WO2018169314A1 - Hydrogel patch - Google Patents

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hydrogel
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김정범
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    • A61L27/54Biologically active materials, e.g. therapeutic substances

Definitions

  • spinal spinal cord Damage to the central nervous system (spinal spinal cord) involves psychological as well as medical disorders of motor and urinary disorders.
  • spinal cord injury treatment surgical treatment, steroid-based drug treatment such as methylprednisolone, or rehabilitation are being performed.
  • steroid-based drug treatment such as methylprednisolone
  • rehabilitation is being performed.
  • this is only a treatment to alleviate the impairment caused by nerve damage, and there is no fundamental spinal nerve regeneration treatment for impaired spinal nerve regeneration.
  • the hydrogel patch or composition can be one that has an intermediate property between a solid and a liquid.
  • the hydrogel patch or composition may be amorphous, spherical, hemispherical, discotic, or cylindrical.
  • the diameter of the hydrogel patch may be 0.05 mm to 10 cm, 0.1 mm to 5 cm, 0.1 mm to 3 cm, or 0.2 mm to 1.5 cm, and may be provided in such size or shape.
  • the hydrogel patch may be modified in conformity with the shape of the injury site by applying, implanting, attaching, or contacting the target site (for example, tissue damage site).
  • the hydrogel patch or composition can be porous.
  • the surface of the hydrogel patch may have porosity (micropores).
  • the hydrogel patch according to one embodiment has a porosity, thereby enhancing interaction between the active materials.
  • the fibrin or fibrinogen is at a concentration of 0.5 to 20 mg / ml, 0.8 to 16 mg / ml, 0.8 to 12 mg / ml, 1.0 to 10 mg / ml, 2 to 8 mg / ml, or 4 to 8 mg / ml. May be included.
  • the neuronal growth factor may be a brain-derived neurotropic factor (BDNF), a cellular cell derived neurotropic factor (GDNF), a ciliary neurotropic factor (CNTF), a basic fibroblast growth factor (bFGF), a cyclic adenocyne monophosphate (cAMP), or a neurotropin (NT).
  • BDNF brain-derived neurotropic factor
  • GDNF cellular cell derived neurotropic factor
  • CNTF ciliary neurotropic factor
  • bFGF basic fibroblast growth factor
  • cAMP cyclic adenocyne monophosphate
  • NT neurotropin
  • Another aspect is fibrinogen; Laminin or laminin derived peptides; And thrombin added to a composition in a sol (Sol) state comprising hyaluronic acid or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the method may further comprise formulating a cell growth factor in the sol state composition.
  • FIG. 1 is a view showing a hydrogel patch manufacturing method and a hydrogel patch of various sizes of 0.3 mm to 0.8 mm according to an embodiment.
  • Hyaluronic acid (Sigma, 53747) 0.1 mg / ml, 0.5 mg / ml or 1 mg / ml;
  • recombinant Human BDNF (Peprotech, 450-02) 10 ng / ml, recombinant Human GDNF (Peprotech, 450-10) 10 ng / ml, recombinant Human NT-3 (Peprotech, 450-03), 5 ng / ml, db- cAMP (Sigma, D0260) 1 uM, T3 (Sigma, T6397) 60 ng / ml, recombinant Human sonic hedgehog (SHH; Peprotech, 100-45) 50 ng / ml, recombinant Human PDGF-AA (Peprotech, 100-13A- 100), recombinant Human FGF-basic (Peprotech, 100-18B) 10 ng / ml and recombinant Human VEGF165 (Peprotech, 100-20) 20 ng / ml.
  • neuronal cells Tuj1 and astrocytes (GFAP) were observed using an inverted fluorescence microscope (Leica, DMI 3000B) attached with a digital monochrome camera (Leica, DFC345 FX). Images observed with inverted fluorescence microscopy were counted by counting the number of neurons or astrocytes using ImageJ (National Institutes of Health (http://rsb.info.nih.gov/ij) software).

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Abstract

The present invention relates to a hydrogel patch, a preparation method therefor, and a composition comprising the same for treatment of spinal cord injury. A hydrogel patch according to one embodiment has the effect of being able to treat a spinal cord injury patient in a non-invasive manner for the spinal cord.

Description

하이드로젤 패치Hydrogel patch
하이드로젤 패치, 그의 제조 방법 및 그를 포함하는 척수 손상 치료용 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrogel patch, a method for preparing the same, and a composition for treating spinal cord injury, including the same.
중추신경계 (척수)에 손상을 입었을 경우 운동기능장애 및 비뇨기장애의 의료적 장애뿐만 아니라 심리적 장애를 수반한다. 현재 척수손상치료법으로 신경손상을 완화시키기 위하여 외과적 치료, 메틸프레드니솔론(methylprednisolone)과 같은 스테로이드(steroid) 계열의 약물치료, 또는 재활치료가 행해지고 있다. 하지만, 이는 신경손상에 의한 장애를 완화시키는 치료법일 뿐이고, 손상된 척수신경 재생을 위한 근본적인 척수 신경 재생 치료법은 현재까지 전무한 상태이다. Damage to the central nervous system (spinal spinal cord) involves psychological as well as medical disorders of motor and urinary disorders. Currently, in order to alleviate nerve damage with spinal cord injury treatment, surgical treatment, steroid-based drug treatment such as methylprednisolone, or rehabilitation are being performed. However, this is only a treatment to alleviate the impairment caused by nerve damage, and there is no fundamental spinal nerve regeneration treatment for impaired spinal nerve regeneration.
손상된 척수신경 재생 유도를 위하여 신경손상부위에 생물학적 신경재생 유도 환경을 조성하는 방법, 또는 신경줄기세포, 희소돌기아교 전구세포, 중간엽 줄기세포, 슈반씨 세포 또는 후각신경 외피세포 등을 투여하는 세포치료법이 개발되고 있다. 상기 세포치료법에 사용하는 세포치료제 개발을 위해서 성체줄기세포(adult stem cell), 배아줄기세포(embryonic stem cell), 또는 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cell)가 주로 사용되고 있다.How to create a biological nerve regeneration induction environment in the nerve injury site to induce damaged spinal nerve regeneration, or cell therapy to administer neural stem cells, oligodendrocyte progenitor cells, mesenchymal stem cells, Schwanse cells or olfactory nerve shell cells Is being developed. Adult stem cells, embryonic stem cells, or induced pluripotent stem cells are mainly used for the development of cell therapies for use in cell therapy.
