비는 2.5 이상을 만족하는 것을 특징으로 한다.At this time, the ratio of CD63/CD9 among the membrane protein markers is characterized as satisfying 2.5 or more.

상기 세포 밖 소포체는 배양액 1 L 당 분리되는 개수가 1x109 내지 1X1012이고, 단백질 양이 0.1 mg 내지 20 mg이다.The number of extracellular vesicles isolated per 1 L of culture medium is 1x10 9 to 1x10 12 and the protein amount is 0.1 mg to 20 mg.

일 구현예에 따르면, 세포 밖 소포체는 줄기세포를 배양하는 단계; 배양된 줄기세포로부터 상기 세포 밖 소포체를 얻는 단계; 및 세포 밖 소포체를 분리하는 단계를 통해 생산된다.According to one embodiment, the extracellular vesicles are prepared by culturing stem cells; Obtaining the extracellular vesicles from cultured stem cells; and is produced through a step of separating extracellular vesicles.

상기 분리 공정은 수용액 이상계 분리법, 초원심 분리법, 항체친화 분리법, 고분자 침전법, 여과법 또는 접선흐름여과법 등이다.The separation process includes aqueous biphasic separation, ultracentrifugation, antibody affinity separation, polymer precipitation, filtration, or tangential flow filtration.

다른 구현예에 따르면, 상기 조성물은 전체 100 중량% 내에서 세포 밖 소포체가 0.0001 내지 95 중량%로 함유된다.According to another embodiment, the composition contains 0.0001 to 95% by weight of extracellular vesicles within 100% by weight of the total.

상기 안구 후방 질환은 퇴행성 황반변성, 망막변성, 색소성 망막염, 레베트 선천 흑암시, 스타가르트병, 어셔 증후군, 로드-콘 디스트로피, 콘-로드 디스트로피, 섬모병증, 미토콘드리아 장애, 또는 망막 위축증 등이다.The posterior ocular diseases include degenerative macular degeneration, retinal degeneration, retinitis pigmentosa, Levett congenital amaurosis, Stargardt disease, Usher syndrome, Rod-Cone dystrophy, Cone-Rod dystrophy, ciliopathies, mitochondrial disorders, or retinal diseases. Atrophy, etc.

상기 안구 후방 손상은 항암 치료시 발생하는 황반 및 망막 손상이고, 상기 안구 후방 손상은 강한 빛 또는 자외선 노출에 의한 외상성 및 의원성 망막 손상일 수 있다.The damage to the back of the eye is macular and retinal damage that occurs during anticancer treatment, and the damage to the back of the eye may be traumatic or iatrogenic retinal damage caused by exposure to strong light or ultraviolet rays.

상기 조성물은 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 복강내, 흉골내, 경피, 비측내, 흡입, 국소, 직장, 경구, 안구내, 유리체내 또는 피내 경로로 투여가 가능하다.The composition can be administered by intravenous, intraarterial, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intraperitoneal, intrasternal, transdermal, intranasal, inhalation, topical, rectal, oral, intraocular, intravitreal, or intradermal routes. .

이때 본 발명의 조성물은 점안제, 주사제, 과립제, 정제, 환제, 캡슐제, 겔, 시럽, 현탁제, 유제, 점적제 및 액제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 제형일 수 있다.At this time, the composition of the present invention may be any one formulation selected from the group consisting of eye drops, injections, granules, tablets, pills, capsules, gels, syrups, suspensions, emulsions, drops, and solutions.

본 발명에 따른 조성물은 안구의 후방 질환, 특히 황반변성 및 망막변성의 예방 및 치료 용도로서 바람직하게 적용이 가능하다.The composition according to the present invention can be preferably applied for the prevention and treatment of posterior ocular diseases, especially macular degeneration and retinal degeneration.

상기 조성물은 줄기세포에서 유래된 엑조솜 및 소포를 포함하며, 이는 세포 노폐물을 포함하지 않으며 종래 줄기세포를 이용한 치료제에서 발생하는 다른 장기로의 유입과 증식, 체내 분포의 문제, 종양원성 및 면역독성의 문제가 발생하지 않는다. The composition contains exosomes and vesicles derived from stem cells, which do not contain cellular waste and prevent inflow and proliferation into other organs, problems with body distribution, tumorigenicity, and immunotoxicity that occur in conventional treatments using stem cells. The problem does not occur.

도 1은 시험예 1에서 분리된 세포 밖 소포체의 입자 크기 분포도를 보여주는 그래프이다.
도 2(a)는 생쥐 안구내 망막색소상피세포 층의 평면사진이고, 도 2(b)는 생쥐 안구내 광수용체 세포층의 세포핵 사진이며, 도 2(c)는 황반변성 안구의 유전자들 발현 변화를 보여주는 RT-qPCR (역전사 중합효소연쇄반응) 그래프이다.
도 3은 황반변성 유도 생쥐의 유리체내 투여 스케쥴을 보여주는 도면이다,
도 4는 정상생쥐에 형광표지된 세포 밖 소포체의 안구 유리체내 투여후, 안구 유지를 보여주는 사진이다.
도 5(a)는 망막색소상피세포 층의 사진이고, 도 5(b)는 공초점 사진의 망막 지역의 위치에 대한 설명 및 단위면적 (315 μm X 315 μm)당 세포의 숫자를 측정한 방법에 대한 설명이고, 도 5(c)는 R2 지역의 단위면적 (315 μm X 315 μm)당 들어 있는 망막색소상피세포의 숫자를 측정한 값들의 평균 및 분산값 그래프이다.
도 6(a)는 건성 황반변성 동물 모델의 안구 후방의 광수용체세포 층의 사진이고, 도 6(b)는 광수용체 손상 정도를 보여주는 그래프이다.
도 7은 건성 황반변성 동물 모델에서, 안구 유리체내 세포 밖 소포체 투여 후 염증관련 유전자에 대한 RT-qPCR그래프이다.
도 8은 건성 황반변성 동물 모델에서, 안구 유리체내 세포 밖 소포체 투여 후 산화스트레스 관련 유전자 NOX1, NOX4, DOUX1, DOUX2의 전사체 발현 변화를 보여주는 RT-qPCR 그래프이다.
도 9는 건성 황반변성 동물 모델에서, 안구 유리체내 세포 밖 소포체 투여 후 회복을 보여주는 안구의 전기생리 반응 망막전위도 (Electroretinogram, ERG) 전기 생리 파형 그래프 이미지이다.
도 10은 건성 황반변성 동물 모델에서, 안구 유리체내 세포 밖 소포체 투여 후 빛의 자극(-4 dB, -2 dB)에서 안구의 생리적 반응을 측정한 망막전위도 (ERG) 전기 생리 그래프의 a-wave 전위차, b-wave 전위차 값의 그래프이다.
도 11(a)~(d)는 망막변성 동물 모델 성립 실험에 대한 것으로, 도 11(a)는 cisplatin 투여로 망막 광수용체 층에 변성이 유도됨을 보여주는 이미지이고, 도 11(b)는 안구 손상이 망막색소상피 세포에는 영향을 미치지 않으나, 망막하 면역세포의 이동을 보여주는 이미지이다. 도 11(c)와 11(d)는 염증성 유전자들의 과발현 정도를 보여주는 그래프이다.
도 12는 망막변성 유도 생쥐의 정맥 주사 투여 스케쥴을 보여주는 도면이다,
도 13(a)는 세포 밖 소포체 투여에 따른 치료 효과를 망막 단면 사진으로 보여주며, 도 13(b)는 세포 밖 소포체 투여에 따른 치료 효과를 비특이적 세포의 망막하 위치의 개수 측정으로 보여주는 그래프이다.
도 14는 세포 밖 소포체의 농도 변화에 따른 투여시 망막변성 모델에서 증가된 망막하 면역세포 (대식 및 소교세포)의 수를 억제함을 보여주는 이미지이다.
Figure 1 is a graph showing the particle size distribution of extracellular vesicles isolated in Test Example 1.
Figure 2(a) is a planar photograph of the retinal pigment epithelial cell layer within the mouse eye, Figure 2(b) is a photograph of the cell nuclei of the photoreceptor cell layer within the mouse eye, and Figure 2(c) is a change in gene expression in macular degeneration eyes. This is an RT-qPCR (reverse transcription polymerase chain reaction) graph showing.
Figure 3 is a diagram showing the intravitreal administration schedule in macular degeneration-induced mice.
Figure 4 is a photograph showing eye retention after intraocular vitreous administration of fluorescently labeled extracellular vesicles to normal mice.
Figure 5(a) is a photograph of the retinal pigment epithelial cell layer, and Figure 5(b) is a description of the location of the retinal region in the confocal photograph and a method of measuring the number of cells per unit area (315 μm This is an explanation, and Figure 5(c) is a graph of the average and variance values of the number of retinal pigment epithelial cells measured per unit area (315 μm x 315 μm) of the R2 region.
Figure 6(a) is a photograph of the photoreceptor cell layer at the rear of the eye of a dry macular degeneration animal model, and Figure 6(b) is a graph showing the degree of photoreceptor damage.
Figure 7 is an RT-qPCR graph for inflammation-related genes after administration of extracellular vesicles into the eye vitreous body in an animal model of dry macular degeneration.
Figure 8 is an RT-qPCR graph showing changes in transcript expression of oxidative stress-related genes NOX1, NOX4, DOUX1, and DOUX2 after administration of extracellular vesicles into the eye vitreous body in an animal model of dry macular degeneration.
Figure 9 is an electrophysiological response electroretinogram (ERG) waveform image of the eye showing recovery after administration of extracellular vesicles in the vitreous body of the eye in an animal model of dry macular degeneration.
Figure 10 is a- electroretinogram (ERG) electrophysiological graph measuring the physiological response of the eye to light stimulation (-4 dB, -2 dB) after administration of extracellular vesicles in the vitreous body of the eye in an animal model of dry macular degeneration. This is a graph of wave potential difference and b-wave potential difference values.
Figures 11(a) to (d) are for experiments on establishing an animal model for retinal degeneration. Figure 11(a) is an image showing that degeneration is induced in the retinal photoreceptor layer by cisplatin administration, and Figure 11(b) is an image showing eye damage. This image does not affect retinal pigment epithelial cells, but shows the movement of subretinal immune cells. Figures 11(c) and 11(d) are graphs showing the degree of overexpression of inflammatory genes.
Figure 12 is a diagram showing the intravenous injection administration schedule for mice with induced retinal degeneration.
Figure 13(a) shows a cross-sectional photograph of the retina showing the therapeutic effect of extracellular vesicle administration, and Figure 13(b) is a graph showing the therapeutic effect of extracellular vesicle administration by measuring the number of subretinal locations of non-specific cells. .
Figure 14 is an image showing that administration according to changes in the concentration of extracellular vesicles suppresses the increased number of subretinal immune cells (macrophages and microglia) in a retinal degeneration model.

용어 정의Term Definition

본 발명은 줄기세포 유래 또는 이의 배양액으로부터 분리된 세포 밖 소포체를 유효성분으로 포함하는 안구 후방 질환 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for preventing or treating posterior ocular diseases, comprising extracellular vesicles derived from stem cells or isolated from their culture medium as an active ingredient.

본 명세서에서 용어 '배양액'이란, 줄기세포를 배양 배지에서 배양하여 수득한 배양액, 또는 상기 배양액의 건조, 여과 및/또는 농축물을 의미한다. 상기 배양물은 줄기세포를 포함 또는 불포함 할 수 있다.As used herein, the term 'culture medium' refers to a culture medium obtained by culturing stem cells in a culture medium, or a dried, filtered and/or concentrated product of the culture medium. The culture may or may not contain stem cells.

본 발명에서 세포 밖 소포체는 줄기세포 내에 존재하거나, 이의 배양물로 분비된 생체 나노입자를 의미한다.In the present invention, extracellular vesicles refer to biological nanoparticles present in stem cells or secreted into their culture.

본 명세서에서 용어 '세포 밖 소포체(extracellular vesicles, EVs)'란 세포가 세포 외로 분비하거나, 세포 내에 존재하는 지질-이중층으로 구성된 막 구조를 갖는 소낭(membrane vesicle)으로, 거의 모든 진핵 생물의 체액에 존재한다. 상기 세포밖 소포체는 기원과 분비 기작, 크기 등을 기준으로 엑소좀(exosomes), 마이크로베시클(microvesicles), 엑토좀(ectosomes), 마이크로파티클(microparticles), 막 소포체(membrane vesicles), 나노베시클(nanovesicles), 외막 소포체(outer membrane vesicles) 등의 용어와 혼용되어 사용되고, 이들을 포괄하는 개념이다. 본 명세서에서 특별히 언급하지 않는 한 세포 밖 소포체는 엑소좀일 수 있다. 상기 세포 밖 소포체는 직경이 50-1000 nm 이며, 다중소포체(multivesicular bodies)가 세포막과 융합될 때 세포로부터 방출되거나, 세포막으로부터 곧바로 방출된다. 상기 세포 밖 소포체는 응고, 세포-세포간 커뮤니케이션 및 세포성 면역을 중재하는 기능적 역할을 수행하기 위해, 세포 내의 생체분자인 단백질, 생체활성 지질 및 RNA를 수송하는 역할을 하는 것이 잘 알려져 있다. 상기 세포 밖 소포체의 마커 단백질로는 CD9, CD63, CD81 등이 알려져 있고, 그 외에는 EGFR과 같은 세포 표면의 수용체, 신호전달에 관련 분자, 세포 부착 관련 단백질, 중간엽 줄기세포 (MSC) 연관 항원, 열 충격 단백질(heat shock protein), 소포 형성과 관련된 Alix 등의 단백질이 알려져 있다.In this specification, the term 'extracellular vesicles (EVs)' refers to vesicles with a membrane structure composed of a lipid-bilayer that cells secrete to the outside of the cell or exist within the cell, and are found in the body fluids of almost all eukaryotic organisms. exist. The extracellular vesicles are classified into exosomes, microvesicles, ectosomes, microparticles, membrane vesicles, and nanovesicles based on their origin, secretion mechanism, size, etc. It is used interchangeably with terms such as nanovesicles and outer membrane vesicles, and is an encompassing concept. Unless specifically stated herein, extracellular vesicles may be exosomes. The extracellular vesicles have a diameter of 50-1000 nm and are released from the cell when multivesicular bodies fuse with the cell membrane, or are released directly from the cell membrane. It is well known that the extracellular vesicles play a role in transporting proteins, bioactive lipids, and RNA, which are biomolecules within cells, in order to perform functional roles in mediating coagulation, cell-cell communication, and cellular immunity. Known marker proteins of the extracellular vesicles include CD9, CD63, and CD81, and others include receptors on the cell surface such as EGFR, molecules related to signal transduction, cell adhesion-related proteins, mesenchymal stem cell (MSC)-related antigens, Proteins such as heat shock protein and Alix related to vesicle formation are known.

본 명세서에서 용어, '유효성분으로 포함하는'이란 줄기세포 또는 이의 배양액 또는 이로부터 분리한 세포 밖 소포체의 안구 후방 질환의 개선, 예방 또는 치료 활성을 달성하는 데 충분한 양을 포함하는 것을 의미한다.As used herein, the term 'containing as an active ingredient' means containing a sufficient amount to achieve the improvement, prevention or treatment activity of posterior ocular diseases of stem cells or their culture medium or extracellular vesicles isolated therefrom.

본 명세서에서 용어 '안구 후방 질환 또는 손상'이란, 눈에서 발생되는 비정상적인 상태 또는 증상을 의미한다.As used herein, the term 'posterior eye disease or damage' refers to an abnormal condition or symptom that occurs in the eye.

