KR20230166079A - 모낭 형성 또는 혈관신생을 촉진하기 위한 콜라겐 입자의 용도 - Google Patents

모낭 형성 또는 혈관신생을 촉진하기 위한 콜라겐 입자의 용도 Download PDF

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차오-이 웨이
다-젠 시헤
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아크로 바이오메디컬 컴퍼니 엘티디
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Abstract

대상체에서 모낭 형성 또는 혈관신생을 유도하기 위한 의약의 제조를 위한 콜라겐 입자의 용도가 본원에 개시된다. 본 출원의 콜라겐 입자는 약 10 내지 200 μm의 직경을 갖는다. 본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 콜라겐 입자는 약 0.1 mg/㎠ 내지 약 1,000 mg/㎠의 양으로 대상체에게 투여된다.

Description

모낭 형성 또는 혈관신생을 촉진하기 위한 콜라겐 입자의 용도
1. 발명의 분야
본 개시내용은 의약 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 콜라겐 입자를 사용하여 모낭 형성(follicle neogenesis) 또는 혈관신생(angiogenesis)을 유도하는 방법에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
피부는 인체의 가장 큰 기관으로 체온과 수분을 조절할 뿐만 아니라 병원균에 대한 1차 방어선을 형성한다. 진피층에는 많은 피부 부속기관(예를 들어, 모낭, 땀샘 등)이 존재하며 진피층이 손상되면 종종 심각한 결과로 이어진다.
구체적으로, 진피층의 모낭에서 모발이 자라나며, 모낭은 모낭 줄기세포를 비롯한 다양한 종류의 세포로 구성되어 있다. 모낭의 수명 주기는 성장기 단계(anagen stage), 퇴행기 단계(catagen stage) 및 휴지기 단계(telogen stage)를 포함하는 세 단계로 구분된다. 모발(즉, 큐티클 구조를 가진 모간(hair shaft))은 성장기 단계에서 형성되며, 여기서 모낭 줄기세포는 각화세포 줄기세포로 증식 및 분화되고, 각화세포 줄기세포는 기질 각화세포로 더 분화된다. 기질 각화세포의 파생물은 모낭의 외부 모근초(root sheath)와 내부 모근초를 형성한다. 활성화된 모낭 줄기세포는 표피세포로 분화되는 표피 줄기세포를 형성할 수 있다. 또한, 활성화된 모낭 줄기세포는 피지선으로 분화될 수 있다. 퇴행기 및 휴지기 단계에서는 모낭에서 털이 더 이상 자라지 않고 모낭이 줄어들기 시작한다. 따라서, 모낭 주기의 이상이나 모낭 손상으로 인한 심각한 진피 손상은 회복 불가능한 탈모나 대머리로 이어질 수 있다.
또한, 화상, 궤양, 염증, 방사선 치료, 수술 및 당뇨병으로 인한 피부 손상은 혈관 위축 및 괴사를 초래하여 대상체에서 만성 상처로 이어진다. 임상 관행에서, 만성 상처는 지속적인 염증 및 혈관신생 장애를 나타낸다. 이처럼, 피부의 손상 및 이상은 감염을 유발할 뿐만 아니라 피부 부속기관의 정상적인 기능에도 영향을 미쳐(예를 들어, 탈모 또는 국소 조직에의 혈액 공급 부족) 신체적, 정신적 건강에 심각한 영향을 미친다. 그러나, 현재 임상에서 사용되는 어떤 약물도 문제를 해결하지는 못한다.
상기 관점에서, 모낭 형성 또는 혈관신생을 효과적으로 유도할 수 있는 의약이나 방법이 관련 기술 분야에서 절실히 요구되고 있다.
요약
다음은 독자에게 기본적인 이해를 제공하기 위해 개시내용의 단순화된 요약을 제시한다. 이 요약은 본 개시내용의 광범위한 개요가 아니며, 본 발명의 핵심/필수 요소를 식별하거나 본 발명의 범위를 상세히 기술하지 않는다. 그것의 유일한 목적은 나중에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서문으로서 단순화된 형태로 본원에 개시된 일부 개념을 제시하는 것이다.
본 개시내용은 모낭 형성 및/또는 혈관신생을 유도하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 개시내용에 구체화되고 광범위하게 기술된 바와 같이, 본 개시내용의 제1 측면은 의약의 제조를 위한 콜라겐 입자의 용도에 관한 것으로, 여기서 의약은 대상체에서 모낭 형성 및/또는 혈관신생을 유도하는 데 유용하며, 상기 의약은 복수의 콜라겐 입자를 포함한다.
본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 콜라겐 입자의 직경은 약 10 내지 200 μm이다. 바람직하게는 콜라겐 입자의 직경은 약 100 내지 150 μm이다.
본 개시내용의 특정 실시양태에 따르면, 복수의 콜라겐 입자를 포함하는 의약은 원하는 표적 부위에 비경구적으로 투여된다. 비경구 경로의 예에는 경피, 피내 및 피하 투여가 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 콜라겐 입자는 0.1 내지 1,000 mg/㎠의 양으로 의약에 존재한다. 바람직하게는, 콜라겐 입자는 5 mg/㎠의 양으로 의약에 존재한다.