하지만 성체줄기세포의 경우 희소성, 제한된 분화능 그리고 타가세포사용으로 인한 면역거부반응의 문제가 존재한다. 또한, 배아줄기세포의 경우 윤리적 문제 및 타가세포사용으로 인한 면역거부반응의 문제가 존재하며, 배아줄기세포 및 유도만능줄기세포는 공통적으로 발암가능성의 문제가 존재한다.However, in adult stem cells, there are problems of scarcity, limited differentiation capacity, and immune rejection reactions due to the use of multivalent cells. In addition, in the case of embryonic stem cells, there is a problem of ethical problems and immune rejection reactions due to the use of multivalent cells, and embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells commonly have problems of carcinogenicity.
척수손상의 경우 척수 손상의 급성 기간인 손상 후 48시간이 척수손상치료의 적정기로 알려져 있다. 세포치료제의 경우 면역거부반응을 회피하기 위하여 자가 신경줄기세포, 희소돌기아교전구세포 등의 신경재생 세포가 필요하지만 급성 척수척수손상환자로부터 상기 세포들을 채취하여 급성 기간 내에 세포치료제로 사용할 세포수의 확보는 불가능한 현실이다. 또한 환자 체세포로부터 제작되는 유도만능줄기세포 또는 직접교차분화세포는 자가재생능으로 세포치료제 제작에 필요한 세포수를 충족할 수 있지만, 이를 제작하는 시간 및 목적세포로 분화하는 기간이 급성기 치료에 맞지 않으므로 척수손상치료의 적정기인 급성 기간에 치료가 불가능하다. In spinal cord injury, 48 hours after injury, which is an acute period of spinal cord injury, is known as a titration for spinal cord injury treatment. Cell therapy requires neural regenerative cells such as autologous neural stem cells and oligodendrocyte progenitor cells in order to evade immune rejection.However, by collecting the cells from patients with acute spinal cord spinal cord injury, securing the number of cells to be used as cell therapy within an acute period. Is an impossible reality. In addition, induced pluripotent stem cells or direct cross-differentiated cells produced from patient somatic cells can satisfy the number of cells required for the preparation of cell therapy products by self-renewal, but the time to produce them and the period of differentiation into target cells are not suitable for acute treatment. Treatment is not possible in the acute period, which is the optimal time for spinal cord injury treatment.
따라서, 손상된 척수신경을 적정시기에 척수 비침습적 방법으로 척수의 손상을 최소화하며 손상된 척수신경을 재생을 유도하는 근본적인 척수신경 재생 기술 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need to develop a fundamental spinal nerve regeneration technology that minimizes damage to the spinal cord and induces regeneration of the damaged spinal cord by non-invasive spinal cord nerves in a timely manner.
일 양상은, 피브린 및/또는 피브리노겐; 라미닌 또는 라미닌 유래 펩티드 또는 단백질; 및/또는 히알루론산 또는 그의 염을 포함하는 하이드로젤 패치를 제공하는 것이다. One aspect includes fibrin and / or fibrinogen; Laminin or laminin derived peptides or proteins; And / or a hydrogel patch comprising hyaluronic acid or a salt thereof.
다른 양상은 피브리노겐, 라미닌 또는 라미닌 유래 펩티드; 및/또는 히알루론산 또는 그의 염을 포함하는 졸 (Sol) 상태의 조성물에 대하여 트롬빈을 첨가하여 하이드로젤 패치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Other aspects include peptides derived from fibrinogen, laminin or laminin; And / or adding thrombin to a composition in a sol (Sol) state comprising hyaluronic acid or a salt thereof.
또 다른 양상은 피브린 및/또는 피브리노겐; 라미닌 또는 라미닌 유래 펩티드 또는 단백질; 및/또는 히알루론산 또는 그의 염을 포함하는 조성물을 제공하는 것이다. Another aspect is fibrin and / or fibrinogen; Laminin or laminin derived peptides or proteins; And / or hyaluronic acid or a salt thereof.
또 다른 양상은 라미닌 또는 라미닌 유래 펩티드 또는 단백질; 및 히알루론산 또는 그의 염을 포함하는 조성물을 제공하는 것이다. Another aspect is a laminin or laminin derived peptide or protein; And hyaluronic acid or a salt thereof.
또 다른 양상은 상기 하이드로젤 패치를 용액상에서 4 내지 -210℃에서 저온보존 또는 동결보존하는 방법을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a method of cryopreserving or cryopreserving the hydrogel patch at 4 to -210 ° C in solution.
일 양상은 하이드로젤 패치를 제공한다. One aspect provides a hydrogel patch.
또 다른 양상은 약학적 조성물을 제공한다. Another aspect provides a pharmaceutical composition.
또 다른 양상은 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 개체에 투여하는 단계를 포함하는 질병,예를 들면, 척수 손상을 치료하거나 예방하는 방법을 제공한다. Another aspect provides a method of treating or preventing a disease, eg, spinal cord injury, comprising administering the hydrogel patch or composition to a subject.
또 다른 양상은 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물을 질병의 치료제의 제조에 사용하기 위한 용도를 제공한다. Another aspect provides the use of the hydrogel patch or composition for the manufacture of a therapeutic agent for a disease.
상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 피브린 및/또는 피브리노겐; 라미닌 또는 라미닌 유래 펩티드 또는 단백질; 및/또는 히알루론산 또는 그의 염을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 라미닌 또는 라미닌 유래 펩티드 또는 단백질; 및 히알루론산 또는 그의 염을 포함할 수 있다. The hydrogel patch or composition may comprise fibrin and / or fibrinogen; Laminin or laminin derived peptides or proteins; And / or hyaluronic acid or salts thereof. For example, the hydrogel patch or composition may be a laminin or laminin derived peptide or protein; And hyaluronic acid or salts thereof.
용어 "치료"는 질환, 장애 또는 병태, 또는 그의 하나 이상의 증상의 경감, 진행 억제 또는 예방을 지칭하거나, 그를 포함하며, "약제학적 유효량"은 질환, 장애 또는 병태, 또는 그의 하나 이상의 증상의 경감, 진행 억제 또는 예방에 충분한 본원에서 제공되는 발명을 실시하는 과정에서 이용되는 조성물의 임의의 양을 의미할 수 있다.The term "treatment" refers to or includes the alleviation, inhibition or prevention of a disease, disorder or condition, or one or more symptoms thereof, and a "pharmaceutically effective amount" means alleviation of a disease, disorder or condition, or one or more symptoms thereof. It can mean any amount of the composition used in the practice of the invention provided herein, sufficient to inhibit or prevent progression.
용어, "투여하는," "도포하는", "도입하는" 및 "이식하는"은 상호교환적으로 사용되고 일 구체예에 따른 패치 또는 조성물의 원하는 부위로의 적어도 부분적 국소화를 초래하는 방법 또는 경로에 의한 개체내로의 일 구체예에 따른 패치 또는 조성물의 배치를 의미할 수 있다.The terms “administering,” “applying,” “introducing,” and “transplanting” are used interchangeably and in a method or route that results in at least partial localization of a patch or composition to a desired site in accordance with one embodiment. By means of placement of a patch or composition according to one embodiment into an individual.