본 발명에서 사용되는 용어 “예방”은 본 발명의 조성물의 투여로 안구 후방 질환 또는 손상을 억제시키거나 진행을 지연시키는 모든 행위를 의미한다.The term “prevention” used in the present invention refers to any action that suppresses or delays the progression of posterior ocular disease or damage by administering the composition of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어 “치료”는 (a) 안구 후방 질환 또는 손상의 발전의 억제; (b) 안구 후방 질환 또는 손상의 경감; 및 (c) 안구 후방 질환 또는 손상의 제거를 의미한다. As used herein, the term “treatment” refers to (a) inhibiting the development of posterior ocular disease or damage; (b) alleviation of posterior ocular disease or damage; and (c) the elimination of posterior ocular disease or damage.

줄기세포Stem Cells

본 발명의 줄기세포는 중간엽 줄기세포이며, 이때 중간엽 줄기세포는 인간 또는 동물 조직 기원의 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cell; iPSC), 자가 및 동종 중간엽 줄기세포 또는 중간엽 줄기세포에서 유래한 세포주일 수 있다.The stem cells of the present invention are mesenchymal stem cells, where the mesenchymal stem cells are derived from induced pluripotent stem cells (iPSC) derived from human or animal tissue, autologous and allogeneic mesenchymal stem cells, or mesenchymal stem cells. It may be a derived cell line.

본 명세서에서 용어 '중간엽 줄기세포'란, 지방, 연골, 뼈, 근육, 피부, 신경 등의 세포로 분화할 수 있는 다능성(multipotent)을 갖는 줄기세포를 의미한다. 상기 중간엽 줄기세포는 유도만능 줄기세포로부터 분화되거나, 골수, 지방조직, 제대조직, 제대혈, 골격근, 말초혈액, 윤활막, 양수 등에서 분리될 수 있다.As used herein, the term 'mesenchymal stem cell' refers to a stem cell with multipotency that can differentiate into cells such as fat, cartilage, bone, muscle, skin, and nerve. The mesenchymal stem cells can be differentiated from induced pluripotent stem cells or isolated from bone marrow, adipose tissue, umbilical cord tissue, umbilical cord blood, skeletal muscle, peripheral blood, synovial membrane, amniotic fluid, etc.

'유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell, iPSC)'란, 체세포와 같은 이미 분화된 세포에 역분화(dedifferentiation)를 유도하여 초기의 미분화된 상태로 돌아가, 전분화능(pluripotency)을 가지게 된 세포를 의미한다. 상기 역분화는 특정 유전자(예를 들어, Sox2, c-Myc, Klf4, Oct-4 등)를 도입하여 발현시키거나 상기 특정 유전자가 도입된 세포에서 만들어진 역분화 유도 단백질을 주입하여 유도될 수 있다.‘Induced pluripotent stem cell (iPSC)’ refers to cells that return to their initial undifferentiated state by inducing dedifferentiation in already differentiated cells, such as somatic cells, and have pluripotency. it means. The dedifferentiation can be induced by introducing and expressing a specific gene (e.g., Sox2, c-Myc, Klf4, Oct-4, etc.) or by injecting a dedifferentiation-inducing protein produced in cells into which the specific gene has been introduced. .

상기 전분화능은 생체를 구성하는 3가지 배엽(germ layer), 즉 내배엽(endoderm), 중배엽(mesoderm) 및 외배엽(ectoderm) 기원의 조직 또는 기관으로 분화할 수 있는 능력을 의미한다.The pluripotency refers to the ability to differentiate into tissues or organs originating from the three germ layers that make up the living body, that is, endoderm, mesoderm, and ectoderm.

본 발명의 유도만능 줄기세포는 인간, 원숭이, 돼지, 말, 소, 양, 개, 고양이, 생쥐, 토끼 등 모든 포유동물 유래의 유도만능 줄기세포를 포함하나, 바람직하게는 인간 유래의 유도만능 줄기세포이다.The induced pluripotent stem cells of the present invention include induced pluripotent stem cells derived from all mammals such as humans, monkeys, pigs, horses, cattle, sheep, dogs, cats, mice, and rabbits, but preferably induced pluripotent stem cells derived from humans. It's a cell.

세포 밖 소포체 생산방법Method for producing extracellular vesicles

본 발명의 세포 밖 소포체는 배지 내에서 줄기세포의 배양을 통해 생산될 수 있다.The extracellular vesicles of the present invention can be produced through culturing stem cells in medium.

본 발명에서 사용된 용어 "배지"는 당, 아미노산, 각종 영양물질, 혈청, 성장인자, 무기질 등의 세포의 성장 및 증식 등에 필수적인 요소를 포함하는 생체 외(in vitro)에서 줄기세포 등의 세포의 성장 및 증식을 위한 혼합물을 말한다. 특히, 본 발명의 배지는 중간엽 줄기세포의 배양을 위한 배지이다. 상기의 "중간엽 줄기세포"는 인간을 포함한 포유동물 유래의 줄기세포에서 분리한 세포로서, 무한정으로 증식할 수 있는 능력 및 여러 가지 세포형태(예를 들면, 지방세포, 연골세포, 근육세포, 뼈세포 등)로 분화가 가능한 세포이다. 상기의 "배양"은 중간엽 줄기세포의 성장 및 증식을 포함하는 의미이다.The term "medium" used in the present invention refers to the growth of cells such as stem cells in vitro, which contains essential elements such as sugar, amino acids, various nutrients, serum, growth factors, and minerals. It refers to a mixture for growth and proliferation. In particular, the medium of the present invention is a medium for culturing mesenchymal stem cells. The above-mentioned “mesenchymal stem cells” are cells isolated from stem cells derived from mammals, including humans, and have the ability to proliferate indefinitely and form various cell types (e.g., adipocytes, cartilage cells, muscle cells, These are cells that can differentiate into bone cells, etc.). The above “culture” is meant to include the growth and proliferation of mesenchymal stem cells.

본 발명의 "기본배지"는 세포가 살아가기 위해 필요한 필수적인 당, 아미노산, 물 등이 포함되어 있는 혼합물로서, 혈청, 영양 물질 및 각종 중간엽 줄기세포 성장인자를 제외한 혼합물이다. 본 발명의 기본배지는 인위적으로 합성 제조하여 사용하거나 상업적으로 제조된 배지를 사용할 수 있다. 상업적으로 제조된 배지는 예를 들면, DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM(Minimal Essential Medium), BME(Basal Medium Eagle), RPMI 1640, F-10, F-12, α-MEM(α-Minimal Essential Medium), G-MEM(Glasgow's Minimal Essential Medium) 및 Iscove's Modified Dulbecco's Medium 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다The “basic medium” of the present invention is a mixture containing essential sugars, amino acids, water, etc. necessary for cells to survive, excluding serum, nutrients, and various mesenchymal stem cell growth factors. The basic medium of the present invention can be artificially synthesized and used, or a commercially produced medium can be used. Commercially prepared media include, for example, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), Minimal Essential Medium (MEM), Basal Medium Eagle (BME), RPMI 1640, F-10, F-12, and α-Minimal Medium (α-MEM). Essential Medium), G-MEM (Glasgow's Minimal Essential Medium), and Iscove's Modified Dulbecco's Medium, but are not limited to these.

혈청은 동물 또는 사람의 혈액으로부터 원심분리하여 얻을 수 있는 상층액이다. 상기 혈청은 세포의 성장시 필요한 필수 영양소 이외에 성장에 필수적이나 명확히 규명되지 않은 각종 무기염, 폴리펩타이드성 성장인자, 및 폴리펩타이드성 호르몬 등의 각종 인자를 포함하는 미량원소가 포함되어 있다. Serum is a supernatant obtained by centrifugation from animal or human blood. In addition to the essential nutrients required for cell growth, the serum contains trace elements including various factors such as various inorganic salts, polypeptide growth factors, and polypeptide hormones that are essential for growth but have not been clearly identified.

본 발명의 "혈청"은 우태아 혈청이나, 상업용 인간혈청, 상업용 인간태아 혈청 및 자가혈청의 이용이 가능하다. The “serum” of the present invention can be used as fetal bovine serum, commercial human serum, commercial human fetal serum, and autologous serum.

본 발명의 세포 배양시 배지에 사용하는 혈청의 농도는 전체 배지 조성물의 30% 이내, 바람직하게는 25% 이내, 보다 바람직하게는 20% 이내이다.The concentration of serum used in the medium during cell culture of the present invention is within 30%, preferably within 25%, and more preferably within 20% of the total medium composition.

본 발명의 배양 배지는 영양혼합물(Nutrient Mixture)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 영양혼합물은 세포배양에 일반적으로 사용되는 각종 아미노산, 비타민, 무기염 등을 포함하는 혼합물로서, 상기 아미노산, 비타민, 무기염 등을 혼합하여 제조하거나 상업적으로 제조된 영양혼합물을 사용할 수 있다. 상업적으로 제조된 영양혼합물은 예를 들면, F-12, M199, MCDB110, MCDB202, MCDB302, 등이 있으며, 바람직하게는 F-12 영양혼합물(F-12 Nutrient Mixture), M199, MCDB 배양액 등을 사용할 수 있다. 상기 영양혼합물은 기본배지에 1 내지 10: 1로 희석하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 5: 1로 희석하여 사용할 수 있다. 그 외 Transferrin, Selenium, Glutamine 등도 혼합 사용될 수 있다.The culture medium of the present invention may additionally include a nutrient mixture. The nutrient mixture is a mixture containing various amino acids, vitamins, mineral salts, etc. commonly used in cell culture. It can be prepared by mixing the amino acids, vitamins, mineral salts, etc., or a commercially prepared nutrient mixture can be used. Commercially manufactured nutrient mixtures include, for example, F-12, M199, MCDB110, MCDB202, MCDB302, etc. Preferably, F-12 Nutrient Mixture, M199, MCDB culture medium, etc. are used. You can. The nutrient mixture can be used by diluting 1 to 10:1 in the basic medium, preferably 1 to 5:1. In addition, Transferrin, Selenium, Glutamine, etc. can also be used in combination.

구체적 양태로서, 본 발명의 세포 배양 배지는 중간엽 줄기세포의 성장에 영향을 주는 중간엽 줄기세포 성장인자를 추가로 또는 혈청대신 포함할 수 있다. 중간엽 줄기세포의 성장인자는 예를 들면, 인슐린(Insulin), 하이드로코르티존(Hydrocortisone), EGF(Epidermal Growth Factor), LIF(Leukemia Inhibitory Factor), GM-CSF(Granulocyte-macrophage colony stimulating factor), EPO(Erythropoietin), FGF(Fibroblast Growth Factor), IGF(Insulin-like growth factor), PDGF(Platelet-derived growth factor), SCF(Stem cell factor), TGF (Transforming growth factor) 등이 있다. 세포의 일반 배양배지와 마지막 단계의 세포 밖 소포체 분리를 위한 분리 배양배지는 구분된다. 상기 세포 밖 소포체 분리 배양배지는 세포 밖 소포체가 제거된 혈청을 포함하거나 바람직하게는 혈청을 포함하지 않는다. 단 영양혼합물과 성장인자를 포함할 수 있다.In a specific embodiment, the cell culture medium of the present invention may additionally or instead of serum contain mesenchymal stem cell growth factors that affect the growth of mesenchymal stem cells. Growth factors for mesenchymal stem cells include, for example, insulin, hydrocortisone, EGF (Epidermal Growth Factor), LIF (Leukemia Inhibitory Factor), GM-CSF (Granulocyte-macrophage colony stimulating factor), These include EPO (Erythropoietin), FGF (Fibroblast Growth Factor), IGF (Insulin-like growth factor), PDGF (Platelet-derived growth factor), SCF (Stem cell factor), and TGF (Transforming growth factor). A distinction is made between the general culture medium for cells and the isolation culture medium for the separation of extracellular vesicles in the final step. The extracellular vesicle isolation culture medium contains serum from which extracellular vesicles have been removed, or preferably does not contain serum. However, it may contain nutrient mixtures and growth factors.

중간엽 줄기세포 유래 또는 이의 배양물로부터 세포 밖 소포체의 생산은 하기 단계를 따른다.The production of extracellular vesicles from mesenchymal stem cells or their cultures follows the following steps.

먼저, 세포 배양 배지에서 중간엽 줄기세포를 배양한다. 하나의 예로서, 중간엽 줄기세포를 1 내지 10,000 세포수/cm2로, 바람직하게는 50 내지 6000 세포수/cm2 농도로 본 발명의 일반 배양배지가 포함된 세포배양용 디쉬/플라스크 등에서 배양한다. 일반적으로 30℃ 내지 37℃의 온도, 2% 내지 7% CO2 환경 하, 5% 내지 21% CO2 환경 하에서 수행된다. 일반적으로 계대 번호 8을, 바람직하게는 계대 번호 6을 넘지않으나, 줄기세포, 줄기세포주의 계대 및 계대 유지 날짜는 각각의 세포에 적합하다면 특별히 제한되지 않는다. 상기 세포배양은 어떤 계대에서도 계대 간격이 150 시간을 넘지 않도록 한다.First, mesenchymal stem cells are cultured in cell culture medium. As an example, mesenchymal stem cells are cultured in a cell culture dish/flask containing the general culture medium of the present invention at a concentration of 1 to 10,000 cells/cm 2 , preferably 50 to 6000 cells/cm 2 do. It is generally carried out at a temperature of 30°C to 37°C, 2% to 7% CO 2 environment, and 5% to 21% CO 2 environment. Generally, it does not exceed passage number 8, and preferably does not exceed passage number 6, but the passage and passage maintenance dates of stem cells and stem cell lines are not particularly limited as long as they are appropriate for each cell. In the cell culture, the passage interval should not exceed 150 hours at any passage.

다음으로, 일반 배양액에서 세포 밖 소포체 분리 배양 배지로 교체한다. 교체 시기는 제한이 없으나, 바람직하게는 계대 번호 6을 넘기지 않으며, 배양액 교체후 1 내지 4일 이내에 세포 밖 소포체 분리 배양액을 수거한다.Next, replace the normal culture medium with extracellular vesicle isolation culture medium. The replacement time is not limited, but preferably does not exceed passage number 6, and the extracellular vesicle isolation culture medium is collected within 1 to 4 days after replacing the culture medium.

세포 밖 소포체 분리 배양액으로는 소포가 제거된 태아혈청이 사용되거나, 단계별로 태아혈청을 제거한 무혈청 배지를 사용한다. 영향혼합물, 성장인자가 포함될 수 있다.As a culture medium for the isolation of extracellular vesicles, fetal serum from which vesicles have been removed is used, or serum-free medium from which fetal serum has been removed step by step is used. Influence mixtures and growth factors may be included.

무혈청 배지로서는 첨가제로서의 동물 혈청을 포함하지 않는 배지이며, 특별히 제한되지 않는다. 공지의 기본 배지에 동물 혈청을 제외하는 기타 첨가제를 함유한 조성을 허용, 이용할 수 있다. 기본 배지의 조성은 배양해야 할 세포의 종류에 따라 적의 선택할 수 있다.The serum-free medium is a medium that does not contain animal serum as an additive and is not particularly limited. Compositions containing other additives excluding animal serum in a known basic medium can be accepted and used. The composition of the basic medium can be appropriately selected depending on the type of cells to be cultured.