본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 복수의 콜라겐 입자를 포함하는 의약은 대상체에게 피하 투여된다.
본 개시내용의 일부 실시양태에서, 콜라겐 입자는 다음 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다:
(1) 두께 약 0.1 내지 2 mm의 동물 피부를 약 100 내지 500 bar의 압력 및 약 30 내지 50 ℃의 온도에서 초임계 이산화탄소(scCO2)의 1차 흐름에 약 20분 내지 10시간 동안 적용하여 동물 피부를 탈세포화(decellularization)하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)의 탈세포화된 동물 피부를 알칼리 용액에 적용하는 단계;
(3) 상기 단계 (2)의 알칼리 용액으로 처리된 동물 피부를 과산화수소 용액에 적용하는 단계;
(4) 상기 단계 (3)의 과산화수소 용액으로 처리된 동물 피부를 약 100 내지 500 bar의 압력 및 약 30 내지 50 ℃의 온도에서 공용매(co-solvent)(또는 보조 용매)의 존재 하에 scCO2의 2차 흐름에 약 20분 내지 10시간 동안 적용하여 콜라겐 스캐폴드(collagen scaffold)를 생성하는 단계; 및
(5) 상기 단계 (4)의 콜라겐 스캐폴드를 탈수 및 과립화하여 콜라겐 입자를 생성하는 단계.
본 개시내용의 실시양태에 따르면, 본 방법은 어떤 유기 용매나 가교제도 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 단계 (1)에서, 동물 피부는 350 bar의 압력 및 40 ℃의 온도에서 90분 동안 scCO2 1차 흐름에 적용된다.
바람직한 일 실시양태에 따르면, 단계 (2)의 알칼리 용액은 수산화나트륨(NaOH) 용액이다.
본 개시내용의 바람직한 일 실시양태에 따르면, 단계 (4)에서, 동물 피부는 350 bar의 압력 및 40 ℃의 온도에서 90분 동안 scCO2 2차 흐름에 적용된다.
본 개시내용의 바람직한 실시양태에서, 단계 (4)의 공용매는 에탄올이다. 일례로, 공용매와 scCO2의 2차 흐름은 1:10의 부피비로 존재한다.
본 개시내용의 또 다른 실시양태에서, 단계 (5)에서, 콜라겐 스캐폴드는 액체 질소 중에서 복수의 콜라겐 입자로 절단되거나 분쇄된다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 대상체에서 모낭 형성 및 혈관신생을 유도하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 본 개시내용의 상기 복수의 콜라겐 입자를 포함하는 의약의 유효량을 대상체에게 투여하는 단계를 포함하고, 상기 콜라겐 입자의 직경은 10 내지 200 μm이다.
본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 각각의 콜라겐 입자는 직경이 약 100 내지 150 μm이다.
특정 실시양태에 따르면, 복수의 콜라겐 입자를 포함하는 의약은 약 0.1 내지 1,000 mg/㎠의 양으로 투여된다. 바람직하게는, 복수의 콜라겐 입자를 포함하는 의약은 약 5 mg/㎠의 양으로 투여된다.
본 개시내용의 일부 실시양태에서, 복수의 콜라겐 입자를 포함하는 의약은 대상체에게 피하로 투여된다.
본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 콜라겐 입자는 다음 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다:
(1) 두께 약 0.1 내지 2 mm의 동물 피부를 약 100 내지 500 bar의 압력 및 약 30 내지 50 ℃의 온도에서 초임계 이산화탄소의 1차 흐름에 약 20분 내지 10시간 동안 적용하여 동물 피부를 탈세포화하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)의 탈세포화된 동물 피부를 알칼리 용액에 적용하는 단계;
(3) 상기 단계 (2)의 알칼리 용액으로 처리된 동물 피부를 과산화수소 용액에 적용하는 단계;
(4) 상기 단계 (3)의 과산화수소 용액으로 처리된 동물 피부를 약 100 내지 500 bar의 압력 및 약 30 내지 50 ℃의 온도에서 공용매의 존재 하에 초임계 이산화탄소의 2차 흐름에 약 20분 내지 10시간 동안 적용하여 콜라겐 스캐폴드를 생성하는 단계; 및
(5) 상기 단계 (4)의 콜라겐 스캐폴드를 탈수 및 과립화하여 콜라겐 입자를 생성하는 단계.
본 개시내용의 일 실시양태에서, 방법은 어떤 유기 용매나 가교제도 사용하지 않는다.
일부 실시양태에 따르면, 단계 (1)에서, 동물 피부는 350 bar의 압력 및 40℃의 온도에서 1차 scCO2 90분 동안 적용된다.
본 개시내용의 바람직한 일 실시양태에서, 알칼리 용액은 NaOH이다.