본 명세서에서, 용어 "패치(patch)"는 일정 형상을 갖고, 목적 부위에 도포, 부착, 또는 접촉될 수 있는 수단을 의미할 수 있다. As used herein, the term "patch" can mean a means that has a certain shape and that can be applied, attached, or contacted to a desired site.
일 구체예에 있어서, 하이드로젤 패치 또는 조성물은 고체와 액체의 중간 성질을 갖는 것일 수 있다. 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은, 무정형, 구형, 반구형, 원반형, 또는 원기둥형일 수 있다. 또한, 예를 들면, 상기 하이드로젤 패치의 직경은 0.05 mm 내지 10 cm, 0.1 mm 내지 5 cm, 0.1 mm 내지 3 cm, 또는 0.2 mm 내지 1.5 cm 일 수 있고, 그러한 크기 또는 형태로 제공될 수 있다. 또한, 상기 하이드로젤 패치는 목적 부위(예를 들면, 조직 손상 부위)에 도포, 이식, 부착, 또는 접촉되어 손상 부위의 형태에 맞추어 형태가 변형되는 것일 수 있다. In one embodiment, the hydrogel patch or composition can be one that has an intermediate property between a solid and a liquid. The hydrogel patch or composition may be amorphous, spherical, hemispherical, discotic, or cylindrical. Also, for example, the diameter of the hydrogel patch may be 0.05 mm to 10 cm, 0.1 mm to 5 cm, 0.1 mm to 3 cm, or 0.2 mm to 1.5 cm, and may be provided in such size or shape. . In addition, the hydrogel patch may be modified in conformity with the shape of the injury site by applying, implanting, attaching, or contacting the target site (for example, tissue damage site).
또 다른 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 고체(파우더 포함), 반고체, 또는 액체일 수 있다. 또한, 예를 들면, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 고체(파우더 포함), 반고체, 또는 액체 상태로 가역적인 상전이(예를 들면, 온도 변화에 따라)가 일어날 수 있다. 상기 하이드로젤 패치는 온도 조건 등 주변 상황에 따라 가역적인 상전이가 일어날 수 있으므로, 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치는 고체(파우더 포함), 또는 액체 상태로 생산, 제공된 후, 목적 부위에 투여 전, 투여 시, 또는 투여 후에 하이드로젤 패치로 전환되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 하이드로젤 패치는 피브리노겐, 라미닌, 및 히알루론산을 포함하는 졸(sol) 상태로 제공되어, 사용자가 피브리노겐을 피브린으로 전환시킨 수 있는 물질(예를 들면, 트롬빈)을 사용함으로써, 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치를 제작하여 사용할 수 있다. 따라서, 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치는 피브린 및/또는 피브리노겐; 라미닌; 및/또는 히알루론산을 포함하는 조성물, 예를 들면, 고체(파우더), 액체(졸), 또는 반고체 조성물의 전구 약물의 형태로 제공될 수 있다. 전구 약물의 형태로 제공된 조성물은 생체 내에서 하이드로젤 패치로 제조, 또는 변형되어 작용할 수 있다. 또한, 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치는 트롬빈을 더 포함하거나, 트롬빈이 키트로서 함께 제공될 수 있다. In another embodiment, the hydrogel patch or composition may be solid (including powder), semisolid, or liquid. In addition, for example, the hydrogel patch or composition may undergo a reversible phase transition (eg, with temperature changes) to a solid (including powder), semisolid, or liquid state. Since the hydrogel patch may undergo a reversible phase transition according to surrounding conditions such as temperature conditions, the hydrogel patch according to one embodiment may be produced or provided in a solid (including powder) or liquid state, before administration to a target site, At the time of administration or after administration, it can be converted into a hydrogel patch and used. For example, the hydrogel patch may be provided in a sol state containing fibrinogen, laminin, and hyaluronic acid, so that a user can convert fibrinogen into fibrin (eg, thrombin), Hydrogel patch according to one embodiment can be prepared and used. Thus, hydrogel patches according to one embodiment may include fibrin and / or fibrinogen; Laminin; And / or compositions comprising hyaluronic acid, for example, in the form of prodrugs of solid (powder), liquid (sol), or semisolid compositions. Compositions provided in the form of prodrugs may be prepared, or modified, in a hydrogel patch in vivo. In addition, the hydrogel patch according to one embodiment may further comprise thrombin, or thrombin may be provided together as a kit.
또 다른 구체예에 있어서, 하이드로젤 패치 또는 조성물은 다공성일 수 있다. 상세하게는 하이드로젤 패치의 표면에 다공성(미세공)을 갖는 것일 수 있다. 특정 이론에 제한됨이 없이, 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치는 다공성을 가짐으로 인해, 활성 물질간의 상호작용을 증진시킬 수 있다. In yet another embodiment, the hydrogel patch or composition can be porous. In detail, the surface of the hydrogel patch may have porosity (micropores). Without being limited to a particular theory, the hydrogel patch according to one embodiment has a porosity, thereby enhancing interaction between the active materials.
상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 환자의 척수 손상 부위에 척수 비침습적 방법으로 사용 가능할 수 있다. 본 명세서에서 비침습적인 방법은, 주사바늘을 이용한 척수에 침습적 방법의 세포 치료제 또는 약물 투여법과 구분된 것으로, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 목적 부위에 다른 전달 수단(예를 들면, 시린지) 없이 이식, 도포, 부착 또는 접촉 될 수 있다. 상기 척수 비침습적인 방법으로 사용 가능하다는 것은 주사바늘과 같이 척수에 침습적으로 치료용 조성물을 주입하여 주사 바늘로 인한 주입 부위의 척수 손상을 일으키는 방법과 달리, 척수 비침습적인 방법은 척수의 손상 없이 손상부위에 도포 또는 이식을 통하여 주사바늘를 통한 조성물의 주입방법으로 인하여 발생하는 척수손상 없이 조성물을 손상 부위에 전달하는 방법을 의미 할 수 있다. 또한, 상기 하이드로젤 배치 또는 조성물은 상기의 침습적 방법에 인해 발생하는 척수의 이차 손상을 방지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 하이드로젤 패치는 일정시간이 경과한 후에 생체내에서 생분해될 수 있다.The hydrogel patch or composition may be used in a non-invasive manner of spinal cord in the spinal cord injury site of the patient. The non-invasive method herein is distinguished from the cell therapy or drug administration of the invasive method in the spinal cord using a needle, the hydrogel patch or composition is implanted in the target site without other means of delivery (for example, syringe) Can be applied, attached or contacted. The non-invasive spinal cord can be used in a non-invasive manner by injecting a therapeutic composition into the spinal cord, such as a needle, to cause spinal cord injury at the injection site due to the needle. It may mean a method of delivering the composition to the injury site without spinal cord injury caused by the injection method of the composition through the injection needle through the application or implantation to the injury site. In addition, the hydrogel batch or composition may serve to prevent secondary damage of the spinal cord caused by the invasive method. In addition, the hydrogel patch may be biodegraded in vivo after a certain time.