본 발명의 실시예에서는 마지막 계대때, 세포 밖 소포체 분리 배양액으로 교체 하였으며, 골수 중간엽 줄기세포 배양, 계대 번호 6 이상이 사용되지 않았으나, 특정 줄기세포 혹은 줄기세포주 등 다른 조합으로 배양이 가능하며, 따라서 본 발명에서는 특정 계대 번호에 그 제한을 두지 않는다. 또한 마지막 배양은 100 시간을 넘지 않는다. 수거된 세포 밖 소포체 분리를 위한 배양액은 원심분리 후 상층액이 세포 밖 소포체의 분리를 위해 냉동 보관된다. 원심분리는 죽은 세포 및 세포 부스러기 등을 제거하기 위한 단계로 본 발명에서는 500Хg, 10분 후 2,000Хg, 10분을 혹은 10,000Хg, 10분을 사용하였으나, 원심분리와 시간의 조합은 적합하게 응용 사용 가능하다.In the embodiment of the present invention, at the last passage, the extracellular vesicle isolation culture medium was replaced, and bone marrow mesenchymal stem cell culture, passage number 6 or higher, was not used. However, it is possible to culture with other combinations such as specific stem cells or stem cell lines, Therefore, in the present invention, there is no limitation to a specific passage number. Additionally, the final incubation period does not exceed 100 hours. The collected culture medium for isolation of extracellular vesicles is centrifuged and the supernatant is stored frozen for isolation of extracellular vesicles. Centrifugation is a step to remove dead cells and cell debris, and in the present invention, 500Хg for 10 minutes was used, followed by 2,000Хg for 10 minutes or 10,000Хg for 10 minutes, but the combination of centrifugation and time is suitable for application. possible.

분리 공정은 수용액 이상계 분리법, 초원심 분리법, 항체친화 분리법, 고분자 침전법, 여과법, 또는 접선흐름여과법 등이 사용될 수 있으며, 바람직하기로 KR 10-2016-0116802 A, KR 10-2016-0114336 A, 및 KR 10-2020-0058631 A에서 언급한 수용액 이상계 상분리 조성물을 이용한 방법을 사용한다. 수용액 이상계 분리방법은 서로 다른 입자가 서로 다른 두 상에 의해 다르게 분리되는 현상을 이용한 분리 방법으로, 불순물과 세포 밖 소포체 밖의 고분자들의 제거에 용의하다. The separation process may be performed using aqueous biphasic separation, ultracentrifugation, antibody affinity separation, polymer precipitation, filtration, or tangential flow filtration, preferably KR 10-2016-0116802 A, KR 10-2016-0114336 A, and a method using an aqueous biphasic phase separation composition mentioned in KR 10-2020-0058631 A. The aqueous solution biphasic separation method is a separation method that utilizes the phenomenon that different particles are separated differently by two different phases, and is useful for removing impurities and polymers outside the extracellular endoplasmic reticulum.

구체적으로, 본 발명에 따른 수용액 이상계 상분리 조성물은 분산상을 이루는 제1수용액상; 및 상기 분산상과 상분리되며, 연속상을 이루는 제2수용액상을 포함하되, 상기 제1수용액상과 제2수용액상이 상분리되는 계면에서의 장력(γ)이 하기 수학식 1을 만족하는 조성물을 이용하는 것이다.Specifically, the aqueous biphasic phase separation composition according to the present invention includes a first aqueous solution phase forming a dispersed phase; and a second aqueous liquid phase that is phase-separated from the dispersed phase and forms a continuous phase, wherein the tension (γ) at the interface where the first aqueous liquid phase and the second aqueous liquid phase are phase-separated satisfies Equation 1 below. .

[수학식 1][Equation 1]

2 X 10-7 J/m2 ≤ γ ≤ 50 X 10-5 J/m2 2 _ _ _

세포 밖 소포체를 함유하는 제1수용액상은 벌크(bulk) 형태를 가지며, 중력(gravitational force) 또는 부력(buoyancy)에 의해 제2수용액상 내에서 유동하는 상태로 존재한다. 상기 제1수용액상과 제2수용액상이 접촉하는 경계면에 세포 밖 소포체가 트랩(trap)되고, 입자 크기가 작은 단백질만 경계면을 탈출해서 제2수용액상으로 이동하여, 제1수용액상에 존재하는 세포밖 소포체를 고순도로 회수할 수 있다. 이러한 분리 방식은 계면장력의 조절에 의해 임계 입경을 제어할 수 있음에 따라 분리능이 불순물과 세포 밖 소포체와의 크기 차이가 10 nm 정도까지 분리가 가능하다. 일례로, 제1수용액상은 덱스트란을, 제2수용액상은 폴리에틸렌글리콜을 포함하여 제조된다.The first aqueous phase containing extracellular vesicles has a bulk form and exists in a flowing state within the second aqueous phase due to gravitational force or buoyancy. Extracellular vesicles are trapped at the interface where the first aqueous solution phase and the second aqueous solution phase contact, and only proteins with small particle sizes escape the interface and move to the second aqueous solution phase, thereby causing cells present in the first aqueous solution phase. External endoplasmic reticulum can be recovered with high purity. In this separation method, the critical particle size can be controlled by controlling the interfacial tension, allowing separation of impurities and extracellular vesicles up to a size difference of about 10 nm. For example, the first aqueous solution contains dextran, and the second aqueous solution contains polyethylene glycol.

수용액 이상계를 이용한 분리 공정은 세포 밖 소포체를 충분히 회수할 수 있도록 수행하며, 2시간 이내, 바람직하기로 5분 내지 1시간, 더욱 바람직하기로 5분 내지 30분, 가장 바람직하기로 15분 이내 수행한다. 이러한 시간은 종래 최소 2시간 이상이 소요되는 초원심분리 공정과 비교하여 시간을 대폭 감축시키는 이점이 있다. The separation process using an aqueous biphasic system is performed to sufficiently recover extracellular vesicles, and is performed within 2 hours, preferably within 5 minutes to 1 hour, more preferably within 5 minutes to 30 minutes, and most preferably within 15 minutes. do. This time has the advantage of significantly reducing the time compared to the conventional ultracentrifugation process, which takes at least 2 hours.

기존에 초원심분리를 이용한 방법의 경우, 세포 밖 소포체의 크기가 수백 nm로 작고 단백질과 밀도 차이가 크지 않아서 혈장에서 높은 순도 및 효율로 세포 밖 소포체의 분리 효율이 낮은 단점이 있고, 초원심분리기를 사용시 실제 세포가 받는 중력가속도가 10만Хg까지 이르게 되어 소포체에 손상을 줄 가능성이 크다는 문제가 있다. 이는 상기 수용액 이상계를 이용한 분리 공정은 이러한 기존의 분리 방법의 문제를 해결할 수 있다.In the case of the existing method using ultracentrifugation, the size of extracellular vesicles is small (hundreds of nm) and there is not much difference in density from the protein, so there is a disadvantage in the efficiency of separating extracellular vesicles from plasma with high purity and efficiency. When using, there is a problem that the gravitational acceleration received by actual cells reaches up to 100,000 Хg, so there is a high possibility of damage to the endoplasmic reticulum. This means that the separation process using the aqueous solution biphasic system can solve the problems of existing separation methods.

분리된 세포 밖 소포체는 나노입자 추적 분석 (nanoparticle tracking analysis)장치 및 TIRF (total internal fluorescence)분석을 통해 엑소좀 크기, 개수, 막 단백질 표지자 분포 등을 분석한다.The separated extracellular vesicles are analyzed for exosome size, number, and distribution of membrane protein markers using a nanoparticle tracking analysis device and TIRF (total internal fluorescence) analysis.

이때 세포 밖 소포체의 품질은 배양액 1 L 당 분리되는 세포 밖 소포체의 개수, 세포 밖 소포체의 단백질 양, 단위 단백질당 세포 밖 소포체 개수로 확인한다. 실시예의 골수 줄기세포 최종 세포 밖 소포체인 엑소좀은 배양액 1 L 당 분리 개수는 1x109 내지 1X1012, 단백질 양은 0.1 mg 내지 20 mg 이다. 줄기세포 종류와 배양 계대 번호 및 배양액의 종류에 따라 분리되는 세포 밖 소포체의 개수 및 단백질양이 변동될 수 있으며, 최종 분리된 세포 밖 소포체는, 동일 및 유사한 최종 크기분포, 순도, 동일 및 유사 생리활성을 지닌다면, 본 발명은 특정 분리 방법을 한정하지 않는다. At this time, the quality of extracellular vesicles is confirmed by the number of extracellular vesicles isolated per 1 L of culture medium, the amount of protein in extracellular vesicles, and the number of extracellular vesicles per unit protein. The number of exosomes, which are the final extracellular vesicles of bone marrow stem cells in the example, is 1x10 9 to 1x10 12 per 1 L of culture medium, and the amount of protein is 0.1 mg to 20 mg. The number and protein amount of isolated extracellular vesicles may vary depending on the type of stem cell, culture passage number, and type of culture medium, and the final isolated extracellular vesicles have the same or similar final size distribution, purity, and same or similar physiological activity. If it has, the present invention does not limit the specific separation method.

바람직하기로, 상기 세포 밖 소포체는 평균입경이 50 nm 내지 1000 nm을 가지며, 막 단백질 표지자(즉, 세포 밖 소포체 특이 마커, 보다 구체적으로 엑소좀 특이 마커)를 갖는다.Preferably, the extracellular vesicles have an average particle diameter of 50 nm to 1000 nm and have a membrane protein marker (i.e., an extracellular vesicle-specific marker, more specifically an exosome-specific marker).

이때 상기 조성물에 존재하는 세포 밖 소포체는 입경 분포가 10 nm 이상 300 nm 이하인 세포 밖 소포체가 전체 대비 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상이다. 만약, 상기 입경이 10 nm 미만이거나, 300 nm 이상인 세포 밖 소포체가 10 중량% 이상인 경우, 고분자 단백질 혹은 apoptotic bodies (사멸체)와의 혼합 문제가 있어서 바람직하지 않다. At this time, the extracellular vesicles present in the composition are 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more, of the total, with a particle diameter distribution of 10 nm or more and 300 nm or less. If the particle diameter is less than 10 nm or more than 10% by weight of extracellular vesicles of 300 nm or more, it is undesirable because there is a problem of mixing with high molecular weight proteins or apoptotic bodies.

본 실시예에서 사용한 적합/적절한 세포 배양 방법과 수용액 이상계에 의한 분리는 고분자 단백질의 불순물을 최소화하며, 사멸체의 분순물 또한 최소화한다. 또한 사멸체 분순물을 최소화 및 제거하기 위해 본 발명의 실시예에서는 원하는 크기로 필터링 (250 μm 또는 450 μm)을 실시하며, 원하는 크기 범위의 나노입자를 만든다. The suitable/appropriate cell culture method used in this example and separation using an aqueous biphasic system minimizes impurities in polymer proteins and also minimizes impurities in apoptotic bodies. In addition, in order to minimize and remove dead body contaminants, in an embodiment of the present invention, filtering is performed to a desired size (250 μm or 450 μm), and nanoparticles in the desired size range are produced.

이와 더불어, 상기 조성물에 존재하는 세포 밖 소포체는 개수가 특정 개수 범위를 갖는 경우 안구 후방 질환의 효과를 더욱 높일 수 있다. 단백질의 정량은 Bradford (브래드포드) 또는 Bicinchoninic acid (BCA) 등의 방법으로 정량 분석한다. 본 발명의 시험예 2에 참조하면, 상기 세포 밖 소포체는 Bradford 정량 기준 단백질 1 μg 당 5x107개 이상 5x108개 이하 순도의 세포 밖 소포체가 안구후방 질환의 동물실험에서 효능이 확인되었다. In addition, when the number of extracellular vesicles present in the composition is within a certain number range, the effect of posterior ocular diseases can be further increased. Protein is quantitatively analyzed using methods such as Bradford or Bicinchoninic acid (BCA). Referring to Test Example 2 of the present invention, the efficacy of the extracellular vesicles with a purity of 5x10 7 or more and 5x10 8 or less per 1 μg of protein based on Bradford quantification was confirmed to be effective in animal experiments for retro-ocular diseases.

본 발명의 용어 "막 단백질 표지자"란, 세포 밖 소포체의 막에 풍부하게 존재하는 단백질을 의미한다. 상기 세포 밖 소포체, 그 중에서도 엑소좀의 막 단백질 표지자로는 CD9, CD63, CD81 등이 될 수 있으며, 전제 상기 분리된 엑소좀은 CD9 또는 CD63 발현 엑소좀의 개수 대비 CD9 막 단백질 표지자를 25% 이하, 바람직하게는 20% 이하, 가장 바람직하게는 15% 이하 발현한다. 또한 전제 상기 분리된 엑소좀은 CD9 또는 CD63 발현 엑소좀의 개수 대비 CD63 막 단백질 표지자를 10% 이상, 바람직하게는 30% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상 발현한다. The term “membrane protein marker” of the present invention refers to a protein abundantly present in the membrane of extracellular endoplasmic reticulum. Membrane protein markers of the extracellular vesicles, especially exosomes, may be CD9, CD63, CD81, etc., and the isolated exosomes contain 25% or less of the CD9 membrane protein marker compared to the number of exosomes expressing CD9 or CD63. , preferably expressed at 20% or less, most preferably at 15% or less. In addition, the isolated exosomes express at least 10%, preferably at least 30%, more preferably at least 50%, and most preferably at least 70% of the CD63 membrane protein marker compared to the number of CD9 or CD63 expressing exosomes. .

본 발명의 일 구현예에 따르면, 총 CD9, CD63, CD81 대비 CD9는 2~25%, CD63은 13~70%, CD81은 10~60%의 범위를 갖는다. 특히, CD63 및 CD9의 비율에 따라 효능 면에서 차이가 있으며, CD63/CD9의 비가 2.5 이상인 경우, 바람직하기로 3.5 이상인 경우, 더욱 바람직하기로 5 이상인 경우 안구 후방 질환의 효과를 더욱 높일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, compared to total CD9, CD63, and CD81, CD9 ranges from 2 to 25%, CD63 ranges from 13 to 70%, and CD81 ranges from 10 to 60%. In particular, there is a difference in efficacy depending on the ratio of CD63 and CD9, and when the ratio of CD63/CD9 is 2.5 or more, preferably 3.5 or more, and more preferably 5 or more, the effect for posterior ocular diseases can be further increased.

안구 후방 질환 또는 손상Disease or injury to the back of the eye

전술한 바와 같이 줄기세포 또는 이의 배양액으로부터 분리된 세포 밖 소포체는 안구 후방 질환 또는 손상과 관련된 예방 또는 치료용 조성물에 사용될 수 있다.As described above, extracellular vesicles isolated from stem cells or their culture medium can be used in compositions for prevention or treatment related to posterior ocular diseases or damage.

상기 안구 후방 질환은 안구에서 발생하는 질환을 의미하며, 특히 안구 후방과 관련된 질환을 포함한다.The posterior ocular disease refers to a disease that occurs in the eye, and particularly includes diseases related to the posterior ocular.

안구 후방은 망막, 맥락막, 그 사이의 망막하 지역을 의미하며, 안구 후방의 퇴행 및 염증성 질환은 조직의 퇴행 및 변성뿐 아니라, 염증성 사이토카인, 케모카인 등의 유전자의 비정상적 발현, 산화스트레스 관련 유전자의 비정상적 발현, 면역세포의 증가 및 활성화, 대식세포및 소교세포의 망막하 이동 및 활성화에 의한 질환을 포함한다.The back of the eye refers to the retina, choroid, and the subretinal area between them. Degenerative and inflammatory diseases of the back of the eye include not only tissue degeneration and degeneration, but also abnormal expression of genes such as inflammatory cytokines and chemokines, and oxidative stress-related genes. It includes diseases caused by abnormal expression, increase and activation of immune cells, and subretinal migration and activation of macrophages and microglia.