바람직한 일 실시양태에 따르면, 단계 (4)에서, 동물 피부는 350 bar의 압력 및 40℃의 온도에서 90분 동안 2차 scCO2 적용된다.
본 개시내용의 바람직한 일부 실시양태에서, 단계 (4)에서 공용매는 에탄올이다. 일례로, 공용매와 scCO2 1:10의 부피비로 존재한다.
다른 실시양태에 따르면, 단계 (5)에서, 콜라겐 스캐폴드는 액체 질소 중에서 콜라겐 입자로 절단되거나 분쇄된다.
상기에 기초하여, 본 발명의 방법은 콜라겐 입자를 함유하는 의약의 유효량을 대상체에게 투여하여 상기 대상체에서 모낭 형성 및 혈관신생을 유도함으로써 대상체에서 모낭 손실 및/또는 혈관 손상을 치료하는데 유용하다.
첨부 도면과 관련하여 고려되는 다음의 상세한 설명을 참조하면 본 발명의 많은 수반되는 특징 및 장점을 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
본 설명은 첨부된 도면에 비추어 읽은 다음의 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 것이며, 여기서
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 조직 염색 사진에 관한 것으로, 여기서 (A) 생리 식염수(대조군 1), (B) 폴리-L-락트산(대조군 2), (C) 히알루론산(대조군 3) 및 (D) 본 발명의 콜라겐 입자를 각각 토끼의 귀에 피하 주사하였고; 30일 후 귀에서 조직을 단리한 후 염색하여 현미경으로 검출하였다; 사진은 40배 확대율로 촬영된 것이다. 검은색 화살표: 혈관 조직; 빨간색 화살표: 모낭 세포.
설명
첨부된 도면과 관련하여 아래에 제공되는 상세한 설명은 본 실시예에 대한 설명으로 의도된 것이며, 본 발명의 실시예가 구현하거나 사용할 수 있는 유일한 형태를 나타내려는 의도는 아니다. 설명에서는 실시예의 기능과 이러한 실시예를 구성하고 작동하기 위한 단계의 순서를 다루고 있다. 그러나, 동일하거나 동등한 기능 및 순서가 다른 실시예에 의해 달성될 수도 있다.
I. 정의
편의를 위해, 명세서, 실시예 및 이어지는 청구범위에 사용된 특정 용어를 여기에서 총괄하여 설명한다. 달리 정의하지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 단수형 "a", "and" 및 "the"는 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 복수 지시 대상을 포함하도록 사용된다.
용어 "콜라겐 입자"는 본 개시내용에 개시된 방법에 의해 제조된 과립형 콜라겐을 의미하며, 상기 콜라겐 입자는 동물 공급원으로부터 탈세포화, 멸균 및 분쇄를 거쳐 특정 크기로 제조된다. 구체적으로, 동물 피부를 가교제를 사용하지 않고 scCO2에 의해 탈세포화하여 콜라겐 스캐폴드를 생성한 후, 콜라겐 스캐폴드를 분쇄하여 천연 콜라겐의 구조와 형태를 유지하면서 특정 직경을 갖는 콜라겐 입자를 생성한다.
용어 "투여하는", "투여된" 및 "투여"는 모낭 결손 및 혈관신생과 관련된 상태를 완화 및 개선하기 위해 대상체에게 콜라겐 입자를 제공하는 방식을 지칭한다.
용어 "유효량"은 모낭 형성 및 혈관신생을 유도하기 위해 질환에 대해 원하는 효과를 산출하거나 질환과 관련된 증상을 지연 또는 최소화하기 위해 일정 기간 투여되는 콜라겐 입자 또는 콜라겐 입자를 포함하는 의약의 양을 지칭한다. 본 개시내용의 콜라겐 입자 또는 의약의 유효량이란, 단독으로 투여되거나 다른 치료제와 병용 투여되었을 때 질환에 대해 유익한 효과를 나타낼 수 있는 양을 지칭한다. 본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 콜라겐 입자 또는 의약의 양은 대상체의 진피에서 모낭 형성 및 혈관신생을 유도할 수 있다.
용어 "대상체"는 본 발명의 방법에 의해 치료될 수 있는 인간 종을 포함하는 포유동물을 의미한다. 포유동물은 인간, 영장류, 집에서 기르는 동물, 가축, 사육 동물, 스포츠 동물 및 애완동물; 및 설치류를 포함한 포유류의 모든 구성원을 지칭한다. 또한, 용어 "대상체" 또는 "환자"는 특정 성별이 명시되지 않는 한 수컷(남성)과 암컷(여성) 모두를 지칭하도록 의도된다.