일 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 피브린 및/또는 피브리노겐을 포함할 수 있다. 생체 내에서 작용하는 최종 약리학적 물질에는 피브린을 포함하나, 전구 약물의 형태로서 피브리노겐을 피브린 대신 사용할 수 있다. 또한, 피브린을 피브리노겐으로 전환시키는 물질의 양에 따라, 일 구체예에 따른 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물에는 피브리노겐 또는 트롬빈이 일부 포함될 수 있다. 따라서, 본 명세서는 피브리노겐; 라미닌; 및/또는 히알루론산 을 포함하는 전구 약물을 추가적으로 제공할 수 있다. 상기 피브린 또는 피브리노겐은 0.5 내지 20 mg/ml, 0.8 내지 16 mg/ml, 0.8 내지 12 mg/ml, 1.0 내지 10 mg/ml, 2 내지 8 mg/ml, 또는 4 내지 8 mg/ml의 농도로 포함될 수 있다. In one embodiment, the hydrogel patch or composition may comprise fibrin and / or fibrinogen. Final pharmacological agents acting in vivo include fibrin, but fibrinogen may be used in place of fibrin in the form of prodrugs. Further, depending on the amount of the substance converting fibrin to fibrinogen, the hydrogel patch or composition according to one embodiment may include some fibrinogen or thrombin. Thus, the present specification relates to fibrinogen; Laminin; And / or prodrugs comprising hyaluronic acid. The fibrin or fibrinogen is at a concentration of 0.5 to 20 mg / ml, 0.8 to 16 mg / ml, 0.8 to 12 mg / ml, 1.0 to 10 mg / ml, 2 to 8 mg / ml, or 4 to 8 mg / ml. May be included.
상기 피브리노겐 (Fibrinogen) 당단백질은 간의 간세포에서 만들어지는 용해성의 α, β, 및 γ 서브유닛으로 이루어진 헥사머 (hexamer)이다. 피브리노겐은 트롬빈 (Thrombin) 효소와 반응하여 용해성에서 불용해성의 피브린 (fibrin) 폴리머 (polymer) 섬유질 (fiber)로 상전이하게 된다. The fibrinogen glycoprotein is a hexamer consisting of soluble α, β, and γ subunits made in liver cells of the liver. Fibrinogen reacts with a thrombin enzyme to phase change into a soluble to insoluble fibrin polymer fiber.
상기 트롬빈 (Thrombin) 효소는 세린 단백질 가수분해효소 (Serine protease)이며 용해성 피브리노겐을 불용해성 피브린으로 형질변화 시켜주는 효소이다. 상기 트롬빈은 피브리노겐을 피브린으로 변화시켜서, 졸 상태의 하이드로젤을 젤화시키는 역할을 할 수 있다.The thrombin enzyme is a serine protease and is an enzyme that transforms soluble fibrinogen into insoluble fibrin. The thrombin may act to gel the hydrogel in sol state by converting fibrinogen into fibrin.
본 명세서에서 용어 "라미닌(laminin)"은 기저판 (Basal lamina)을 구성하는 세포외기질 단백질로 α, β, 및 γ서브유닛으로 이루어진 헤테로트라이메릭 (Heterotrimeric) 단백질을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 라미닌은 라미닌 전장 단백질 뿐만 아니라 라미닌 유래 펩타이드 또는 단백질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 라미닌은 라미닌-1, 라미닌-2, 라미닌-3, 라미닌-4, 라미닌-5A, 라미닌-5B, 라미닌-6, 라미닌-7, 라미닌-8, 라미닌-9, 라미닌-10, 라미닌-11, 라미닌-12, 라미닌-14, 또는 라미닌-15일 수 있다. 또한, 상기 라미닌 유래 펩타이드는 α 사슬, γ 사슬, 또는 β 사슬일 수 있다. 상기 라미닌은 1 내지 100 μg/ml, 2 내지 80 μg/ml, 5 내지 50 μg/ml, 5 내지 25 μg/ml, 8 내지 20 μg/ml, 또는 8 내지 15 μg/ml의 농도로 포함될 수 있다. As used herein, the term "laminin" refers to a heterotrimeric protein consisting of α, β, and γ subunits as an extracellular matrix protein constituting a basal lamina. Thus, the laminin may comprise laminin-derived peptides or proteins as well as laminin full-length proteins. For example, the laminin may be laminin-1, laminin-2, laminin-3, laminin-4, laminin-5A, laminin-5B, laminin-6, laminin-7, laminin-8, laminin-9, laminin-10. , Laminin-11, laminin-12, laminin-14, or laminin-15. In addition, the laminin-derived peptide may be α chain, γ chain, or β chain. The laminin may be included at a concentration of 1 to 100 μg / ml, 2 to 80 μg / ml, 5 to 50 μg / ml, 5 to 25 μg / ml, 8 to 20 μg / ml, or 8 to 15 μg / ml. have.
상기 히알루론산 (Hyaluronic acid) 글라이코스아미노글리(glycosaminoglycan)은 D-glucuronic acid와 N-acetyl-D-glucosamine가 β-(1→4)와 β-(1→3)의 변화를 가지는 배당결합 (glycosidic bonds)으로 이루어지는 이당결합의 다당류이며 이당결합의 길이에 따라 다양한 분자량을 가지고 있다. 일 구체예에 있어서, 히알루론산의 분자량은 5,000 내지 20,000,000 Da 일 수 있다. 더욱 상세하게는, 히알루론산의 분자량은, 0.5 내지 4.0 x 106 Da, 1.0 내지 2.0 x 106 Da, 또는 1.5 내지 1.8 x 106 Da 일 수 있다. 상기 히알루론산은 10 μg/ml 내지 5 mg/ml, 50 μg/ml 내지 5 mg/ml, 100 μg/ml 내지 3 mg/ml, 100 μg/ml 내지 1 mg/ml, 200 μg/ml 내지 1 mg/ml, 또는 300 μg/ml 내지 800 μg/ml의 농도로 포함될 수 있다. 또한, 상기 히알루론산은 염, 약학적으로 허용가능한 염, 예를 들면, 소듐염, 칼륨염, 칼슘염, 또는 마그네슘염 등의 형태로 제공될 수 있다. The hyaluronic acid (glycosaminoglycan) is a glycoside bond having a change of β- (1 → 4) and β- (1 → 3) between D-glucuronic acid and N-acetyl-D-glucosamine. It is a polysaccharide of disaccharide bond consisting of glycosidic bonds) and has various molecular weights depending on the length of disaccharide bond. In one embodiment, the molecular weight of hyaluronic acid may be 5,000 to 20,000,000 Da. More specifically, the molecular weight of hyaluronic acid may be 0.5 to 4.0 x 10 6 Da, 1.0 to 2.0 x 10 6 Da, or 1.5 to 1.8 x 10 6 Da. The hyaluronic acid is 10 μg / ml to 5 mg / ml, 50 μg / ml to 5 mg / ml, 100 μg / ml to 3 mg / ml, 100 μg / ml to 1 mg / ml, 200 μg / ml to 1 mg / ml, or at a concentration of 300 μg / ml to 800 μg / ml. In addition, the hyaluronic acid may be provided in the form of a salt, a pharmaceutically acceptable salt, for example, sodium salt, potassium salt, calcium salt, magnesium salt and the like.