구체적으로, 안구 후방과 관련된 안구 질환은 퇴행성 황반변성, 망막변성, 색소성 망막염, 레베트 선천 흑암시, 스타가르트병, 어셔 증후군, 로드-콘 디스트로피, 콘-로드 디스트로피, 섬모병증, 미토콘드리아 장애, 또는 망막 위축증 등일 수 있다. 이때 황반변성은 안구 후방 중심부 (황반)의 변성으로 망막 및 맥락막, 망막하 지역 모두를 포함하는 변성을 의미한다.Specifically, eye diseases related to the rear of the eye include degenerative macular degeneration, retinal degeneration, retinitis pigmentosa, Levett congenital amaurosis, Stargardt disease, Usher syndrome, Rod-Cone dystrophy, Con-Rod dystrophy, ciliopathies, It may be a mitochondrial disorder, retinal atrophy, etc. At this time, macular degeneration refers to degeneration of the rear center of the eye (macula), including the retina, choroid, and subretinal area.

또한, 안구 후방에 예상되는 손상은 외상성 및 의원성 망막 손상으로, 강한 빛, 자외선 노출, 항암치료제를 포함하는 치료 화합물 혹은 그 조성물에 의한 안구 후방 염증을 동반한, 황반 및 망막 손상을 포함한다.In addition, expected damage to the posterior eye includes traumatic and iatrogenic retinal damage, including macular and retinal damage, accompanied by posterior eye inflammation due to intense light, exposure to ultraviolet rays, or therapeutic compounds or compositions thereof, including anti-cancer agents.

본 발명에서 제시하는 줄기 세포 또는 이의 배양액으로부터 분리된 세포 밖 소포체는 안구 후방 질환 예방 또는 치료에 사용되며, 이때 안구 질환과 관련된 손상 및 질환을 또는 치료제의 투여시 예상되는 안구 손상 및 질환을 억제시키거나, 경감 및 회복에 사용될 수 있다.Extracellular vesicles isolated from stem cells or their culture medium presented in the present invention are used to prevent or treat posterior ocular diseases, wherein they suppress damage and diseases related to ocular diseases or ocular damage and diseases expected upon administration of a therapeutic agent. Or, it can be used for relief and recovery.

구체적으로, 항세포 사멸, 항염증 및 항산화 효과를 가지고, 색소상피세포층의 세포사멸/변성/퇴행을 억제하고, 광수용체세포층의 세포사멸/변성/퇴행을 억제하며, 망막하 (subretinal) 소교세포 및 대식세포의 증가를 막는다. 또한, 염증성 유전자 다수 (TNFa, IL-1b, ICAM1, CCL2, CCL3, CCL4, CCL7, CCL8, CXCL1, CXCL9) 의 안구 후방 내 발현을 억제하며, 산화스트레스 유발 유전자 다수 (NOX1, NOX4, DOUX1, DOUX2)의 안구 후방내 발현을 막는다. 더불어, 신생혈관 생성을 자극하는 유전자 혈관내피성장인자 (Vascular endothelial growth factor, VEGF)의 안구 후방 내 발현을 억제한다. Specifically, it has anti-apoptotic, anti-inflammatory and antioxidant effects, inhibits apoptosis/degeneration/degeneration of the pigment epithelial cell layer, inhibits apoptosis/degeneration/degeneration of the photoreceptor cell layer, and inhibits subretinal microglial cells. and prevents the increase of macrophages. In addition, it suppresses the expression of a number of inflammatory genes (TNFa, IL-1b, ICAM1, CCL2, CCL3, CCL4, CCL7, CCL8, CXCL1, CXCL9) in the posterior ocular area and a number of oxidative stress-inducing genes (NOX1, NOX4, DOUX1, DOUX2 ) prevents its appearance in the rear of the eye. In addition, it suppresses the expression of vascular endothelial growth factor (VEGF), a gene that stimulates the creation of new blood vessels, in the rear of the eye.

특히, 본 발명의 실시예에 따르면 본 발명의 세포 밖 소포체를 생쥐의 안구 유리체내 투여 후, 소분자 화합물, 또는 항체 약제에 비해, 안구 유지 (retention) 및 망막 분포 (distribution)가 수주일 이상 유지, 긴 약동을 예측한다. 소분자 화합물의 경우 인체 안구 투여시 하루 안에 유리체내 유지가 절반 이하로 떨어지며, 항체의 경우도 4일 이내 절반 가량 소실, 안구 유리체 및 망막내 분포가 한달 이상 길게 유지되기 어렵다. 생쥐의 경우, 대사가 빨라 투여후 잔존하는 소분자 및 항체 약동은 분석이 불가능하다. 현재 형광 부착된 세포 밖 소포체의 경우 안구 효능을 보인 동일 농도로 유리체내 투여시, 잔존기간이 생쥐에서 2주 이상됨을 관찰한 바, 사람으로 환산하면 6개월 이상 유리체 내 잔존할 것으로 해석된다. In particular, according to an embodiment of the present invention, after intracellular administration of the extracellular vesicles of the present invention into the eye vitreous body of mice, ocular retention and retinal distribution are maintained for several weeks or more compared to small molecule compounds or antibody drugs. Expect a long stir. In the case of small molecule compounds, when administered to the human eye, retention in the vitreous body drops to less than half within a day, and in the case of antibodies, about half disappears within 4 days, making it difficult for the distribution within the eye vitreous and retina to be maintained for more than a month. In the case of mice, metabolism is fast, so it is impossible to analyze the activity of small molecules and antibodies remaining after administration. Currently, in the case of fluorescently attached extracellular vesicles, when administered into the vitreous body at the same concentration that showed ocular efficacy, it has been observed that the residual period is more than 2 weeks in mice. When converted to humans, it is interpreted that it will remain in the vitreous body for more than 6 months.

본 발명의 세포 밖 소포체는 나노 약제 전달체로서 기능을 가지며, 특히, 안구 유리체내 유지 (retention) 및 망망내 분포 (distribution), 약제 나노 전달체로서의 기능을 지니며 장기간 그 약의 효능 또한 유지될 것으로 기대, 탑재약제의 단회 투여 농도 및 투여 횟수를 줄일 수 있어, 투여시 발생할 수 있는 합병증을 줄일 수 있으며, 환자의 병원 방문 및 의료비 절감의 효과도 기대된다.The extracellular vesicle of the present invention functions as a nano-drug carrier, and in particular, functions as a drug nano-carrier for retention and distribution within the vitreous body of the eye, and is expected to maintain the efficacy of the drug for a long period of time. , the single-dose concentration and number of administrations of the loaded drug can be reduced, thereby reducing complications that may occur during administration, and the effect of reducing patient hospital visits and medical expenses is also expected.

제약 용도pharmaceutical use

본 발명에 따른 세포 밖 소포체를 함유하는 예방 및 치료용 조성물은 전체 조성물 총 100 중량% 내에서, 0.0001 내지 95 중량%로 세포 밖 소포체를 함유시켜 약학적 제제로 제형화하여 이를 투여하거나 다른 약제와 동시에 투여해도 좋고 다른 약제를 투여하는 전후의 적절한 시기에 투여해도 좋다.The preventive and therapeutic composition containing extracellular vesicles according to the present invention contains 0.0001 to 95% by weight of extracellular vesicles within 100% by weight of the total composition, and is formulated into a pharmaceutical preparation and administered or combined with other drugs. It may be administered simultaneously or at an appropriate time before or after administration of other medications.

본 명세서에서 용어 "투여"는 임의의 적절한 방법으로 개체에게 소정의 물질을 제공하는 것을 의미한다. 본 발명의 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 일반적인 모든 경로를 통하여 경구 또는 비경구 투여될 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 유효성분을 표적 세포 또는 기관으로 전달할 수 있는 임의의 장치를 이용해 투여될 수도 있다.As used herein, the term “administration” means providing a substance to a subject by any suitable method. The composition of the present invention can be administered orally or parenterally through any general route as long as it can reach the target tissue. Additionally, the composition of the present invention may be administered using any device capable of delivering the active ingredient to target cells or organs.

본 명세서에서 용어 "개체(subject)"는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 인간, 원숭이, 소, 말, 양, 돼지, 닭, 칠면조, 메추라기, 고양이, 개, 마우스, 쥐, 토끼 또는 기니아 피그를 포함하고, 바람직하게는 포유류 보다 바람직하게는 인간을 의미한다.The term "subject" herein is not particularly limited, but includes, for example, a human, monkey, cow, horse, sheep, pig, chicken, turkey, quail, cat, dog, mouse, rat, rabbit, or It includes guinea pigs, preferably mammals and more preferably humans.

본 발명의 약제학적 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 비경구 투여인 경우에는 정맥내 전신 투여, 피하 투여, 근육 투여, 복강 투여, 경피 투여, 안구 투여 또는 안구 국소 투여 등으로 투여할 수 있다. 안구 국소 투여는 예를 들어, 직접적으로 안구내 투약되거나, 안구주위, 안구뒤, 망막하(subretinal), 망막중심(central retinal), 중심와(fovea) 외부, 결막하 (subconjunctival), 유리체내(intravitreous), 전방내(intracameral), 또는 맥락막위(suprachoroidal) 등에 투여하는 것을 포함한다. 본 발명의 조성물은 안구 삽입 장치를 통하여 투약될 수도 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered orally or parenterally, and in the case of parenteral administration, it can be administered by intravenous systemic administration, subcutaneous administration, intramuscular administration, intraperitoneal administration, transdermal administration, ocular administration, or local ocular administration. there is. Ocular topical administration, for example, can be administered directly intraocularly, periocularly, retrobulbally, subretinal, central retinal, extrafovea, subconjunctival, or intravitreous. ), intracameral, or suprachoroidal administration. Compositions of the present invention may also be administered via an ocular insertion device.

본 발명의 예방 또는 치료용 조성물은 상법에 의해 적당의 제제, 제형으로 만들 수 있다. 제제의 제형으로서는 산제, 과립제 등의 고형 제제일 수 있지만 우수한 예방 치료 효과를 얻는 관점에서는 점안제, 주사제, 과립제, 정제, 환제, 캡슐제, 겔, 시럽, 현탁제, 유제, 점적제 및 액제로 하는 것이 바람직하다. 특히 안구 주사제 및 점안제로 할 경우에는 용액제인 것이 바람직하다. 상기 액제 제조 방법으로서는 예를 들면 미리 조제한 줄기세포 유래의 미립자나 줄기세포의 배양 액(예, 배양 상청)을 용제와 혼합하는 방법이나 추가로 현탁화제나 유화제를 혼합하는 방법을 적합하게 예시할 수 있다. The preventive or therapeutic composition of the present invention can be prepared into an appropriate preparation or dosage form by commercial methods. The dosage form of the preparation may be a solid preparation such as powder or granule, but from the viewpoint of obtaining excellent preventive treatment effects, it may be used as eye drops, injections, granules, tablets, pills, capsules, gels, syrups, suspensions, emulsions, drops and liquids. It is desirable. In particular, when used as an eye injection or eye drop, a solution is preferable. Suitable examples of the liquid preparation method include, for example, mixing pre-prepared stem cell-derived microparticles or stem cell culture fluid (e.g., culture supernatant) with a solvent, or additionally mixing a suspending agent or emulsifier. there is.

이상과 같이 본 발명의 의약 조성물의 제제에 있어서는 제제상의 필요에 따라 적당의 약학적으로 허용되는 담체, 예를 들면 부형제, 결합제, 용제, 용해 보조제, 현탁화제, 유화제, 등장화제, 완충제, 안정화제, 무통화제, 방부제, 항산화제, 착색제, 활택제, 붕괴제, 습윤제, 흡착제, 감미제, 희석제 등의 임의 성분을 배합할 수 있다. 또한 본 발명의 조성물이 세포를 포함할 경우에는 세포 제제에 허용될 수 있는 성분을 배합할 수 있다.As described above, in the formulation of the pharmaceutical composition of the present invention, appropriate pharmaceutically acceptable carriers such as excipients, binders, solvents, solubilizers, suspending agents, emulsifiers, isotonic agents, buffers, and stabilizers are used depending on the needs of the formulation. , analgesics, preservatives, antioxidants, colorants, lubricants, disintegrants, wetting agents, adsorbents, sweeteners, diluents, etc. can be mixed. Additionally, when the composition of the present invention contains cells, components acceptable for cell preparations may be added.

본 발명의 예방 또는 치료용 조성물의 제제 투여량으로서는 질환의 종류나 그 증상의 정도, 제형, 투여 대상의 체중 등에 의해 바뀔 수 있지만, 중간엽계 줄기세포 유래 미립자의 양으로서 예를 들면 1일당, 1 pg/kg 내지 100 mg/kg의 범위를 적합하게 예시할 수 있고 중에서도 100 pg/kg 내지 10 mg/kg의 범위를 더욱 적합하게 예시할 수 있다.The dosage of the preventive or therapeutic composition of the present invention may vary depending on the type of disease, the degree of its symptoms, the formulation, the weight of the subject to be administered, etc., but the amount of mesenchymal stem cell-derived microparticles is, for example, 1 per day. The range from pg/kg to 100 mg/kg can be suitably exemplified, and the range from 100 pg/kg to 10 mg/kg can be more suitably exemplified.

본 발명의 예방 또는 치료용 조성물의 투여는 안구 유리체내 투여의 경우 단회투여, 복수투여가 가능하며, 12개월에 1회 투여이상, 그 중에서도, 6개월에 1회 투여, 2회 이상이 투여할 수 있고, 그 중에서도, 3개월에 1회 투여, 2회 이상 투여하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 예방 또는 치료용 조성물은 시험예 8에 나타낸 바와 같이, 단 1회 투여만으로 드라마틱한 효과를 얻을 수 있다.Administration of the preventive or therapeutic composition of the present invention can be administered as a single dose or multiple doses in the case of intraocular vitreous administration, and can be administered at least once every 12 months, especially once every 6 months, and can be administered twice or more. Among these, it is preferable to administer once or twice or more every three months. In particular, the preventive or therapeutic composition of the present invention can achieve dramatic effects with only one administration, as shown in Test Example 8.

또한 본 발명의 예방 또는 치료용 조성물의 투여는 점안제의 경우 1일 중1~복수회로 나누어 수행할 수 있다. 점안액 또한, 단회 투여, 복수 투여가 가능하며, 복수 투여의 경우, 예를 들면 7일에 1회 이상의 빈도로 2회 이상 계속 투여할 수 있고, 중에서도 3일에 1회 이상의 빈도로 2회 이상 투여하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 2일에 1회 이상의 빈도로 3회 이상 투여하는 것이 바람직하고 1일에 1회 이상의 빈도로 2회 이상 계속 투여하는 것이 더욱 바람직하다.Additionally, in the case of eye drops, the administration of the preventive or therapeutic composition of the present invention can be performed one to multiple times per day. Eye drops can also be administered single or multiple times. In the case of multiple administration, for example, they can be administered continuously 2 or more times at a frequency of 1 time or more every 7 days, and especially, 2 or more times at a frequency of 1 time or more every 3 days. It is preferable to administer it, and especially, it is preferable to administer it 3 or more times at a frequency of 1 time or more every 2 days, and it is more preferable to continuously administer it 2 or more times at a frequency of 1 time or more a day.

본 발명의 예방 또는 치료용 조성물의 제제가 안구 유리체내 투여 및, 점안제일 경우 유리체내 투여제 및 점안제에 범용되어 있는 기술을 이용해 필요에 따라 제약학적으로 허용될 수 있는 첨가제를 이용하여 조제할 수 있다.If the preparation of the composition for prevention or treatment of the present invention is for intravitreal administration or eye drops, it can be prepared using techniques commonly used in intravitreal administration and eye drops, using pharmaceutically acceptable additives as needed. there is.