본 발명의 넓은 범위를 제시하는 수치 범위 및 매개변수는 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 제시된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 모든 수치 값에는 본질적으로 각 시험 측정에서 관찰되는 표준 편차로 인해 필연적으로 발생하는 특정 오차가 포함되어 있다. 또한, 본원에 사용된 용어 "약"은 일반적으로 주어진 값 또는 범위의 10%, 5%, 1% 또는 0.5% 이내를 의미한다. 대안적으로, 용어 "약"은 당업자가 고려할 때 평균의 허용 가능한 표준 오차 내에 있음을 의미한다. 작동/작업 실시예를 제외하고, 달리 명시적으로 지정하지 않는 한, 본원에 개시된 재료의 양, 지속 시간, 온도, 작동 조건, 양의 비율 등과 같은 모든 수치 범위, 양, 값 및 백분율은 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 본 개시내용 및 이어지는 청구범위에 기재된 수치적 매개변수는 필요에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 최소한 각 수치 매개변수는 보고된 유효 자릿수를 고려하고 일반적인 반올림 기술을 적용하여 해석되어야 한다.
II. 발명의 상세한 설명
본 개시내용은 과정 중에 가교제를 사용하지 않고 탈세포화 및 분쇄를 통해 제조된 콜라겐 입자가 생체 내에서 그 위에서 세포가 성장할 수 있는 3차원 생물학적 스캐폴드 역할을 할 수 있다는 발견에 적어도 부분적으로 기초하고 있다. 또한, 콜라겐 입자는 모낭 형성 및 혈관신생을 유도할 수도 있다. 따라서, 본 개시내용은 본 발명의 콜라겐 입자를 포함하는 의약을 제공하는 것을 목적으로 하며, 여기서 의약은 대상체에서 모낭 형성 또는 혈관신생을 유도하는 것에 의한 바와 같이 피부 손상을 복구하는데 유용하다.
본 개시내용의 일 측면은 대상체에서 모낭 결손 또는 국소 혈관 손상을 치료하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 대상체에게 유효량의 콜라겐 입자를 투여하는 단계를 포함하며; 바람직하게는 콜라겐 입자는 국소 모낭 형성 및 혈관신생을 유도하기 위해 대상체에게 피하로 투여된다.
콜라겐 입자는 제조 과정에서 가교제를 사용하거나 사용하지 않고 당업자에게 공지된 방법 또는 본 개시내용의 방법에 따라 동물 조직으로부터 제조될 수 있다. 본 개시내용의 일례에서, 동물 피부는 scCO2를 통해 탈세포화되고, 알칼리 용액 및 과산화수소를 포함하는 제제로 처리된 후 분쇄되어 특정 크기의 콜라겐 입자를 생성한다. 이 과정에서는 유기 용매 (특히 유기체에 독성이 있는 것으로 알려진 용매)와 가교제를 사용하지 않는 것에 유의바란다. 이렇게 생성된 콜라겐 입자는 당업계에 알려진 임의의 방법을 통해, 예를 들어 용액에 저장함으로써 시험관 내에서 저장될 수 있다. 본 개시내용의 방법에 의해 제조된 콜라겐 입자는 독립적으로 그의 천연 구조, 신호 인자 및 천연 콜라겐의 구성을 유지하며, 따라서 세포와 조직이 그 위에서 성장하기 위한 더 나은 미세환경으로 제공될 수 있다.
본 개시내용에 사용하기에 적합한 콜라겐 입자는 동종(allogeneic) 및/또는 이종(xenogeneic) 조직으로부터 단리될 수 있다. 동종 콜라겐 입자는 동일 종이지만 다른 개체의 조직이나 세포로부터 얻어진 것을 지칭하며; 이종 콜라겐 입자는 다른 종의 개체로부터 얻어진 것을 지칭한다. 구체적으로, 콜라겐 입자는 피부 조직, 힘줄 조직, 또는 콜라겐이 풍부한 임의의 조직으로부터 단리될 수 있으며, 이들 조직은 동일한 종 또는 다른 종의 개체로부터 유래될 수 있다. 본 개시내용에서 조직 공급원의 예는 피부 조직, 힘줄 조직 및 연골 조직을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 특정 실시양태에 따르면, 콜라겐 입자는 돼지 피부 조직으로부터 유래된다.
구체적으로, 본 발명의 콜라겐 입자는 어떤 유기 용매나 가교제도 사용하지 않고 다음 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다:
(1) 두께 약 0.1 내지 2 mm의 동물 피부를 약 100 내지 500 bar의 압력 및 약 30 내지 50 ℃의 온도에서 scCO2의 1차 흐름에 약 20분 내지 10시간 동안 적용하여 동물 피부를 탈세포화하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)의 탈세포화된 동물 피부를 알칼리 용액에 적용하는 단계;
(3) 상기 단계 (2)의 알칼리 용액으로 처리된 동물 피부를 과산화수소 용액에 적용하는 단계;
(4) 상기 단계 (3)의 과산화수소 용액으로 처리된 동물 피부를 약 100 내지 500 bar의 압력 및 약 30 내지 50 ℃의 온도에서 공용매의 존재 하에 scCO2의 2차 흐름에 약 20분 내지 10시간 동안 적용하여 콜라겐 스캐폴드를 생성하는 단계; 및
(5) 상기 단계 (4)의 콜라겐 스캐폴드를 탈수 및 과립화하여 콜라겐 입자를 생성하는 단계.