다른 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 세포 성장인자를 더 포함할 수 있다. 상기 세포 성장인자는 신경세포 성장인자, 혈관내피세포 성장인자, 섬유아세포 성장인자, 골 형성 단백질(bone morphogenetic protein), 상피세포 성장인자(epidermal growth factor), 간세포 성장인자, 형질전환 성장인자 또는 그들의 조합일 수 있다. 더욱 상세하게는 상기 성장인자는 태반 성장 인자, 대식세포 콜로니 자극 인자, 과립구 대식세포 콜로니 자극 인자, 뉴로필린, 섬유아세포 성장인자(FGF)-1, FGF-2 (bFGF), FGF-3, FGF-4, FGF-5, FGF-6, 에리쓰로포이에틴, BMP-2, BMP-4, BMP-7, TGF-베타, IGF-1, 오스테오폰틴, 플레이오트로핀, 액티빈, 엔도쎌린-1 및 그의 조합을 포함할 수 있다. 상기 신경세포 성장인자는 BDNF (Brain-derived neurotropic factor), GDNF (Glial cell derived neurotropic factor), CNTF (Ciliary neurotropic factor), bFGF (basic fibroblast growth factor), cAMP (cyclic adenocyne monophosphate), NT(Neurotropin), NT3 (Neurotropin-3), NT4(Neurotropin-4), T3 (Triiodo-L-Thyronine), SHH (Sonic hedgehog), 및 PDGF (Platelet-derived growth factor)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 혈관내피세포 성장인자는 혈관 내피 성장 인자 (VEGF)-A, VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, 또는 VEGF-E를 포함할 수 있다. 상기 세포 성장인자는 성장인자의 종류에 따라 하이드로젤 패치 또는 조성물에 포함되는 농도가 상이할 수 있으나, 일반적으로 1 ng/ml 내지 1,000 ng/ml 또는 0.1 μM 내지 100 μM 의 농도로 포함될 수 있다. 상기 세포 성장인자는 피브린, 라미닌, 및 히알루론산을 포함하는 하이드로젤 패치, 또는 조성물의 조직 손상 회복 효과를 상승시키는 역할을 할 수 있다. In another embodiment, the hydrogel patch or composition may further comprise a cell growth factor. The cell growth factor, neuronal growth factor, vascular endothelial growth factor, fibroblast growth factor, bone morphogenetic protein, epidermal growth factor, hepatocyte growth factor, transforming growth factor or their May be a combination. More specifically, the growth factor is placental growth factor, macrophage colony stimulating factor, granulocyte macrophage colony stimulating factor, neurophylline, fibroblast growth factor (FGF) -1, FGF-2 (bFGF), FGF-3, FGF -4, FGF-5, FGF-6, erythropoietin, BMP-2, BMP-4, BMP-7, TGF-beta, IGF-1, Osteopontin, Piotropin, Activin, Endo Mullin-1 and combinations thereof. The neuronal growth factor may be a brain-derived neurotropic factor (BDNF), a cellular cell derived neurotropic factor (GDNF), a ciliary neurotropic factor (CNTF), a basic fibroblast growth factor (bFGF), a cyclic adenocyne monophosphate (cAMP), or a neurotropin (NT). , At least one selected from the group consisting of NT3 (Neurotropin-3), NT4 (Neurotropin-4), T3 (Triiodo-L-Thyronine), SHH (Sonic hedgehog), and PDGF (Platelet-derived growth factor) It may be. The vascular endothelial growth factor may include vascular endothelial growth factor (VEGF) -A, VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, or VEGF-E. The cell growth factor may be different from the concentration contained in the hydrogel patch or composition according to the type of growth factor, but may generally be included in a concentration of 1 ng / ml to 1,000 ng / ml or 0.1 μM to 100 μM. The cell growth factor may play a role in enhancing the tissue damage repair effect of the hydrogel patch or composition comprising fibrin, laminin, and hyaluronic acid.
상기 Brain derived neurotrophic factor (BDNF) 단백질은 BDNF 유전자에 의하여 코딩된다. BDNF 단백질은 중추신경계 신경세포의 생존 및 새로운 신경세포의 분화 및 성장에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.The brain derived neurotrophic factor (BDNF) protein is encoded by the BDNF gene. BDNF proteins are known to assist in the survival of central nervous system neurons and the differentiation and growth of new neurons.
상기 Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) 단백질은 GDNF 유전자에 의하여 코딩된다. GDNF 단백질은 중추신경계의 신경세포 중 도파민 작동성 신경세포 (Dopaminergic neuron)와 운동신경세포 (Motor neuron)의 생존과 분화에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.The Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) protein is encoded by the GDNF gene. GDNF protein is known to help the survival and differentiation of dopaminergic neurons and motor neurons of the central nervous system.
상기 Ciliary neurotrophic factor (CNTF) 단백질은 CNTF 유전자에 의하여 코딩된다. CNTF 단백질은 신경전달물질의 생성을 촉진하며, 신경세포와 희소돌기아교세포의 생존에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.The Ciliary neurotrophic factor (CNTF) protein is encoded by the CNTF gene. CNTF proteins promote the production of neurotransmitters and are known to help neurons and oligodendrocytes survive.
상기 Neurotrophin-3 (NT-3) 단백질은 NT-3유전자에 의하여 코딩된다. NT-3단백질은 중추신경계 신경세포의 생존 및 새로운 신경세포의 분화 및 성장에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.The Neurotrophin-3 (NT-3) protein is encoded by the NT-3 gene. NT-3 protein is known to assist in the survival of central nervous system neurons and the differentiation and growth of new neurons.