예를 들면 염화나트륨, 글리세린 등의 등장화제; 염산, 수산화나트륨 등의 pH조정제; 인산 나트륨, 초산나트륨 등의 완충화제; 폴리옥시에틸렌소르비탄 모노올레이트, 스테아르산 폴리옥실 40, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유 등의 계면활성제; 구연산 나트륨, 에데트산 나트륨 등의 안정화제; 염화벤잘코늄, 파라벤 등의 방부제 등에서 필요에 따라 선택해 이용해 조제할 수 있다. 안구 유리체내 투여시 pH 는 통상 7.3의 멸균제제이며, 점안액의 pH는 안과 제제에 허용되는 범위 내에 있으면 좋지만 통상 pH4~8의 범위가 바람직하다.For example, isotonic agents such as sodium chloride and glycerin; pH adjusters such as hydrochloric acid and sodium hydroxide; Buffering agents such as sodium phosphate and sodium acetate; Surfactants such as polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyl 40 stearate, and polyoxyethylene hydrogenated castor oil; Stabilizers such as sodium citrate and sodium edetate; It can be prepared by selecting from preservatives such as benzalkonium chloride and paraben as needed. When administered into the ocular vitreous body, the pH of the sterilized preparation is usually 7.3, and the pH of the eye drops should be within the range acceptable for ophthalmic preparations, but a range of pH 4 to 8 is usually preferable.

본 발명의 예방 또는 치료용 조성물이 주사액제인 경우 정맥 투여(I.V.)가 가능하다.If the preventive or therapeutic composition of the present invention is an injectable solution, intravenous administration (I.V.) is possible.

정맥내 투여의 경우, 약학적으로 허용가능한 담체, 예를 들면 인산염 완충된 염수, 염수 또는 약물의 정맥 전신 투여를 위해 사용될 수 있는 적절한 다른 물질을 사용할 수 있다.For intravenous administration, a pharmaceutically acceptable carrier may be used, such as phosphate buffered saline, saline solution, or other suitable substances that can be used for intravenous systemic administration of the drug.

 본 발명의 조성물은 임의의 다양한 완충액 중에서 용해될 수 있다. 적합한 완충액은 예를 들면 인산염 완충된 염수(PBS), 일반 염수, 트리스(Tris) 완충액 및 인산 나트륨 (예를 들면 150 mM 인산 나트륨)을 포함한다. 불용성 폴리뉴클레오타이드는 약산 또는 약염기에 용해된 후 완충액을 이용하여 목적하는 부피까지 희석될 수 있다. 완충액의 pH는 적절하게 조절될 수 있다. 또한, 약학적으로 허용 가능한 첨가제를 이용하여 적절한 삼투성을 제공할 수 있다. 이런 첨가제는 당 분야의 숙련자의 권한에 포함된다. 상기 조성물이 생체 내에 사용되는 경우, 멸균된, 발열원이 없는 물을 사용할 수 있다. 이런 제제는 인간에게 투여하기에 적합한 조성물을 제조하기 위해 적합한 양의 수용액과 함께 효과량의 폴리뉴클레오타이드를 함유할 수 있다. 특히, 안구 유리체 및 점안제의 완충용액으로는 상업적 또는 그에 준하도록 제조된 안구용 Balanced Salt Solution (BSS)이 사용될 수 있다. pH는 6.8-7.4의 등장액으로 삼투압은 약 300 mOsm/kg, 조성물로는 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화 마그네슘, 아세트산 나트륨, 구연산 나트륨, 수산화 나트륨 등을 포함한 용액이다. The compositions of the present invention can be dissolved in any of a variety of buffers. Suitable buffers include, for example, phosphate buffered saline (PBS), normal saline, Tris buffer and sodium phosphate (eg 150 mM sodium phosphate). Insoluble polynucleotides can be dissolved in a weak acid or base and then diluted to a desired volume using a buffer solution. The pH of the buffer solution can be adjusted appropriately. Additionally, appropriate osmotic properties can be provided using pharmaceutically acceptable additives. Such additives are within the purview of those skilled in the art. When the composition is used in vivo, sterilized, pyrogen-free water can be used. Such formulations may contain an effective amount of the polynucleotide together with a suitable amount of aqueous solution to prepare a composition suitable for administration to humans. In particular, as a buffer solution for the ocular vitreous body and eye drops, a commercial or similar ocular Balanced Salt Solution (BSS) can be used. It is an isotonic solution with a pH of 6.8-7.4, an osmotic pressure of about 300 mOsm/kg, and a solution containing sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, sodium acetate, sodium citrate, and sodium hydroxide.

본 발명의 예방 또는 치료용 조성물의 제제 투여 대상이 되는 동물로서는 특히 제한되지 않지만 인간, 원숭이, 마우스, 래트, 햄스터, 몰모트, 소, 말, 토끼, 양, 염소, 고양이, 개 등이 바람직하고 안에서도 인간이 더욱 바람직하다. 또한 본 발명의 예방 또는 치료용 조성물이 세포 및/또는 그 배양액을 포함할 경우, 본 발명의 예방 또는 치료용 조성물의 제제 투여 대상이 되는 동물의 종류와 일치하고 있는 것이, 질환에 대하는 것보다 안정적으로 우수한 예방 및/또는 치료 효과를 얻는 관점에서 바람직하다.Animals to which the preventive or therapeutic composition of the present invention is administered are not particularly limited, but humans, monkeys, mice, rats, hamsters, ferrets, cows, horses, rabbits, sheep, goats, cats, dogs, etc. are preferable. Humans are more desirable. In addition, when the prophylactic or therapeutic composition of the present invention contains cells and/or their culture medium, the one that matches the type of animal to which the preparation of the prophylactic or therapeutic composition of the present invention is administered is more stable against the disease. This is desirable from the viewpoint of obtaining excellent preventive and/or therapeutic effects.

식품 용도food use

한편, 본 발명의 엑소좀을 포함하는 안구 후방 질환 예방 또는 치료용 조성물은 이와 및 기능성 식품적으로 허용되는 담체를 포함하는 기능성 식품 조성물로 적용이 가능하다.Meanwhile, the composition for preventing or treating posterior ocular diseases containing exosomes of the present invention can be applied as a functional food composition containing this and a functional food acceptable carrier.

본 명세서에서 사용된 용어 '기능성 식품 조성물'은 식품 제품, 식료품, 식이 보충제, 영양 보충제, 또는 식품 제품용 또는 식료품용 보충 조성물을 포함한다.As used herein, the term 'functional food composition' includes food products, foodstuffs, dietary supplements, nutritional supplements, or supplementary compositions for food products or foodstuffs.

애완 동물 사료 조성물을 포함하는 동물 사료는, 트리트(예를 들어, 개 비스킷) 또는 다른 식품 보충제뿐만 아니라, 유리하게는 필요한 식사 요구량을 공급하는 식품, 일례로 보충제, 예를 들어 그레이비, 음료수, 요구르트, 분말, 현탁액, 츄, 트리트(예를 들어, 비스켓) 또는 임의의 다른 전달 형태이다.The animal feed comprising the pet food composition may include treats (e.g. dog biscuits) or other food supplements, as well as foodstuffs that advantageously supply the necessary dietary requirements, such as supplements, for example gravies, beverages, yoghurts. , powder, suspension, chew, treat (e.g. biscuit) or any other delivery form.

본 발명의 식이 보충제는 임의의 적합한 형식으로 전달될 수 있다. 바람직한 양태에서, 액체, 젤, 젤캡, 캡슐, 분말, 고체 정제(코팅되거나 또는 코팅되지 않음), 차 등일 수 있다. Dietary supplements of the present invention may be delivered in any suitable format. In a preferred embodiment, it may be a liquid, gel, gel cap, capsule, powder, solid tablet (coated or uncoated), tea, etc.

[실시예][Example]

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이때 하기 시험예에서 세포 밖 소포체는 별도로 표기하지 않는한 엑소좀이다. 또한, 도면에서 표기된 MSC-Ev는 중간엽 줄기세포 유래 세포 밖 소포체의 약어이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples to aid understanding. However, the following examples only illustrate the content of the present invention and the scope of the present invention is not limited to the following examples. At this time, in the following test examples, extracellular vesicles are exosomes unless otherwise indicated. In addition, MSC-Ev, indicated in the drawing, is an abbreviation for mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles.

시험예 1: 줄기세포로부터 세포 밖 소포체 분리Test Example 1: Isolation of extracellular vesicles from stem cells

(1) 줄기세포 배양(1) Stem cell culture

정상 건강인의 공여 혹은 환자 자신으로부터 공여받은 11㎖의 골수를 DMEM 배지로 1:2의 비율로 희석한 후, 미리 준비한 10㎖의 히스토파크(Histopaque; Sigma, density 1.077g/㎖) 층 위에 점적하고, 400Хg에서 30분간 실온에서 원심분 리하였다. 단핵구 세포층을 분리하고, DMEM 배지를 첨가한 후 400Хg에서 5분간 실온에서 원심분리하고, 얻어진 단핵구 세포를 DMEM 배지로 2회 세척한 후 MSCGM?배지에서 37℃와 5% C02를 유지하며 배양하였다. 배양 48시간 후, 플라스크 바닥에 붙지 않은 세포를 새로운 배지로 교환하여 제거시키고, 플라스크 바닥에 붙은 세포를 3 내지 4일에 한 번씩 배지를 갈아주며 배양하였다. 배양된 세포가 80%정도 자랐을 때 새 플라스크로 계대하여 배양하고, 배양한 세포는 일부는 계속 계대배양하고, 일부는 MSCGM™, 10% 우태아 혈청(FBS) 및 5% DMSO이 함유된 동결보존액 혹은 Stem Cell Banker에 혼탁하여 -176℃액체질소에 보관하였다.11 ㎖ of bone marrow donated from a normal healthy person or from the patient himself was diluted with DMEM medium at a ratio of 1:2 and then placed on a previously prepared 10 ㎖ Histopaque (Sigma, density 1.077 g/㎖) layer. It was dropped and centrifuged at 400Хg for 30 minutes at room temperature. The mononuclear cell layer was separated, DMEM medium was added, and centrifuged at 400Хg for 5 minutes at room temperature. The obtained mononuclear cells were washed twice with DMEM medium and then cultured in MSCGM medium at 37°C and 5% C0 2 . . After 48 hours of culture, cells that did not stick to the bottom of the flask were removed by replacing them with new medium, and cells that stuck to the bottom of the flask were cultured with the medium changed once every 3 to 4 days. When the cultured cells grow to about 80%, they are subcultured to a new flask. Some of the cultured cells are continued to be subcultured, and some are placed in a cryopreservation solution containing MSCGM™, 10% fetal bovine serum (FBS), and 5% DMSO. Alternatively, it was turbid in a Stem Cell Banker and stored in liquid nitrogen at -176°C.

구체적으로, 중간엽 줄기세포 (가톨릭 서울 성모병원 세포치료 사업단)를 구매 (분양)하여, 본사 질소 탱크에 보관, 구매 후 1년 안에 사용하. 계대 번호 2의 세포를 구매하여, 20% FBS (fetal bovine serum) 및 페니실린/스트렙토마이신/암포테기신B가 포함된 DMEM 배양배지에 배양하였다. 계대 번호 4까지 일반 배양 배지를 이용하여 배양 후, 엑소좀 및 소포 추출전에 분리 배양액으로 교체 후, 48시간 배양 후, 세포 배양 상층액을 회수하였다.Specifically, mesenchymal stem cells (Cell Therapy Business Group, Catholic Seoul St. Mary's Hospital) are purchased (distributed), stored in a nitrogen tank at the headquarters, and used within one year of purchase. Cells of passage number 2 were purchased and cultured in DMEM culture medium containing 20% FBS (fetal bovine serum) and penicillin/streptomycin/amphotegicin B. After culturing using general culture medium until passage number 4, it was replaced with an isolation culture medium before extraction of exosomes and vesicles, and after 48 hours of culture, the cell culture supernatant was recovered.

회수한 세포배양 상층액은 500Хg에서 10 분후 상층액을 회수, 2,000Хg 에서 다시 10분간 원심분리하여 상층액을 분주하여 냉동 보관하였다. 구체적으로, 냉동 보관 세포 배양 상층액은 세포와 세포 부스러기가 제거된 배양액으로, 배양액 ml 당 1x10 내지 1x103의 세포가 분비한 엑소좀을 포함하며, 배양액 ml당 단백질 농도는 100 μg 내지 5000 μg 의 범주에 해당하는 것을 사용하였다. The recovered cell culture supernatant was collected after 10 minutes at 500Хg, centrifuged again at 2,000Хg for 10 minutes, and the supernatant was aliquoted and stored frozen. Specifically, the frozen cell culture supernatant is a culture medium from which cells and cell debris have been removed, and contains exosomes secreted by 1x10 to 1x10 3 cells per ml of culture medium, and has a protein concentration of 100 μg to 5000 μg per ml of culture medium. The one that corresponds to the category was used.

(2) 수용액 이상계 상분리 조성물을 이용한 세포 밖 소포체의 분리(2) Separation of extracellular vesicles using an aqueous biphasic phase separation composition

수용액 이상계를 만들기 위해 폴리에틸렌글리콜 및 덱스트란을 인산 완충 식염수(PBS, Phosphate buffered saline)에 녹여 각각 10.5 wt% 및 45 wt% 의 농도로 준비하였다. 이러한 조성의 수용액 이상계는 덱스트란 수용액/폴리에틸렌글리콜 수용액 간 계면장력은 5.36X10-6 J/m2이 되도록 하였다.To create an aqueous biphasic system, polyethylene glycol and dextran were dissolved in phosphate buffered saline (PBS) and prepared at concentrations of 10.5 wt% and 45 wt%, respectively. In the aqueous solution ideal system of this composition, the interfacial tension between the dextran aqueous solution and the polyethylene glycol aqueous solution was 5.36X10 -6 J/m 2 .

가로*세로의 시험관에 폴리에틸렌글리콜 수용액 5 ml을 첨가하였다. 이어, 배양액 500 ㎕를 덱스트란 수용액 0.5 ml과 혼합하여 1시간 동안 용해시킨 후, 얻어진 용액을 상기 시험관에 첨가한 다음 상 분리를 유도하였다.5 ml of polyethylene glycol aqueous solution was added to a horizontal*vertical test tube. Next, 500 ㎕ of the culture medium was mixed with 0.5 ml of dextran aqueous solution and dissolved for 1 hour, and the resulting solution was added to the test tube to induce phase separation.

덱스트란층의 세포 밖 소포체를 피펫으로 추출하였다. Extracellular vesicles from the dextran layer were extracted with a pipette.

이어, 회수된 세포 밖 소포체의 개수와 단백질 농도가 측정되었다. 단백질당 세포 밖 소포체 개수의 순도를 높이기 위해 즉 배양액에 세포 밖 소포체 외에 존재하는 잔류 단백질을 완전히 제거하기 위해 두번 이상 이 과정을 반복하였다. Next, the number and protein concentration of recovered extracellular vesicles were measured. In order to increase the purity of the number of extracellular vesicles per protein, that is, to completely remove residual proteins other than extracellular vesicles in the culture medium, this process was repeated more than twice.

시험예 2: 분리된 세포 밖 소포체 특성 확인Test Example 2: Confirmation of characteristics of isolated extracellular vesicles

시험예 1에서 분리된 세포 밖 소포체의 특성을 분석하여 그 결과를 도면 및 표에 나타내었다.The characteristics of the extracellular vesicles isolated in Test Example 1 were analyzed, and the results are shown in the drawing and table.