본 발명의 방법을 시작하기 전에, 동물의 피부 조직을 바람직하게는 세척, 제모 및 지질 추출 과정에 적용한다. 본 발명에 사용하기 위한 피부 조직의 공급원으로 제공될 수 있는 동물은 경제적인 동물로서, 돼지, 소(cattle), 암소, 황소, 양, 염소, 당나귀, 토끼, 오리, 거위, 및 닭을 포함하나 이에만 되지 않는다. 제모 및 지질 추출은 당업계에 공지된 임의의 물리적 또는 화학적 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 피부 조직을 산 처리하여 그 위의 털을 제거하거나 효소 처리(예를 들어, 리파제) 또는 화학적(예를 들어, 세제) 처리를 통해 지질을 제거할 수 있다. 대안적으로, 칼이나 절단 수단을 사용하여 지질을 직접 절단할 수도 있다.
이어 상술된 피부 조직을 바람직하게는 두께 약 0.1 내지 2 mm, 예를 들어 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0 mm의 피부로 슬라이스한다. 바람직하게는, 동물 가죽의 두께는 약 0.3 mm이다.
단계 (1)에서는, 두께 약 0.1 내지 2 mm의 털이 없고 지방이 없는 동물 피부가 scCO2의 1차 흐름을 통해 탈세포화된다. 단계 (1)의 목적은 콜라겐의 물리적, 생화학적 특성을 보존하면서 동물 피부로부터 세포 성분을 제거하여 조직 스캐폴드로 사용할 수 있도록 하는 것이다. 바람직하게는, 단계 (1)에서 동물 피부는 약 100 내지 500 bar, 예컨대 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490 또는 500 bar; 보다 바람직하게는, 약 200 내지 400 bar, 예컨대 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390 또는 400 bar의 압력 하에서 scCO2의 1차 흐름에 적용된다. 또한, 단계 (1)은 약 30 내지 50 ℃, 예를 들어 약 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 및 50 ℃의 온도에서 수행되며; 바람직하게는, 단계 (1)은 약 35 내지 42℃의 온도에서 수행된다. 단계 (1)에서의 처리는 약 20분 내지 10시간(예를 들어, 20, 30, 40, 50, 또는 60분, 또는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10시간) 동안 지속된다. 본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 두께 약 0.1 내지 2 mm인 동물 피부가 40 ℃의 온도 및 350 bar의 압력에서 scCO2에 90분 동안 적용된다. 본질적으로, 탈세포화는 생물학적 활성 물질을 제거하기 위해 체온에 가까운 온도(즉, 37 ℃)에서 수행된다.
단계 (2)에서는, 단계 (1)의 탈세포화된 동물 피부를 알칼리 용액에 적용하여 세척하고 임의의 세포 잔여물을 제거한다. 구체적으로, 동물 피부를 알칼리 용액에 0.5 내지 2시간, 예를 들어 약 0.5, 1, 1.5 또는 2시간; 바람직하게는 약 2시간 담근다. 본 발명에 사용하기에 적합한 알칼리 용액의 예는 수산화나트륨 용액, 수산화칼슘 용액, 수산화칼륨 용액, 탄산나트륨 용액, 중탄산나트륨 용액 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 본 개시내용의 바람직한 일 실시양태에 따르면, 단계 (1)의 탈세포화된 동물 피부는 1N 농도의 수산화나트륨 용액으로 처리된다.
단계 (3)에서는, 단계 (2)의 알칼리 용액으로 처리된 동물 피부를 과산화수소 용액으로 약 0.5 내지 2시간, 예를 들어 0.5, 1, 1.5 및 2시간 동안 추가로 처리한다. 일부 바람직한 실시양태에서, 과산화수소 용액은 약 0.1 내지 2 중량%, 예를 들어 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5 또는 2 중량%의 농도를 갖는다. 바람직한 일 실시양태에 따르면, 단계 (2)의 알칼리 용액으로 처리된 동물 피부는 1% 과산화수소 용액으로 약 1시간 동안 처리된다.
다음으로, 단계 (4)에서는, 단계 (3)에서 생성된 과산화수소 용액으로 처리된 동물 피부를 공용매의 존재 하에 scCO2의 2차 흐름에 적용하여 본질적으로 어떤 세포나 생리활성 성분도 없는 콜라겐 스캐폴드를 생성한다. 단계 (4)는 동물 피부를 공용매와 함께 scCO2로 처리하는 것을 제외하고는 단계 (1)과 유사한 조건에서 수행된다는 것에 유의한다. 즉, 단계 (3)의 동물 피부를 공용매의 존재 하에 100 내지 500 bar의 압력 및 30 내지 50℃의 온도에서 scCO2로 20분 내지 10시간 동안 처리한다. 본 개시내용의 바람직한 실시양태에 따르면, 단계 (4)에서, 과산화수소 용액으로 처리된 동물 피부는 공용매의 존재 하에 40℃의 온도 및 350 bar의 압력에서 scCO2 90분 동안 적용된다.