상기 Cyclic adenosine monophosphate (cAMP) 단백질은 아데닐산고리화 효소(adenylate cyclase)의 작용으로 adenosine triphosphate (ATP)에서 유래되는 단백질로, 세포의 2차전달자 (second messenger)역할을 한다. 신경세포에서는 신경전달물질의 생산, 저장, 배포 등 신경전달물질의 전반전인 통제에 연관되어 있음이 알려져 있고, 신경세포의 생존과 분화에 도움을 주는 것으로 알려져 있으며, 혈관내피세포의 장벽역활, 증식, 산화질소 (nitric oxide)생성에 역할을 하는 것으로 알려져 있다.Cyclic adenosine monophosphate (cAMP) protein is a protein derived from adenosine triphosphate (ATP) under the action of adenylate cyclase, and serves as a second messenger of cells. Neurons are known to be involved in the control of neurotransmitters, such as the production, storage, and distribution of neurotransmitters. They are known to help neuronal survival and differentiation. It is known to play a role in the production of nitric oxide.
상기 Sonic Hedgehog (SHH) 단백질은 SHH유전자에 의하여 코딩된다. SHH는 hedgehog 신호전달경로에 역할을 하며, 신경계에서는 특히 운동신경세포의 분화에 역할을 하는 것으로 알려져 있다.The Sonic Hedgehog (SHH) protein is encoded by the SHH gene. SHH plays a role in hedgehog signaling and is known to play a role in the differentiation of motor neurons, particularly in the nervous system.
상기 triiodothyronine (T3) 호르몬 (Hormone)은 갑상선 호르몬의 일종이며 생체내 대부분의 생리학적 역할에 영향을 준다. 신경계에서는 특히 희소돌기아교전구세포의 증식을 저지하여 희소돌기아교세포로의 분화를 촉진시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.The triiodothyronine (T3) hormone (Hormone) is a type of thyroid hormone and affects most physiological roles in vivo. In the nervous system, in particular, it is known to play a role in inhibiting proliferation of oligodendrocyte progenitor cells and promoting differentiation into oligodendrocytes.
상기 Platelet-derived growth factor (PDGF)의 subtype으로는 -AA,-BB,-AB,-CC,-DD가 있으며 Platelet derived growth factor subunit A (PDGFA) 유전자로부터 코딩되는 PDGFA subunit의 homodimer의 경우 PDGF-AA이며 각 subtype마다 binding하는 PDGF의 receptor (PDGFR)가 다르다. Platelet-derived growth factor-AA (PDGF-AA)는 2합체의 당단백질로 특히 신경계에서는 희소돌기아교전구세포의 PDGF 수용기 (receptor)를 활성화시키는 Fibroblast growth factor (FGF)와 함께 희소돌기아교전구세포의 증식을 유지하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.Subtypes of the platelet-derived growth factor (PDGF) include -AA, -BB, -AB, -CC, -DD and PDGF- in the homodimer of the PDGFA subunit encoded from the Platelet derived growth factor subunit A (PDGFA) gene. AA and each subtype has a different PDGF receptor (PDGFR). Platelet-derived growth factor-AA (PDGF-AA) is a dimeric glycoprotein, especially in the nervous system, along with Fibroblast growth factor (FGF), which activates the PDGF receptor of oligodendrocyte progenitor cells. It is known to play a role in maintaining proliferation.
상기 Vascular endothelial growth factor (VEGF) 단백질은 혈관투과성장인자 (Vascular permeability factor, VPF)의 일종으로 신생혈관생성 (Angiogenesis) 및 혈관화(Vascularization)에 역할을 한다. 특히 VEGF는 배발달 (Embryonic development), 상처 등의 요소로 새로운 혈관생성에 역할을 하는 것으로 알려져 있고, 독성 및 스트레스로 인한 신경세포의 사멸을 방지하여 신경세포 생존의 도움을 주는 것으로 알려져 있다.The Vascular endothelial growth factor (VEGF) protein is a type of Vascular Permeability Factor (VPF) that plays a role in angiogenesis and vascularization. In particular, VEGF is known to play a role in the formation of new blood vessels such as embryonic development, wound, etc., and is known to help nerve cell survival by preventing neuronal death due to toxicity and stress.
다른 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 콜라겐을 포함하거나 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 특정 이론에 제한됨이 없이, 상기 콜라겐은 조성물의 구성 성분으로 포함되거나 실질적으로 포함되지 않을 수 있으나, 포함되지 않는 것이 포함되는 것보다 일 측면에 따라서는 더 유리한 경우가 있을 수 있다. In other embodiments, the hydrogel patch or composition may or may not comprise substantially collagen. Without being limited to a particular theory, the collagen may or may not be substantially included as a component of the composition, but may be more advantageous in some aspects than what is not included.
또한, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 세포를 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 본 명세서에서 "실질적으로 포함하지 않다(substantially does not comprise)"는 콜라겐 또는 세포가 하이드로젤 패치 또는 조성물의 활성, 또는 약리적 활성에 영향을 미치지 않을 정도로 포함되거나 전혀 포함되지 않는 것을 의미한다. 일 구체예에 따른 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 세포를 실질적으로 포함하지 않음으로써, 일반적으로 손상된 조직의 재생에 사용되는 세포치료제와는 구분된 것일 수 있다. In addition, the hydrogel patch or composition may be substantially free of cells. As used herein, "substantially does not comprise" means that collagen or cells are included or not included to the extent that they will not affect the activity, or pharmacological activity, of the hydrogel patch or composition. The hydrogel patch or composition according to one embodiment does not substantially include cells, and thus may be distinguished from a cell therapy agent generally used for regeneration of damaged tissue.
상기 콜라겐 (Collagen) 단백질은 대표적으로 Type I, II, III, IV, V으로 구분되며 Type I 콜라겐이 신체에 가장 많이 존재한다. 콜라겐은 α1과 α2의 삼중나선 (Triple helix)구조를 이루고 있다. The collagen (Collagen) protein is typically divided into Type I, II, III, IV, V and Type I collagen is most present in the body. Collagen is a triple helix structure of α1 and α2.
일 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 피브린 및/또는 피브리노겐; 라미닌; 및 히알루론산 또는 그의 염으로 구성된 것일 수 있다. 또한 이외에도, 본 명세서에서 언급된 성분 중 1 종 이상이 추가적으로 포함되어 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 피브린 및/또는 피브리노겐; 라미닌; 히알루론산 또는 그의 염; 선택적으로 트롬빈; 선택적으로 콜라겐; 및 선택적으로 세포 성장인자로 구성된 것일 수 있다. In one embodiment, the hydrogel patch or composition comprises fibrin and / or fibrinogen; Laminin; And hyaluronic acid or salts thereof. In addition to this, one or more of the components mentioned herein may be additionally included. For example, the hydrogel patch or composition may comprise fibrin and / or fibrinogen; Laminin; Hyaluronic acid or a salt thereof; Optionally thrombin; Optionally collagen; And optionally cell growth factors.