도 1은 시험예 1에서 분리된 세포 밖 소포체의 입자 크기 분포도를 보여주는 그래프이다. 이때 세포 밖 소포체는 엑소좀이고, 분리된 엑소좀의 입경분포는 1000 nm 이하이나, 50 nm 내지 300 nm 이하에서 96 중량% 이상 밀집 분포함을 알 수 있다.Figure 1 is a graph showing the particle size distribution of extracellular vesicles isolated in Test Example 1. At this time, the extracellular vesicles are exosomes, and the particle diameter distribution of the separated exosomes is 1000 nm or less, but it can be seen that more than 96% by weight is densely distributed between 50 nm and 300 nm.

분리된 엑소좀의 특성 (1 L 미디어에서 추출된 엑소좀의 개수, 1 L 당 단백질 내 엑소좀의 함량 및 단백질 1 ug당 엑소좀의 개수)을 분석하기 위해 6외 반복 실험을 수행한 다음, 이들의 평균 값을 나타내었다. 1 L 미디어에서 추출된 엑소좀의 개수는 3.66x1010이고, 1 L 당 단백질 내 엑소좀의 함량은 15 mg이고, 단백질 1 ug당 엑소좀의 개수는 1.96x108개로 측정되었다.Six replicate experiments were performed to analyze the characteristics of the isolated exosomes (number of exosomes extracted from 1 L media, content of exosomes in protein per 1 L, and number of exosomes per 1 ug of protein). Their average values are shown. The number of exosomes extracted from 1 L media was 3.66x10 10 , the content of exosomes in protein per 1 L was 15 mg, and the number of exosomes per 1 ug of protein was measured to be 1.96x10 8 .

이때, 분리된 엑소좀의 막 단백질 표지자의 분포 및 함량을 측정한 결과, CD9, CD63 및 CD81이 주로 존재하되, 각각 14.3%, 75.79%, 2.5%씩 존재하였고, 이들 분포는 총 엑소좀의 90% 이상이 이들 단백질 표지자를 표현됨을 알 수 있다. At this time, as a result of measuring the distribution and content of membrane protein markers in the isolated exosomes, CD9, CD63, and CD81 were mainly present, accounting for 14.3%, 75.79%, and 2.5%, respectively, and these distributions accounted for 90% of the total exosomes. It can be seen that more than % of these protein markers are expressed.

상기 막 단백질 표지자 중 CD63 및 CD9의 비(ratio)는 5.3이었다. Among the membrane protein markers, the ratio of CD63 and CD9 was 5.3.

건성 황반변성 생쥐 모델의 확립Establishment of dry macular degeneration mouse model

하기는 건성 황반변성 모델의 확립으로, 생쥐 BLAB/C 를 사용하여, 건성 생쥐 황반변성 모델을 확립하였다. 생쥐 황반변성은 소분자 화학제를 사용하였으며, sodium iodate의 전신 투여로 망막색소상피와 광수용체세포 층에 변성을 유도하였다.The following is the establishment of a dry macular degeneration model. A dry mouse macular degeneration model was established using mouse BLAB/C. A small molecule chemical agent was used to treat macular degeneration in mice, and degeneration was induced in the retinal pigment epithelium and photoreceptor cell layer by systemic administration of sodium iodate.

유전자 발현 증가Increased gene expression

도 2는 건성 황반변성 모델의 성립 실험으로 sodium iodate에 유발되는 안구 중심부 망막색소상피세포의 퇴행 및 광수용체세포의 소실에 의한 로제트 형성, 염증성 유전자 발현 증가, 산화스트레스 관련 유전자 발현 증가, 세포사멸 유전자 발현 증가의 동물 모델에 대한 설명이다.Figure 2 is an experiment to establish a dry macular degeneration model, showing degeneration of retinal pigment epithelial cells in the center of the eye caused by sodium iodate, rosette formation due to loss of photoreceptor cells, increased expression of inflammatory genes, increased expression of genes related to oxidative stress, and apoptosis genes. This is a description of the animal model of increased expression.

도 2(a)는 생쥐 안구내 망막색소상피세포 층의 평면사진이고, 도 2(b)는 생쥐 안구내 광수용체 세포층의 세포핵 사진이며, 도 2(c)는 황반변성 안구의 유전자들 발현 변화를 보여주는 폴리머레이즈 중합연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction, PCR) 그래프이다.Figure 2(a) is a planar photograph of the retinal pigment epithelial cell layer within the mouse eye, Figure 2(b) is a photograph of the cell nuclei of the photoreceptor cell layer within the mouse eye, and Figure 2(c) is a change in gene expression in macular degeneration eyes. This is a Polymerase Chain Reaction (PCR) graph showing.

도 2(a)는 생쥐 안구내 망막색소상피세포 층의 평면사진으로 정상과 sodium iodate에 의해 변성및 퇴화된 망막색소상피세포를 phallodin로 염색한 사진이다. 정상에서는 phallodin 염색이 육각형~팔각형의 균일하게 분포된 망막색소상피세포층을 보이나, 황반변성이 유도된 실험군에서는 균일하게 분포된 망막색소상피세포층의 부재를 보인다. Figure 2(a) is a planar photograph of the retinal pigment epithelial cell layer within the mouse eye, showing normal and sodium iodate-degenerated and degenerated retinal pigment epithelial cells stained with phallodin. In normal cases, phallodin staining shows a uniformly distributed retinal pigment epithelial cell layer of hexagonal to octagonal shape, but in the experimental group with induced macular degeneration, the absence of a uniformly distributed retinal pigment epithelial cell layer was observed.

도 2(b)는 생쥐 안구내 광수용체 세포층의 세포핵 사진이며, 정상 안구에서는 균일하게 분포된 광수용체 세포들이 황반변성 유도된 안구에서는 로제트를 형성함을 보인다. Figure 2(b) is a photograph of the cell nuclei of the photoreceptor cell layer in the mouse eye, showing that photoreceptor cells, which are uniformly distributed in the normal eye, form rosettes in the eye with induced macular degeneration.

도 2(c)는 유도된 황반변성 안구의 유전자들 발현 변화를 RT-qPCR을 통해 얻어진 실험 결과로 염증 관련 유전자 발현의 증가, 산화에 관련된 유전자 및 세포사멸 관련 유전자 발현의 증가를 통해, 본 발명에서 사용한 황반변성 모델의 적합함을 알 수 있다.Figure 2(c) shows the results of an experiment obtained through RT-qPCR to show changes in expression of genes in eyes with induced macular degeneration, including an increase in the expression of genes related to inflammation, an increase in the expression of genes related to oxidation, and genes related to apoptosis, according to the present invention. The suitability of the macular degeneration model used can be seen.

세포 밖 소포체 투여의 황반 변성 동물 모델 실험 설계 Experimental design of macular degeneration animal model with extracellular vesicle administration

황반 변성 동물 모델은 안구후방, 망막색소상피세포 및 광수용체세포 손상을 유발한다. 황반변성 모델에서는 세포 밖 소포체의 유리체 투여를 이용, 약효를 망막전위도 (Electroretinogram, ERG), 안구 염색, RT-qPCR을 통해 관찰하였다.Animal models of macular degeneration cause damage to posterior ocular cells, retinal pigment epithelial cells, and photoreceptor cells. In the macular degeneration model, vitreous administration of extracellular vesicles was used, and drug efficacy was observed through electroretinogram (ERG), ocular staining, and RT-qPCR.

시험예 1을 통해 분리된 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물을 단백질 농도와 세포 밖 소포체 개수를 적합한 방식으로 제조한 pH 7.3 멸균 인산완충 식염수의 제조액으로 일회 투여분씩 분취되어 제공 공급되었다. 구체적으로, 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포(MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물은 분리된 세포 밖 소포체 50 mg, PBS 1 ml, pH가 7.3으로 제조하였다. 이때 시험은 도 3의 황반변성 유도 생쥐의 유리체내 투여 스케쥴에 의거하여 수행하였다.The ocular administration composition containing the mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) isolated through Test Example 1 was administered once with a solution of pH 7.3 sterile phosphate-buffered saline prepared in a manner suitable for protein concentration and number of extracellular vesicles. Each dose was divided and supplied. Specifically, an ocular administration composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) was prepared with 50 mg of isolated extracellular vesicles, 1 ml of PBS, and pH of 7.3. At this time, the test was performed based on the intravitreal administration schedule for macular degeneration-induced mice in Figure 3.

황반변성 유도 생쥐의 경우 유도 후 유리체내에 세포 밖 소포체 단백질 농도 50 ng 을 단회 투여 후, 3일 후 RT-qPCR 방식으로 염증 및 산화 관련 유전자의 변화를 관찰, 7일 째 비침습적 안구 검사인 망막전위도를 통해 망막 기능을 검사 하였으며, 침습적 방법으로 적출된 안구의 망막을 염색 후 관찰하여 투여된 세포외 소포의 황반변성에 대한 약효를 측정하였다. In the case of macular degeneration-induced mice, after induction, a single dose of 50 ng of extracellular vesicle protein was administered to the vitreous body. After 3 days, changes in genes related to inflammation and oxidation were observed using RT-qPCR, and on the 7th day, retinal non-invasive eye examination was performed. Retinal function was examined through electrophoresis, and the retina of the eye extracted through an invasive method was stained and observed to measure the efficacy of the administered extracellular vesicles on macular degeneration.

[결과][result]

도 4는 정상 생쥐에 형광부착 세포 밖 소포체를 안구의 유리체내 투여 후 안구내 유지 (retention)를 보여주는 사진이다.Figure 4 is a photograph showing retention within the eye after administration of fluorescent extracellular vesicles into the vitreous body of a normal mouse.

도 4를 참조하면, 형광 (Cy5.5) 부착된 세포 밖 소포체를 안구 유리체내 투여후, IVIS 생체 (in vivo) imaging system으로 추적실험을 통해, 2 주이상 형광 부착된 세포 밖 소포체가 안구내 유지됨을 확인하였다. 투여된 양은 ~1X108 개수가 투여 되었다. 생쥐의 2 주간 유지는 사람으로 환산시 약 6개월의 보유를 의미하며, 이는 현재 개발 혹은 안구 임상실험 중인 나노전달체들과 비슷한 수준 혹은 그 이상이라고 해석된다.Referring to Figure 4, after administering fluorescent (Cy5.5) attached extracellular vesicles into the eye vitreous body, through a tracking experiment with the IVIS in vivo imaging system, the fluorescently attached extracellular vesicles were observed within the eye for more than 2 weeks. It was confirmed that it was maintained. The administered amount was ~ 1X108 . Maintenance for 2 weeks in mice means retention for about 6 months in humans, which is interpreted to be similar to or higher than that of nanocarriers currently under development or in ocular clinical trials.

시험예 3: 세포 밖 소포체 투여의 망막세포상피세포 사멸 억제 효과Test Example 3: Inhibitory effect of extracellular vesicle administration on retinal cell epithelial cell death

[방법][method]

Sodium iodate에 의해 유도된 건성 황반변성 동물 모델 (도 2)을 이용하여 (도 3)에서 설명한 동일 방식으로 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물 안구 유리체내에 투여한 후, 건성 황반변성동물 모델에서 퇴화/변성된 망막색소상피세포층의 세포 밖 소포체 투여에 의한 회복을 확인하였다 (도 5). An ocular administration composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) was administered into the ocular vitreous body in the same manner as described in (FIG. 3) using an animal model of dry macular degeneration induced by sodium iodate (FIG. 2). Afterwards, recovery of the degenerated/degenerated retinal pigment epithelial cell layer by administration of extracellular vesicles was confirmed in a dry macular degeneration animal model (FIG. 5).

측량값을 얻기 위해 단위 면적당 존재하는 망막색소상피세포의 개수를 측정하여 각 실험군을 비교한 결과 건성 황반변성 동물 모델의 R2 망막 지역의 완전히 파괴된 색소상피세포가 세포 밖 소포체의 투여로 회복했음을 도 5에서 보인다.To obtain the measurement value, the number of retinal pigment epithelial cells present per unit area was measured and each experimental group was compared. As a result, the completely destroyed pigment epithelial cells in the R2 retina region of the dry macular degeneration animal model were recovered by administration of extracellular vesicles. It is visible at 5.

[결과][result]

구체적으로, 도 5(a)는 phalloidin 염색을 통한, 망막색소상피세포의 형태학적 사진이다. 정상안구의 육각형, 혹은 팔각형의 망막색소상피세포로 이루어진 상피세포층이 sodium iodate에 의해 모든 안구 지역에서 파괴되었으며, 세포 밖 소포체의 투여는 완전히 파괴된 망막색소상피세포의 손상을 막았거나 회복시켰다. Specifically, Figure 5(a) is a morphological photograph of retinal pigment epithelial cells through phalloidin staining. The epithelial cell layer consisting of hexagonal or octagonal retinal pigment epithelial cells in normal eyes was destroyed in all eye regions by sodium iodate, and administration of extracellular vesicles prevented or restored damage to the completely destroyed retinal pigment epithelial cells.

도 5(b)는 공초점 사진의 망막 지역의 위치에 대한 설명 및 단위면적 (315 μm X 315 μm)당 세포의 숫자를 측정한 방법에 대한 설명이다. 도 5(c)는 R2 지역의 단위면적 (315 μm X 315 μm)당 들어 있는 망막색소상피세포의 숫자를 측정한 값들의 평균 및 분산값 그래프이다.Figure 5(b) is a description of the location of the retinal region in the confocal image and a method for measuring the number of cells per unit area (315 μm Figure 5(c) is a graph of the average and variance values of the number of retinal pigment epithelial cells measured per unit area (315 μm x 315 μm) of the R2 region.

도 5의 도면을 보면, 황반변성 동물 모델, sodium iodate에 의한 망막색소상피세포의 퇴행에서, 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)의 유리체내 주사가, 안구 후방, 망막색소상피세포 사멸을 억제함을 보인다. Looking at the diagram in Figure 5, in the macular degeneration animal model, degeneration of retinal pigment epithelial cells by sodium iodate, intravitreal injection of mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) causes retinal pigment epithelial cell death in the rear of the eye. It appears to suppress.

시험예 4: 세포 밖 소포체 투여의 광수용체세포층의 변성 억제 기능 Test Example 4: Inhibition of degeneration of the photoreceptor cell layer by administration of extracellular vesicles

Sodium iodate에 의한 건성 황반변성 동물 모델은 안구후방, 망막색소상피세포뿐 아니라, 광수용체세포의 손상도 유발하며, 이에 대한 세포 밖 소포체의 약효과를 확인하기 위해 하기와 같이 수행하였다.The animal model of dry macular degeneration caused by sodium iodate causes damage not only to posterior eye and retinal pigment epithelial cells, but also to photoreceptor cells, and was performed as follows to confirm the drug effect of extracellular vesicles on this.

[방법][method]

시험예 1을 통해 분리된 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물을 도 3에서 설명한 방식으로 동일한 방법으로 투여하였고, 로제트 관찰을 위해 세포핵을 Hoechst33342로 염색했으며, 전체 안구를 공촛점 현미경으로 스캔하여, 로제트 면적을 정량화하였으며, 그 결과를 하기에 나타내었다.The ocular administration composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) isolated through Test Example 1 was administered in the same manner as described in FIG. 3, cell nuclei were stained with Hoechst33342 to observe rosettes, and the entire The eyes were scanned with a confocal microscope to quantify the rosette area, and the results are shown below.

[결과][result]

도 6(a)는 sodium iodate 건성 황반변성 동물 모델의 안구 후방의 광수용체세포 층의 사진이고, 도 6(b)는 광수용체 손상 정도를 보여주는 그래프이다. Figure 6(a) is a photograph of the photoreceptor cell layer at the rear of the eye of a sodium iodate dry macular degeneration animal model, and Figure 6(b) is a graph showing the degree of photoreceptor damage.