공용매는 C1-4 알코올일 수 있으며, 그 예로는 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 2-부탄올, 2-메틸-2-프로판올 및 사이클로부탄올을 들 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 바람직한 특정 실시양태에서, 공용매는 에탄올이고 scCO2와 함께 사용되며, 여기서 공용매와 scCO2는 1:20 내지 1:4, 예를 들어 1:20, 1:19, 1:18, 1:17, 1:16, 1:15, 1:14, 1:13, 1:12, 1:11, 1:10, 1:9, 1:8, 1:7, 1:6, 1:5, 또는 1:4의 부피비로 존재한다. 바람직한 일 실시양태에서, 에탄올과 scCO2는 1:10의 부피비로 존재한다.
마지막으로, 과립화 단계(즉, 단계 (5))에서는 단계 (4)의 콜라겐 스캐폴드를 액체 질소 중에서 절단 또는 분쇄하여 특정 직경을 갖는 콜라겐 입자를 생성한다. 본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 콜라겐 입자는 직경이 약 10 내지 200 μm, 예컨대 직경이 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 또는 200 μm이다. 일부 바람직한 실시양태에서, 콜라겐 입자는 직경이 약 100 내지 150 μm, 예를 들어 직경이 약 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 또는 150 μm이다.
상기 언급된 방법은 온전한 동물 피부를 출발물질로 사용하여 탈세포화를 통해 세포 기질과 활성 성분을 제거한 후 분쇄 처리하는 것을 특징으로 한다. 전체 공정은 어떤 강산 및/또는 강염기도 사용하지 않으며; 따라서 콜라겐의 주요 아미노산(즉, 글리신, 프롤린 등)이 2차 또는 3차 구조로 중합되도록 유도하기 위해 가교제를 사용할 필요가 없다. 따라서, 이렇게 제조된 콜라겐 입자는 콜라겐 섬유가 본래의 구조와 형태를 그대로 유지하고 있어 상기 콜라겐 입자를 세포 성장을 위한 생물학적 스캐폴드로 사용할 수 있다는 특징을 가진다.
본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 상기 언급된 방법에 의해 제조된 콜라겐 입자의 투여는 대상체에서 모낭 형성 및 혈관신생을 유도한다. 본 개시내용의 특정 실시양태에 따르면, 콜라겐 입자는 대상체에게 피부 면적 ㎠당 0.1 내지 1,000 mg 예컨대 피부 면적 ㎠당 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 또는 1,000 mg의 양으로 대상체에게 투여된다. 바람직하게는, 콜라겐 입자는 피부 면적 ㎠당 약 0.1 내지 500 mg, 예컨대 피부 면적 ㎠당 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 또는 500 mg의 양으로 대상체에게 투여된다. 보다 바람직하게는, 콜라겐 입자는 피부 면적 ㎠당 약 0.1 내지 50 mg, 예를 들어 피부 면적 ㎠당 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 또는 50 mg의 양으로 투여된다. 본 개시내용의 하나의 특정 실시양태에서, 콜라겐 입자는 약 5 mg/㎠의 유효량으로 이를 필요로 하는 대상체에게 투여된다. 추가적으로, 콜라겐 입자는 1일 1회 내지 3개월에 1회 범위의 빈도로 투여될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 콜라겐 입자는 1일 1회, 2일에 1회, 3일에 1회, 주 1회, 2주에 1회, 월 1회, 2개월에 1회, 또는 3개월에 1회의 빈도로 투여된다. 특정 실시양태에서, 콜라겐 입자는 주 1회 내지 월 1회의 빈도로 투여된다.
콜라겐 입자는 적절한 경로를 통해 원하는 표적 부위에 투여될 수 있다. 일부 실시양태에서, 콜라겐 입자는 비구강 또는 비경구 투여를 통해 원하는 표적 부위에 투여된다. 예시적인 비구강 투여 경로는 경피, 피내 및 피하 투여를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 구체적으로, 비구강 투여 경로는 콜라겐 입자를 표적 부위에 피하 투여(예를 들어, 피하 주사) 및/또는 경피 투여(즉, 어플리케이터를 사용하여 대상체의 피부 상처에 국소적으로 콜라겐 입자를 적용하는 것)를 지칭한다. 당업자라면 적합한 경로가 치료할 질환, 질환의 중증도, 대상체의 건강 상태(연령, 생리학적 상태, 신체 유형, 성별 및 체중 포함), 치료 기간, 동반된 의학적 상태(있는 경우), 활성 성분의 복용량 및 특성, 유전적 요인, 및 의료 전문가가 일반적으로 알고 이해하는 기타 유사한 요인에 따라 달라질 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이들 요소는 당 분야에 알려져 있으며 당업자는 이중 실험 없이 이를 구현할 수 있다. 일반적으로, 최상의 투여 경로는 다양한 요인, 예를 들어 순환계 내 의약의 안정성 및/또는 대상체의 신체 상태(예컨대 대상체가 피하 주사를 견딜 수 있는지 여부)에 따라 달라진다. 본 개시내용의 일부 실시양태에 따르면, 콜라겐 입자는 피하 주사를 통해 대상체에게 투여된다. 일부 바람직한 실시양태에서, 콜라겐 입자는 대상체의 진피에 투여된다.