일 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 세포 접착을 향상시키는 것일 수 있다. 따라서, 본 명세서는 추가적으로 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 개체의 세포(예를 들면, 신경세포)의 접착을 향상시키는 방법을 제공한다. In one embodiment, the hydrogel patch or composition may be to enhance cell adhesion. Thus, the present disclosure additionally provides a method of enhancing adhesion of cells (eg neurons) of an individual comprising administering the hydrogel patch or composition to the individual.
또 다른 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 신경줄기세포의 신경세포로의 분화를 증가시키는 것일 수 있다. 따라서, 본 명세서는 추가적으로 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 개체의 신경줄기세포의 신경세포로의 분화를 증가시키는 방법을 제공한다. In another embodiment, the hydrogel patch or composition may be to increase the differentiation of neural stem cells into neurons. Accordingly, the present disclosure further provides a method of increasing the differentiation of neural stem cells into neurons of an individual comprising administering the hydrogel patch or composition to the individual.
또 다른 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 염증반응을 줄여 신경손상을 억제하거나, 운동신경세포와 희소돌기아교세포의 재생을 도와 수초가 형성된 운동신경세포의 재생을 향상시키는 것일 수 있다. In another embodiment, the hydrogel patch or composition may be to reduce the inflammatory response to inhibit nerve damage, or to improve the regeneration of motor nerve cells formed myelin by helping regeneration of motor neurons and oligodendrocytes. .
또 다른 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 척수손상 등과 같은 외상으로 인하여 손상된 신경 및 뇌졸증 등과 같은 신경퇴화로 인하여 손상된 신경 재생을 유도하는 기능을 할 수 있다. 따라서, 본 명세서는 추가적으로 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 개체의 신경세포의 손상을 억제하거나, 신경 재생을 유도하거나, 운동신경세포를 재생시키는 방법을 제공한다.In another embodiment, the hydrogel patch or composition may function to induce nerve regeneration damaged by neurodegeneration, such as nerves and strokes damaged by trauma such as spinal cord injury. Accordingly, the present disclosure further provides a method of inhibiting damage to nerve cells, inducing nerve regeneration, or regenerating motor neurons in a subject, comprising administering the hydrogel patch or composition to the subject.
또 다른 구체예에 있어서, 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 척수손상 치료로 인하여 야기되는 척수 2차 손상을 억제하는 것일 수 있다. In another embodiment, the hydrogel patch or composition may be to inhibit spinal cord secondary damage caused by spinal cord injury treatment.
따라서, 일 구체예에 따른 상기 하이드로젤 패치 또는 조성물은 손상된 조직의 재생 또는 수복용인 것일 수 있다. 상세하게는 상기 손상된 조직은 척수일 수 있다. Thus, the hydrogel patch or composition according to one embodiment may be for regeneration or repair of damaged tissue. Specifically, the damaged tissue may be the spinal cord.
본 명세서에서 척수손상 (Spinal cord injury; SCI)은 척수의 압박, 탈구에 의한 손상을 의미할 수 있다. 척수 손상은 외상성 척수 손상, 척추 퇴행성 질환(척추증 등 ), 척추 염증성 질환(척추염, 만성 류마티스 관절염 등 ), 종양(척수 종양, 척추 종양 등 ), 혈관성 질환(척수 출혈, 뇌졸중, 골수 외 혈관 장애에 의한 척수 마비 등 ), 척수염(거미 막염, 바이러스성 척수염, 세균성 척수염 등 ), 다발성 경화증, 근위축성 측색경화증 등을 포함할 수 있다. 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치 또는 조성물은 급성 척수손상 뿐만 아니라, 만성 척수손상에도 치료 효과를 갖는 것일 수 있다. 따라서, 상기 척수손상은 만성 척수손상일 수 있다. Spinal cord injury (SCI) herein may mean damage due to spinal cord compression, dislocation. Spinal cord injuries include traumatic spinal cord injury, spinal degenerative diseases (such as spondylosis), spinal inflammatory diseases (spinalitis, chronic rheumatoid arthritis, etc.), tumors (spinal cord tumors, spinal tumors, etc.), and vascular diseases (spinal bleeding, stroke, extramedullary vascular disorders). Spinal cord paralysis, etc.), myelitis (spider meningitis, viral myelitis, bacterial myelitis, etc.), multiple sclerosis, amyotrophic lateral sclerosis, and the like. Hydrogel patch or composition according to one embodiment may have a therapeutic effect in addition to acute spinal cord injury, as well as chronic spinal cord injury. Thus, the spinal cord injury may be chronic spinal cord injury.
일 구체예 따른 상기 조성물의 투여 용량은 0.01mg 내지 10,000mg, 0.1mg 내지 1000mg, 1mg 내지 100mg, 0.01mg 내지 1000mg, 0.01mg 내지 100mg, 0.01mg 내지 10mg, 또는 0.01mg 내지 1mg일 수 있다. 다만, 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성별, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있고, 당업자라면 이러한 요인들을 고려하여 투여량을 적절히 조절할 수 있다. 투여 횟수는 1회 또는 임상적으로 용인가능한 부작용의 범위 내에서 2회 이상이 가능하고, 투여 부위에 대해서도 1개소 또는 2개소 이상에 투여할 수 있다. 인간 이외의 동물에 대해서도, kg당 인간과 동일한 투여량으로 하거나, 또는 예를 들면 목적의 동물과 인간과의 기관(심장 등)의 용적비(예를 들면, 평균값) 등으로 상기의 투여량을 환산한 양을 투여할 수 있다. 가능한 투여 경로에는 경구, 설하, 비경구 (예를 들어, 피하, 근육내, 동맥내, 복강내, 경막내, 또는 정맥내), 직장, 국소 (경피 포함), 흡입, 및 주사, 또는 이식성 장치 또는 물질의 삽입을 포함할 수 있다. 일 구체예에 따른 치료의 대상동물로서는, 인간 및 그 밖의 목적으로 하는 포유동물을 예로 들 수 있고, 구체적으로는 인간, 원숭이, 마우스, 래트, 토끼, 양, 소, 개, 말, 돼지 등이 포함된다. The dosage of the composition according to one embodiment may be 0.01 mg to 10,000 mg, 0.1 mg to 1000 mg, 1 mg to 100 mg, 0.01 mg to 1000 mg, 0.01 mg to 100 mg, 0.01 mg to 10 mg, or 0.01 mg to 1 mg. However, the dosage may be variously prescribed by such factors as the formulation method, the mode of administration, the age, weight, sex, morbidity, food, time of administration, route of administration, rate of excretion, and reaction sensitivity of the patient. These factors can be taken into account to properly adjust the dosage. The number of administrations may be one or two or more times within the range of clinically acceptable side effects, and may be administered to one or two or more sites of administration. In the case of animals other than humans, the same dosages as humans per kg or the above dosages are converted into volume ratios (for example, average values) of organs (heart, etc.) between the target animal and humans. One dose may be administered. Possible routes of administration include oral, sublingual, parenteral (eg, subcutaneous, intramuscular, intraarterial, intraperitoneal, intradural, or intravenous), rectal, topical (including transdermal), inhalation, and injection, or implantable devices Or insertion of material. Examples of the target animal for the treatment according to one embodiment include humans and mammals for other purposes, and specifically, humans, monkeys, mice, rats, rabbits, sheep, cattle, dogs, horses, pigs, and the like. Included.