구체적으로, 도 6(a)를 보면, 세포 밖 소포체를 포함하는 안구 투여 조성물의 투여를 통해 로제트가 줄어들었음을 보여준다. 도 6(b)는 광수용체 손상 정도를 보여주는 그래프이고, 세포 밖 소포체 투여시 로제트 형성이 줄었다.Specifically, Figure 6(a) shows that the number of rosettes was reduced through administration of an ocular composition containing extracellular vesicles. Figure 6(b) is a graph showing the degree of photoreceptor damage, and rosette formation was reduced upon administration of extracellular vesicles.

시험예 5: 건성 황반변성 모델에 세포 밖 소포체 투여로 염증성 사이토카인 및 케모카인 발현 저하Test Example 5: Reduction of inflammatory cytokine and chemokine expression by administering extracellular vesicles to a dry macular degeneration model

[방법] [method]

황반변성 유도후 4시간 이후 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체 (MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물을 안구 유리체내 투여후, 3일째 되는 날 안구를 적출, 망막과 맥락막을 포함하는 안구 후방 조직에서 RNA (ribonucleic acid, 리보핵산)를 뽑아, RT-qPCR (역전사 중합효소 연쇄반응)을 수행하여 염증성 사이토카인 및 케모카인의 발현을 측정하였다.After intraocular administration of an ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) 4 hours after macular degeneration induction, the eye was removed on the third day, and posterior ocular tissues including the retina and choroid were removed. RNA (ribonucleic acid) was extracted and RT-qPCR (reverse transcription polymerase chain reaction) was performed to measure the expression of inflammatory cytokines and chemokines.

[결과][result]

도 7은 안구 유리체 내 세포 밖 소포체의 투여 후 각 유전자에 대한 RT-qPCR 그래프이다.Figure 7 is an RT-qPCR graph for each gene after administration of extracellular vesicles in the eye vitreous body.

도 7을 보면, 본 동물 모델에서 증가 유도된 염증성 사이토카인 유전자 (TNFa, IL-1b, ICAM1)들의 발현이 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)의 투여로 통계적으로 유의미하게 감소되었음을 보인다. 또한 본 동물 모델에서 증가 유도된 염증성 케모카인 유전자 (CCL2, CCL3, CCL4, CCL7, CCL8, CXCL1, CXCL9) 의 발현이 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체 (MSC-Ev)의 투여로 감소되었다. Looking at Figure 7, It was shown that the expression of inflammatory cytokine genes (TNFa, IL-1b, ICAM1), which were increased in this animal model, was statistically significantly reduced by the administration of mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev). In addition, the expression of inflammatory chemokine genes (CCL2, CCL3, CCL4, CCL7, CCL8, CXCL1, CXCL9), which was increased in this animal model, was decreased by administration of mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev).

시험예 6: 건성 황반변성 모델에서 세포 밖 소포체 투여에 의한 산화 스트레스 유발 유전자의 발현 저하 확인Test Example 6: Confirmation of decreased expression of oxidative stress-inducing genes by administration of extracellular vesicles in a dry macular degeneration model

[방법][method]

황반변성 유도후 4시간 이후 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체 (MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물을 안구 유리체내 투여후, 3일째 되는 날 안구를 적출, 망막과 맥락막을 포함하는 안구 후방 조직에서 RNA (리보핵산)를 뽑아, RT-qPCR을 시행하여 동물 모델에서 증가 유도된 미토콘드리아에 위치, 산화유발을 증가시키는 유전자 (NOX1, NOX4, DOUX1, DOUX2)들의 전사체 발현을 측정하였다.After intraocular administration of an ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) 4 hours after macular degeneration induction, the eye was removed on the third day, and posterior ocular tissues including the retina and choroid were removed. RNA (ribonucleic acid) was extracted and RT-qPCR was performed to measure the transcript expression of genes (NOX1, NOX4, DOUX1, DOUX2) that are located in mitochondria and increase oxidation in the animal model.

[결과][result]

도 8은 안구 유리체 내 세포 밖 소포체 투여 후 각 유전자에 대한 RT-qPCR 그래프이다.Figure 8 is an RT-qPCR graph for each gene after administration of extracellular vesicles into the eye vitreous body.

도 8을 보면, 본 동물 모델에서 증가 유도된 미토콘드리아의 기능을 통해 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체 (MSC-Ev)가 산화 스트레스 유발 유전자를 증가시키는 NOX1, NOX4, DOUX1, DOUX2의 전사체 발현을 세포 밖 소포체 투여가 통계적으로 유의미하게 억제함을 확인하였다.Referring to Figure 8, in this animal model, mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) increase the expression of transcripts of NOX1, NOX4, DOUX1, and DOUX2, which increase oxidative stress-inducing genes, through increased mitochondrial function. It was confirmed that administration of external endoplasmic reticulum resulted in statistically significant inhibition.

시험예 7: 건성 황반변성에서 세포 밖 소포체 투여에 따른 안구 기능 개선 Test Example 7: Improvement of ocular function following extracellular vesicle administration in dry macular degeneration

[방법][method]

황반변성 유도후 4시간 후 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체 (MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물을 안구 유리체내 투여후, 일주일째 되는 시점에 비침습적 안과 기구인 망막전위도 (Electroretinogram, ERG)을 이용 막대광수용체를 자극하는 범위의 하얀색 빛을 눈에 자극하여, 눈의 생리적 반응을 측정하였다. 측정전 24시간동안 생쥐는 암실에서 암순응되었으며 측정 또한 암실에서 수행되었다. 수행시, 안구는 동공확장제에 의해 확장 후, 마취 상태에서 따뜻한 온도가 유지되는 패드 위에서 안구에 전극 (electrode)를 대고, 빛에 의한 안구의 전기 생리적 반응을 측정하였다. Four hours after inducing macular degeneration, an ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) was administered intravitreally, and at one week, an electroretinogram (ERG), a non-invasive ophthalmic device, was used. The physiological response of the eye was measured by stimulating the eye with white light in a range that stimulates rod photoreceptors. Mice were dark-adapted in a dark room for 24 hours before measurement, and measurements were also performed in a dark room. During the procedure, the eye was dilated with a pupil dilator, and then an electrode was placed on the eye on a pad maintained at a warm temperature under anesthesia, and the electrophysiological response of the eye to light was measured.

[결과][result]

도 9는 안구 유리체 내 세포 밖 소포체 투여 후 회복을 보여주는 안구의 전기생리 반응 그래프이다.Figure 9 is a graph of the electrophysiological response of the eye showing recovery after administration of extracellular vesicles into the vitreous body of the eye.

도 9에서 암순응한 생쥐 안구에 -4 dB, -2 dB 의 하얀 빛의 자극으로 얻은 안구의 정기 생리적 전위도 변화를 시간 ms (mili seconds)를 X 축으로 그 변화값을 Y 축에 uV (micro volts)로 보여준다.In Figure 9, the regular physiological potential change of the eye obtained by stimulation of -4 dB and -2 dB white light in the dark-adapted mouse eye is expressed as time ms (mili seconds) on the X axis and the change value as uV (micro) on the Y axis. volts).

도 9를 보면, sodium iodate (40 mg/kg)의 전신 투여는 안구 막대광수용체 세포 및, 망막 양극성세포의 전기생리적 기능을 전면 마비시키나, 본 발명에 따른 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)의 유리체내 투여에 의해 그 기능을 정상과 대비 크게 향상시킴을 확인할 수 있다.9, systemic administration of sodium iodate (40 mg/kg) completely paralyzes the electrophysiological functions of ocular rod photoreceptor cells and retinal bipolar cells, but mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-) according to the present invention It can be confirmed that intravitreal administration of Ev) significantly improves its function compared to normal.

시험예 8: 건성 황반변성에서 세포 밖 소포체 투여에 따른 막대광수용체 세포 및 망막 양극성 세포 기능 개선 Test Example 8: Improvement of rod photoreceptor cell and retinal bipolar cell function following extracellular vesicle administration in dry macular degeneration

막대광수용체는 망막에서 빛을 최초로 인지하여 신호를 전달하는 세포이다. Sodium iodate에 의해 손상된 황반변성 동물 모델에서의 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물의 투여에 의해 막대광수용체 세포에 의한 빛의 인지 및 망막 양극성 세포로의 전달에 대한 측정값이다. 이때 측정된 수치가 정상에 가까울수록 손상된 막대광수용체 및 망막 양극성 세포의 전기생리적 기능이 회복됨을 의미한다. Rod photoreceptors are cells in the retina that first perceive light and transmit signals. Recognition of light by rod photoreceptor cells and transmission to retinal bipolar cells by administration of an ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) in an animal model of macular degeneration damaged by sodium iodate This is the measurement value for At this time, the closer the measured value is to normal, it means that the electrophysiological functions of damaged rod photoreceptors and retinal bipolar cells are restored.

[방법][method]

황반변성 유도후 4시간 후 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물을 안구 유리체내 투여후, 일주일째 되는 시점에 비침습적 안과 기구인 망막 전위도 (Electroretinogram, ERG)를 이용 막대광수용체를 자극할 수 있는 아주 희미한 빛을 눈에 자극하여, 눈의 생리적 반응을 측정하였다. 위의 전기 생리적 그래프 파형을 수치화하여 나타낸 그래프로 a-wave 는 그래프 파형의 왼쪽에 위치, Y축에서 마이너스 방향으로움직이는 절대값 (uV) 을 b-wave는 파형의 맨 아래 꼭지점과 맨 위 꼭지점의 차이를 측정한 값 (uV)이다. Four hours after inducing macular degeneration, an ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) was administered intravitreally, and at one week, an electroretinogram (ERG), a non-invasive ophthalmic device, was used. The physiological response of the eye was measured by stimulating the eye with a very faint light that can stimulate rod photoreceptors. The above electrophysiological graph waveform is expressed numerically. a-wave is located on the left side of the graph waveform, and b-wave is the absolute value (uV) moving in the negative direction on the Y-axis, and b-wave is the absolute value (uV) of the bottom and top vertices of the waveform. This is the measured difference (uV).

a-wave는 막대광수용체세포에서의 빛에 의한 전기생리적 반응이며, b-wave는 막대광수용체세포에서 전달된 양극성세포에서의 반응을 나타낸다. 다시 말하면, a-wave 의 반응은 막대광수용체 세포의 빛의 망막 최초 인지후 반응하는 반응 값이며, b-wave는 최초 세포인 막대광수용체 세포가 다음 전달 세포인 망막 양극성세포로 신호가 전달 pre-synpse의 반응을 나타낸다. a-wave is the electrophysiological response caused by light in rod photoreceptor cells, and b-wave represents the response in bipolar cells transmitted from rod photoreceptor cells. In other words, the a-wave response is the response value of the rod photoreceptor cell after the first recognition of light in the retina, and the b-wave is the signal transmitted from the first cell, the rod photoreceptor cell, to the next transmitting cell, the retinal bipolar cell. -Indicates the synpse response.

[결과][result]

도 10은 안구 유리체 내 세포 밖 소포체의 투여 후 빛의 자극(-4 dB, -2 dB)에서 안구의 생리적 반응을 측정한 전기 생리적 그래프 파형의 a-wave, b-wave의 전위차 변화를 보여준다. 이때 a-wave 와 b-wave 파형의 분석은 물리적 빛에 의한 망막의 최초 신호 인지 (a-wave) 및 전달 (b-wave)이라고 할 수 있다.Figure 10 shows changes in the potential difference of the a-wave and b-wave of the electrophysiological graph waveform measuring the physiological response of the eye to light stimulation (-4 dB, -2 dB) after administration of extracellular vesicles in the vitreous body of the eye. At this time, the analysis of a-wave and b-wave waveforms can be said to be the first signal recognition (a-wave) and transmission (b-wave) of the retina by physical light.

도 10에 따르면, sodium iodate는 막대광수용체의 빛 자극 (-4 dB, 2 dB)에 의한 반응을 저하시키나, 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)을 포함하는 안구 투여 조성물의 투여를 통해 상기 손상된 막대광수용체 세포의 전기생리적 기능을 개선시킴을 알 수 있다. 이 수치는 완전한 회복인 정상과는 동등하지는 않아 정상 상태로의 회복과 차이가 있으나, 통계학적으로 유의미한 수치로 황반변성 모델에서 상쇄된 망막의 빛 인지 기능을 크게 증가시켰으며, 단회 투여로 이러한 향상은 드라마틱한 회복이다.According to Figure 10, sodium iodate reduces the response of rod photoreceptors to light stimulation (-4 dB, 2 dB), but administration of an ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) It can be seen that the electrophysiological function of the damaged rod photoreceptor cells is improved. This value is not equivalent to normal, which is a complete recovery, and is different from recovery to the normal state. However, it is a statistically significant value and significantly increases the light perception function of the retina, which is offset in the macular degeneration model. This improvement is achieved with a single dose. It's a dramatic recovery.

생쥐 망박변성 모델의 확립Establishment of mouse reticular degeneration model

하기는 망막변성 모델의 확립으로, 생쥐 BLAB/C를 사용하여, 건성 황반변성 모델과는 대비되게, 망막색소상피세포의 손상유발 없이, 단지 광수용체 세포층의 변성만을 유도하는 모델의 확립을 설명한다. The following describes the establishment of a retinal degeneration model using mouse BLAB/C, which, in contrast to the dry macular degeneration model, induces only degeneration of the photoreceptor cell layer without causing damage to retinal pigment epithelial cells. .

망막변성 동물 모델 성립 실험Experiments to establish an animal model for retinal degeneration

망막변성은 cisplatin (20 mg/kg)의 BALB/C 생쥐에 전신으로 복강 투여하여, 망막 광수용체 층에 변성을 유도하였다 [도 11 참조]. Cisplatin은 항암치료제로, 환자의 영구적 망막 손상/변성 안구 부작용이 보고된 바 있으며 동물실험에서 동일하거나 비슷한 결과가 유도됨을 확인한 결과이다.Retinal degeneration was induced in the retinal photoreceptor layer by systemic intraperitoneal administration of cisplatin (20 mg/kg) to BALB/C mice [see FIG. 11]. Cisplatin is an anti-cancer treatment, and eye side effects such as permanent retinal damage/degeneration in patients have been reported, and animal testing has confirmed that the same or similar results are obtained.

도 11(a)~(d)는 망막 변성 동물 모델 성립 실험에 대한 것으로, 도 11(a)는 헤마톡실린-에오신 (H & E) 염색의 수직 단면의 안구 망막 사진으로, cisplatin 투여로 망막 광수용체 층에 변성이 유도됨을 보여준다. 11(b)는 안구의 망막색소상피세포 층의 평면사진으로, cisplatin 투여의 안구 손상이 망막색소상피 세포에는 영향을 미치지 않음을 보인다. 또한, 도 11(b)는 cisplatin 투여가 면역세포 (대식세포 및 소교세포)의 망막하 이동을 유도함을 보인다. 즉 도 11(a, b)는 cisplatin의 투여가 망막색소상피세포 층의 손상 없이, 특이적으로 광수용체 세포의 퇴행만을 유도하며, 망막하 면역세포의 증가를 유도함을 보여준다. Figures 11(a) to (d) are for experiments on establishing an animal model for retinal degeneration. Figure 11(a) is a photograph of the eye retina of a vertical section stained with hematoxylin-eosin (H & E), showing retinal damage by cisplatin administration. It shows that degeneration is induced in the photoreceptor layer. 11(b) is a plan view of the retinal pigment epithelial cell layer of the eye, showing that eye damage caused by cisplatin administration does not affect the retinal pigment epithelial cells. Additionally, Figure 11(b) shows that cisplatin administration induces subretinal migration of immune cells (macrophages and microglia). That is, Figure 11(a, b) shows that administration of cisplatin specifically induces degeneration of photoreceptor cells and increases subretinal immune cells without damaging the retinal pigment epithelial cell layer.