본 개시내용에서 언급된 대상체는 본 개시내용으로 치료되어 혜택을 받을 수 있는 모든 동물을 지칭한다. 예시적인 동물에는 인간, 래트, 마우스, 기니피그, 토끼, 원숭이, 돼지, 양, 소, 말, 개 및 고양이가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 작업 실시예에서 대상체는 토끼이다. 또 다른 실시예에서 대상체는 인간이다.
본 개시내용은 본 개시내용의 방법에 의해 제조되고 탈세포화된 피부로부터 유래된 콜라겐으로 구성된 콜라겐 입자를 이를 필요로 하는 대상체에게 투여함으로써 피부 손상을 회복시키는 것을 목적으로 하며; 여기서 콜라겐 입자의 직경은 10 내지 200 μm이고, 그의 천연 구조, 신호 인자 및 온전한 섬유 형태를 유지한다. 따라서, 콜라겐 입자는 대상체의 피하 조직에 투여된 후 세포 활성화 및 증식에 적합한 환경을 제공하여 세포(예를 들어, 줄기세포, 섬유아세포, 내피세포)가 그 위에서 성장할 수 있도록 하는 3차원 바이오-스캐폴드 역할을 할 수 있다. 따라서, 콜라겐 입자는 피부 손상을 복구하기 위해 대상체의 진피에서 모낭 형성 및 혈관신생을 유도하는 수단을 제공한다.
이제 본 발명은 제한보다는 설명의 목적으로 제공되는 다음의 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다.
실시예
재료 및 방법
동물
뉴질랜드 흰토끼(각각 약 5 kg)를 연구에 사용하였다. 각 토끼를 음식과 물에 자유롭게 접근할 수 있는 동물 시설의 별도 우리에 가두었다. 시설 내 온도는 19 내지 25 ℃로, 습도는 약 50 내지 60%로 유지하였다. 체중, 체온 및 기타 생리학적 수치를 매일 측정하였다. 각 실험 전에 동물을 격리하고 실험 환경에 적응시켰다.
실시예 1: 콜라겐 입자의 생성
털이 없고 무지방인 돼지 피부(두께 0.3 mm)를 4 ℃에서 24시간 동안 탈수 시킨 후, 350 bar의 압력 및 40 ℃의 온도에서 90분간 scCO2에 적용하여 탈세포화를 통해 세포 성분을 제거하였다.
이후 탈세포화된 돼지 피부를 NaOH, 과산화수소 용액, 저온 탈수, 2차 scCO2로 차례로 처리하였다. 구체적으로, 탈세포화된 돼지 피부를 1N NaOH 용액에 2시간 동안 담근 다음, 1% 과산화수소 용액에 1시간 동안 담가 두었다. 그런 다음, 돼지 피부를 공용매인 에탄올의 존재 하에 350 bar 및 40 ℃에서 90분 동안 scCO2로 2차 처리하여 불순물이 없는 콜라겐 스캐폴드를 생성하였고, 여기서 에탄올과 scCO2는 1:10의 부피비로 존재하였다.
콜라겐 스캐폴드를 4 ℃에서 8 내지 30시간 동안 탈수시킨 후, 그라인더(Retsch, ZX200)를 사용하여 직경 약 100 내지 150 μm인 콜라겐 입자로 독립적으로 분쇄하였다. 이렇게 생성된 콜라겐 입자에 감마선(10 내지 50 kGy)을 조사하고, 추후 사용 시까지 멸균 상태에서 보관하였다. 상기 방법으로 생성된 콜라겐 입자를 전자현미경으로 조사하였고, EM 사진에서는 분쇄 후에도 각 콜라겐 입자의 피브릴 구조가 그대로 유지된 것으로 나타났다.
실시예 2: 실시예 1의 콜라겐 입자는 모낭 형성 또는 혈관신생을 유도하였다
실시예 1의 콜라겐 입자가 피부 조직에서 생물학적 스캐폴드로 작용할 수 있는지의 여부를 조사하기 위해, 토끼 귀의 한 특정 부위(약 1 cm × 1 cm)에 실시예 1의 콜라겐 입자(직경 100 내지 150 μm)를 함유하는 콜라겐 용액(100 μL, 35 mg/mL)을 주사하고; 같은 귀의 다른 부위에는 대조군으로서 동 부피의 폴리락트산(30 mg/mL), 히알루론산(20 mg/mL) 또는 생리 식염수를 각각 주사하였다. 주사하고 30일 후, 귀에서 피부 조직을 채취하여 면역조직화학 염색으로 검사하였다. 결과를 표 1 및 도 1에 나타내었다.
다양한 처리 후 토끼 피하 조직에서 모낭 형성 및 혈관신생
대조군 폴리락트산 히알루론산 본 개시내용의 콜라겐 입자
모낭 형성 -- + + +++
혈관신생 -- + + +++
도 1에 도시된 바와 같이, 생리 식염수(대조군, 도 1의 패널 (A)), 폴리락트산(도 1의 패널 (B)), 히알루론산(도 1의 패널 (C)) 처리군과 비교하여, 본 발명의 콜라겐 입자 용액이 주사된 토끼 귀에서 모낭 형성(도 1의 패널 (D), 빨간색 화살표) 및 혈관신생(도 1의 패널 (D), 검은색 화살표)이 검출되었다. 그러나, 폴리락트산이나 히알루론산을 주사한 부위에서는 모낭 형성이나 혈관신생이 관찰되지 않았다.
결론적으로, 본 발명의 피브릴 구조가 온전한 콜라겐 입자는 줄기세포와 섬유아세포의 성장을 지지하는 피하 조직을 유지하여 줄기세포가 특수 세포로 분화할 수 있도록 하고, 섬유아세포가 새로운(de novo) 콜라겐을 포함한 성장 인자 및 세포외 기질을 더 많이 분비하도록 유도하여 파라크린(paracrine) 신호전달을 통해 섬유아세포에서 모낭 성장을 촉진하고 혈관신생을 유도함으로써 생체 내 바이오 스캐폴드로서 사용될 수 있다.
실시양태에 대한 상기의 설명은 단지 예시로서만 주어진 것이며, 당업자에 의해 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 명세서, 실시예 및 데이터는 본 발명의 예시적인 실시양태의 구조 및 용도에 대한 완전한 설명을 제공한다. 본 발명의 다양한 실시양태들이 어느 정도 특정적으로 또는 하나 이상의 개별 실시양태를 참조하여 위에서 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 정신이나 범위를 벗어나지 않고 개시된 실시양태들을 다양하게 변경할 수 있다.

Claims (11)

  1. 대상체에서 모낭 형성(hair follicle neogenesis) 또는 혈관신생(angiogenesis)을 유도하기 위한 의약의 제조를 위한 콜라겐 입자의 용도로서, 여기서 의약은 콜라겐 입자를 포함하고, 상기 콜라겐 입자는 직경이 약 10 내지 200 μm 인, 콜라겐 입자의 용도.
  2. 제1항에 있어서, 콜라겐 입자는 직경이 약 100 내지 150 μm인 용도.
  3. 제1항에 있어서, 콜라겐 입자는 0.1 내지 1,000 mg/㎠의 양으로 대상체에 투여되는 용도.
  4. 제3항에 있어서, 콜라겐 입자는 5 mg/㎠의 양으로 대상체에 투여되는 용도.
  5. 제1항에 있어서, 콜라겐 입자는 대상체에게 피하로 투여되는 용도.
  6. 제1항에 있어서, 콜라겐 입자는 다음 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되고:
    (1) 두께 약 0.1 내지 2 mm의 동물 피부를 약 100 내지 500 bar의 압력 및 약 30 내지 50 ℃의 온도에서 초임계 이산화탄소의 1차 흐름에 약 20분 내지 10시간 동안 적용하여 동물 피부를 탈세포화(decellularization)하는 단계;
    (2) 상기 단계 (1)의 탈세포화된 동물 피부를 알칼리 용액에 적용하는 단계;
    (3) 상기 단계 (2)의 알칼리 용액으로 처리된 동물 피부를 과산화수소 용액에 적용하는 단계;
    (4) 상기 단계 (3)의 과산화수소 용액으로 처리된 동물 피부를 약 100 내지 500 bar의 압력 및 약 30 내지 50 ℃의 온도에서 공용매(co-solvent)의 존재 하에 초임계 이산화탄소의 2차 흐름에 약 20분 내지 10시간 동안 적용하여 콜라겐 스캐폴드(collagen scaffold)를 생성하는 단계; 및
    (5) 상기 단계 (4)의 콜라겐 스캐폴드를 탈수 및 과립화하여 콜라겐 입자를 생성하는 단계;
    여기서 방법은 어떤 유기 용매나 가교제도 사용하지 않는 용도.
  7. 제6항에 있어서, 단계 (1)에서 동물 피부는 350 bar의 압력 및 40 ℃의 온도에서 초임계 이산화탄소의 1차 흐름에 90분 동안 적용되는 용도.
  8. 제6항에 있어서, 단계 (2)에서 알칼리 용액은 수산화나트륨 용액인 용도.
  9. 제6항에 있어서, 단계 (4)에서 동물 피부는 350 bar의 압력 및 40 ℃의 온도에서 초임계 이산화탄소의 2차 흐름에 90분 동안 적용되는 용도.
  10. 제6항에 있어서, 단계 (4)에서 공용매는 에탄올인 용도.
  11. 제6항에 있어서, 단계 (5)에서 콜라겐 스캐폴드는 액체 질소 중에서 콜라겐 입자로 절단 또는 분쇄되는 용도.
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