도 11(c) 는 cisplatin의 투여가 CXCL10 케모카인의 발현을 크게 증가시킴을 보이며, 도 11(d)는 cisplatin의 투여가 안구에 다양한 염증성 사이토카인 및 케모카인 유전자 (ICAM1, CCL2, CCL3, CCL5, CCL7)들의 발현을 유도함을 보여주는 그래프이다.Figure 11(c) shows that administration of cisplatin significantly increases the expression of the CXCL10 chemokine, and Figure 11(d) shows that administration of cisplatin significantly increases the expression of various inflammatory cytokines and chemokine genes (ICAM1, CCL2, CCL3, CCL5, CCL7) in the eye. ) is a graph showing that it induces the expression of

망막변성 동물 모델에서 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체 (MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물 투여 실험Experimental administration of an ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) in a retinal degeneration animal model

망막변성 동물 모델은 광수용체 세포의 손상만을 특이적으로 유발하며 안구내 염증관련 사이토카인 및 케모카인 유전자 발현을 증가, 망막하지역에 면역세포의 증가를 가져온다. 따라서, 생쥐 망막변성 유도 하루 후, 세포 밖 소포체의 정맥주사로 전신 투여 후, 세포 밖 소포체의 약제로서의 효능을 4일째, 망막 관찰을 통해 연구하였다. Animal models of retinal degeneration specifically cause damage to photoreceptor cells, increase intraocular inflammation-related cytokine and chemokine gene expression, and lead to an increase in immune cells in the subretinal region. Therefore, one day after inducing retinal degeneration in mice, the efficacy of extracellular vesicles as a drug was studied by observing the retina on the 4th day after systemic administration of extracellular vesicles by intravenous injection.

시험예 1을 통해 분리된 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체를 포함하는 정맥주사 조성물은 분리된 세포 밖 소포체 100 ug, PBS 1 ml, pH 7.3으로 제조하였다. 이 때, 시험 실시는 망막 변성 유도 생쥐의 정맥 전신 투여 (200 ul)를 도 12의 스케줄에 의거하여 수행하였다. 투여시 적합 농도가 PBS로 희석되어 정맥 주사되었다.The intravenous composition containing the mesenchymal stem cell extracellular vesicles isolated through Test Example 1 was prepared with 100 ug of isolated extracellular vesicles, 1 ml of PBS, and pH 7.3. At this time, the test was performed by intravenous systemic administration (200 ul) to mice with induced retinal degeneration according to the schedule in FIG. 12. Upon administration, the appropriate concentration was diluted with PBS and administered intravenously.

망막 변성 유도 생쥐의 경우 첫째날 정맥 주사로 세포 밖 소포체를 0.01~1 ug 투여한 후, 4일째 망막변성의 정도를 수직 단면 및 평면 염색을 통하여 관찰하였다. In the case of mice with induced retinal degeneration, 0.01 to 1 ug of extracellular vesicles were administered intravenously on the first day, and the degree of retinal degeneration was observed on the fourth day through vertical sectioning and planar staining.

이때 시험은 도 12의 망막변성 유도 마우스의 정맥 투여 스케쥴에 의거하여 수행되었다.At this time, the test was performed based on the intravenous administration schedule for retinal degeneration-induced mice in Figure 12.

시험예 9: 안구 망막에 병증 생쥐 모델에서 세포 밖 소포체 투여로 광수용체 세포의 변성 치료 확인Test Example 9: Confirmation of treatment of photoreceptor cell degeneration by administration of extracellular vesicles in a mouse model of eye retinal disease

[방법][method]

상기에서 제조한 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)를 포함하는 조성물을 망막 변성 동물 모델에 전신 정맥 투여하여 안구 망막에 대한 병증 및 광수용체 세포의 변성에 대한 치료 효과를 확인하였다.The composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) prepared above was administered intravenously systemically to an animal model of retinal degeneration to confirm its therapeutic effect on eye retina disease and photoreceptor cell degeneration.

[결과][result]

도 13(a)는 세포 밖 소포체 투여에 따른 치료 효과를 헤마토실린-에오신 염색한 망막 수직 단면도의 정상적 이미지이며, 도 13(b)는 비특이적 세포의 망막하 위치의 개수를 측정 정량화한 그래프를 보인다. Figure 13(a) is a normal image of a vertical section of the retina stained with hematoxylin-eosin to show the therapeutic effect of extracellular vesicle administration, and Figure 13(b) is a graph measuring and quantifying the number of subretinal locations of non-specific cells. see.

도 13(a)를 보면, 망막변성 모델에서, 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물의 전신 정맥 투여를 통해 망막광수용체 세포층 (ONL)의 비특이적 세포의 분포와 망막하 지역의 비특이적 세포의 분포가 회복됨을 알 수 있다. 이는 도 13(b)의 비특이적 세포의 망막하 위치의 개수 측정으로 정량화할 수 있다. 세포 밖 소포체의 0.1 내지 1 ug의 전신 투여가 망막 변성의 회복에 효과가 있었으며, 최소 0.1 ug의 전신 투여가 망막변성의 회복에 효능이 있었다. 추가로 시행한 0.01 ug의 전신 정맥 투여에서는 망막 효능에 유의적인 효과가 없었다13(a), in a retinal degeneration model, distribution of non-specific cells in the retinal photoreceptor cell layer (ONL) through systemic intravenous administration of an ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) It can be seen that the distribution of non-specific cells in the subretinal area is restored. This can be quantified by measuring the number of subretinal locations of non-specific cells in Figure 13(b). Systemic administration of 0.1 to 1 ug of extracellular vesicles was effective in recovering retinal degeneration, and systemic administration of at least 0.1 ug was effective in recovering retinal degeneration. Additional systemic intravenous administration of 0.01 ug had no significant effect on retinal efficacy.

시험예 10: 안구 망막병증 생쥐모델에서, 세포 밖 소포체 투여로 증가한 망막하 면역세포의 억제에 대한 효능Test Example 10: Efficacy on inhibition of subretinal immune cells increased by administration of extracellular vesicles in an ocular retinopathy mouse model

[방법][method]

상기에서 제조한 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)을 포함하는 안구 투여 조성물을 망막변성 동물 모델에 전신 정맥 투여하여 안구 망막에 대한 병증 및 증가한 면역세포의 억제에 대한 치료 효과를 확인하였다.The ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) prepared above was administered intravenously systemically to an animal model of retinal degeneration to confirm its therapeutic effect on ocular retinal disease and inhibition of increased immune cells. .

[결과][result]

도 14는 세포 밖 소포체의 농도 변화에 따른 투여시 cisplatin 약물치료제에 의해 유도 증가된 망막하 면역세포 (대식 및 소교세포)의 수를 억제함을 보여주는 이미지이다. 이때 세포 밖 소포체는 1x107(0.01 ug), 1x108(0.1 ug), 5x108(0.5ug), 및 1x109(1 ug)의 농도로 투여하였다.Figure 14 is an image showing that the increase in the number of subretinal immune cells (macrophages and microglia) induced by cisplatin drug treatment is suppressed when administered according to changes in the concentration of extracellular vesicles. At this time, extracellular vesicles were administered at concentrations of 1x10 7 (0.01 ug), 1x10 8 (0.1 ug), 5x10 8 (0.5ug), and 1x10 9 (1 ug).

도 14를 보면, 망막변성 모델에서, 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체(MSC-Ev)를 포함하는 안구 투여 조성물의 전신 정맥 투여를 통해 cisplatin에 의해 망막하에 대식 및 소교세포의 증가를 억제함을 보인다. 최소 0.1 ug의 전신 투여가 면역세포의 증가를 다소 억제하였으나, 1 ug은 보다 억제하였다. 14, in a retinal degeneration model, systemic intravenous administration of an ocular composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) inhibits the increase in subretinal macrophages and microglia by cisplatin. . Systemic administration of at least 0.1 ug slightly inhibited the increase in immune cells, but 1 ug inhibited it more.

더불어 추가로 시행한 0.01 ug의 전신 정맥 투여에서는 광수용체 세포의 변성뿐 아니라, 면역세포의 증가도 억제하지 못하였다. 줄기세포 세포 밖 소포체의 약제는 0.1 ug~ 1ug 의 전신 투여에서 안구의 망막변성 회복에 그 효능을 보였다. 이는 안구의 유리체내 투여의 ~20배에 해당하는 양이다.In addition, additional systemic intravenous administration of 0.01 ug failed to suppress not only the degeneration of photoreceptor cells but also the increase in immune cells. Stem cell extracellular vesicle drugs showed efficacy in recovering retinal degeneration in the eye when administered systemically at 0.1 ug to 1 ug. This is ~20 times the amount administered intravitreally in the eye.

이러한 결과를 통해 본 발명에 따른 중간엽 줄기세포 세포 밖 소포체 (MSC-Ev)를 포함하는 조성물의 전신 정맥 투여를 통해 안구 망막에 병증, 광수용체 세포의 변성에 대한 치료 효과가 있음을 알 수 있다.These results show that systemic intravenous administration of the composition containing mesenchymal stem cell extracellular vesicles (MSC-Ev) according to the present invention has a therapeutic effect on eye retina diseases and photoreceptor cell degeneration. .

Claims (17)

줄기세포 유래 또는 이의 배양액으로부터 분리된 세포 밖 소포체를 유효 성분으로 포함하는 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.A composition for preventing or treating posterior ocular diseases or damage, comprising as an active ingredient extracellular vesicles derived from stem cells or isolated from their culture medium. 제1항에 있어서,
상기 줄기세포는 중간엽 줄기세포인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
A composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, wherein the stem cells are mesenchymal stem cells.
제2항에 있어서,
상기 중간엽 줄기세포는 인간 또는 동물 조직 기원의 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cell; iPSC), 자가 및 동종 중간엽 줄기세포 또는 중간엽 줄기세포에서 유래한 세포주로, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 2,
The mesenchymal stem cells are induced pluripotent stem cells (iPSC) derived from human or animal tissue, autologous and allogeneic mesenchymal stem cells, or cell lines derived from mesenchymal stem cells, and prevent diseases or damage in the posterior ocular region. or therapeutic composition.
제3항에 있어서,
상기 인간 또는 동물 조직은 골수, 지방조직, 제대조직, 제대혈, 골격근, 말초핼액 및 양수 중 어느 하나 이상에서 선택, 분리된 것인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 3,
A composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, wherein the human or animal tissue is selected and isolated from any one or more of bone marrow, adipose tissue, umbilical cord tissue, umbilical cord blood, skeletal muscle, peripheral blood fluid, and amniotic fluid.
제1항에 있어서,
상기 세포 밖 소포체는 평균입경이 50 nm 내지 1000 nm 이내인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
A composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, wherein the extracellular vesicles have an average particle diameter of within 50 nm to 1000 nm.
제1항에 있어서,
상기 세포 밖 소포체는 엑소좀(exosomes), 마이크로베시클(microvesicles), 엑토좀(ectosomes), 마이크로파티클(microparticles), 막 소포체(membrane vesicles), 나노베시클(nanovesicles), 및 외막 소포체(outer membrane vesicles) 중 어느 하나 이상을 포함하는, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
The extracellular vesicles include exosomes, microvesicles, ectosomes, microparticles, membrane vesicles, nanovesicles, and outer membrane vesicles. A composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, comprising any one or more of vesicles.
제1항에 있어서,
상기 세포 밖 소포체는 엑소좀이고, 이때 상기 엑소좀은 CD9, CD63, CD81 막 단백질 표지자를 갖는 것인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
The extracellular vesicles are exosomes, wherein the exosomes have CD9, CD63, and CD81 membrane protein markers. A composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage.
제7항에 있어서,
상기 막 단백질 표지자 중 CD63/CD9의 비는 2.5 이상을 만족하는, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
In clause 7,
A composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, wherein the ratio of CD63/CD9 among the membrane protein markers satisfies 2.5 or more.
제7항에 있어서,
상기 엑소좀은 배양액 1 L 당 분리되는 엑소좀의 개수가 1x109 내지 1X1012이고, 단백질 양이 0.1 mg 내지 20 mg인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
In clause 7,
The exosome is a composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, wherein the number of exosomes isolated per 1 L of culture medium is 1x10 9 to 1x10 12 and the protein amount is 0.1 mg to 20 mg.
제1항에 있어서,
상기 세포 밖 소포체는 줄기세포를 배양하여 세포 밖 소포체를 생성하는 단계; 상기 세포 밖 소포체를 배양하는 단계; 및 세포 밖 소포체를 분리하는 단계를 통해 생산된 것인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
The extracellular vesicles include culturing stem cells to produce extracellular vesicles; Culturing the extracellular vesicles; and a composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, which is produced through a step of isolating extracellular vesicles.
제10항에 있어서,
상기 분리 공정은 수용액 이상계 분리법, 초원심분리법, 항체친화 분리법, 고분자 침전법, 여과법, 또는 접선흐름여과법인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to clause 10,
The separation process is an aqueous solution biphasic separation method, ultracentrifugation method, antibody affinity separation method, polymer precipitation method, filtration method, or tangential flow filtration method. A composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 세포 밖 소포체를 전체 조성물 총 100 중량% 내에서, 0.0001 내지 95 중량%로 함유되는, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
The composition is a composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, containing 0.0001 to 95% by weight of extracellular vesicles within 100% by weight of the total composition.
제1항에 있어서,
상기 안구 후방 질환은 퇴행성 황반 변성, 망막 변성, 색소성 망막염, 레베트 선천 흑암시, 스타가르트병, 어셔 증후군, 로드-콘 디스트로피, 콘-로드 디스트로피, 섬모병증, 미토콘드리아 장애, 또는 망막 위축증인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
The posterior ocular diseases include degenerative macular degeneration, retinal degeneration, retinitis pigmentosa, Levett's congenital amaurosis, Stargardt disease, Usher syndrome, Rod-Cone dystrophy, Cone-Rod dystrophy, ciliopathies, mitochondrial disorders, or retinal diseases. A composition for preventing or treating atrophy, posterior ocular disease or damage.
제1항에 있어서,
상기 안구 후방 손상은 항암 치료시 발생하는 황반 및 망막 손상인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
A composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, wherein the posterior ocular damage is macular and retinal damage occurring during anticancer treatment.
제1항에 있어서,
상기 안구 후방 손상은 강한 빛 또는 자외선 노출에 의한 외상성 및 의원성 망막 손상인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
A composition for preventing or treating posterior ocular disease or damage, wherein the posterior ocular damage is traumatic and iatrogenic retinal damage caused by exposure to strong light or ultraviolet rays.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 복강내, 흉골내, 경피, 비측내, 흡입, 국소, 직장, 경구, 안구내, 유리체내 또는 피내 경로로 투여되는, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
According to paragraph 1,
The composition may be administered by intravenous, intraarterial, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intraperitoneal, intrasternal, transdermal, intranasal, inhalation, topical, rectal, oral, intraocular, intravitreal, or intradermal routes. Composition for preventing or treating posterior disease or injury.
제11에 있어서,
상기 조성물은 점안제, 주사제, 과립제, 정제, 환제, 캡슐제, 겔, 시럽, 현탁제, 유제, 점적제 및 액제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 제형인, 안구 후방 질환 또는 손상의 예방 또는 치료용 조성물.
In article 11,
The composition is for the prevention or treatment of posterior ocular diseases or damage, which is any one dosage form selected from the group consisting of eye drops, injections, granules, tablets, pills, capsules, gels, syrups, suspensions, emulsions, drops and solutions. Composition.
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