일 구체예에 따른 약학적 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체 및/또는 첨가물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 멸균수, 생리식염수, 관용의 완충제(인산, 구연산, 그 밖의 유기산 등), 안정제, 염, 산화방지제(아스코르브산 등), 계면활성제, 현탁제, 등장화제, 또는 보존제 등을 포함할 수 있다. 국소 투여를 위해, 생체고분자(biopolymer) 등의 유기물, 하이드록시아파타이트 등의 무기물, 구체적으로는 콜라겐 매트릭스, 폴리락트산 중합체 또는 공중합체, 폴리에틸렌글리콜 중합체 또는 공중합체 및 그의 화학적 유도체 등과 조합시키는 것도 포함할 수 있다. Pharmaceutical compositions according to one embodiment may comprise a pharmaceutically acceptable carrier and / or additive. Examples include sterile water, physiological saline, conventional buffers (phosphate, citric acid, other organic acids, etc.), stabilizers, salts, antioxidants (ascorbic acid, etc.), surfactants, suspending agents, isotonic agents, or preservatives. can do. For topical administration, this may include combining organic materials such as biopolymers, inorganic materials such as hydroxyapatite, specifically collagen matrix, polylactic acid polymers or copolymers, polyethylene glycol polymers or copolymers, and chemical derivatives thereof. Can be.
일 구체예에 따른 약학적 조성물은 그 투여방법이나 제형에 따라 필요한 경우, 현탁제, 용해보조제, 안정화제, 등장화제, 보존제, 흡착방지제, 계면활성화제, 희석제, 부형제, pH 조정제, 무통화제, 완충제, 환원제, 산화방지제 등을 적절히 포함할 수 있다. 상기에 예시된 것들을 비롯하여 본 발명에 적합한 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., 1995]에 상세히 기재되어 있다. 일 구체예에 따른 약학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질 중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 분말, 과립, 정제 또는 캡슐 형태일 수 있다. The pharmaceutical composition according to one embodiment may be a suspension, dissolution aid, stabilizer, tonicity agent, preservative, adsorption agent, surfactant, diluent, excipient, pH adjuster, painless agent, Buffers, reducing agents, antioxidants and the like may be included as appropriate. Pharmaceutically acceptable carriers and formulations suitable for the present invention, including those exemplified above, are described in detail in Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., 1995. A pharmaceutical composition according to one embodiment is in unit dose form by formulating with a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient, according to methods which may be readily implemented by one of ordinary skill in the art. It can be prepared by or incorporated into a multi-dose container. The formulations can then be in the form of solutions, suspensions or emulsions in oil or aqueous media or in the form of powders, granules, tablets or capsules.
또 다른 양상은 피브리노겐; 라미닌 또는 라미닌 유래 펩타이드; 및 히알루론산 또는 그의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 졸 (Sol) 상태의 조성물에 대하여 트롬빈을 첨가하여 하이드로젤 패치를 제조하는 방법을 제공한다. Another aspect is fibrinogen; Laminin or laminin derived peptides; And thrombin added to a composition in a sol (Sol) state comprising hyaluronic acid or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
상기 방법은 또한, 상기 졸 상태의 조성물에 세포 성장인자를 배합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method may further comprise formulating a cell growth factor in the sol state composition.
상기 방법은 또한, 트롬빈을 첨가하여 젤화시킨 후, 다시 트롬빈을 첨가하여 2차 젤화시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 젤화는 10 내지 40 ℃에서 5분 내지 3시간 동안 수행될 수 있다. 또한, 상기 트롬빈은 약 1 내지 10 U/ml의 농도로 첨가되는 것일 수 있다. 상기 하이드로젤 패치는 틀의 모양에 따라서 다양한 형태 또는 크기로 제작할 수 있다. The method may also include gelling with thrombin followed by secondary gelling with thrombin again. The gelation may be performed at 10 to 40 ℃ for 5 minutes to 3 hours. In addition, the thrombin may be added at a concentration of about 1 to 10 U / ml. The hydrogel patch may be manufactured in various shapes or sizes depending on the shape of the mold.
상기 방법은 또한, 하이드로젤 패치를 용액 내에서 4 내지 -210℃로 저온보존 또는 동결 보존하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 용액은 DMSO(Dimethyl sulfoxide)를 포함할 수 있으나, 하이드로젤 패치의 화학적 또는 물리적 성질을 실질적으로 변화시키지 않는 것이라면 어떠한 것이든 사용될 수 있다. 상기 하이드로젤 패치는 저온 보존 또는 동결 보존되어도 그 형태 또는 활성이 실질적으로 변하지 않는다. The method may also include cryopreserving or cryopreserving the hydrogel patch at 4 to -210 ° C in solution. The solution may include DMSO (dimethyl sulfoxide), but any solution may be used as long as it does not substantially change the chemical or physical properties of the hydrogel patch. The hydrogel patch does not substantially change its form or activity even when cryopreserved or cryopreserved.
상기 하이드로젤 패치, 피브린 및/또는 피브리노겐, 라미닌, 히알루론산 또는 세포 성장인자에 대해서는 상기한 바와 같다. The hydrogel patch, fibrin and / or fibrinogen, laminin, hyaluronic acid or cell growth factors are as described above.
또 다른 양상은 상기 하이드로젤 패치를 용액(예를 들면, DMSO)에서 4 내지 -210℃에서 저온보전 또는 동결보존하는 방법을 제공한다. Another aspect provides a method of cryopreserving or cryopreserving the hydrogel patch at 4 to -210 ° C in solution (eg DMSO).
상기 방법으로 저온보존 또는 동결보존 한 하이드로젤 패치는 척수손상치료의 적정기인 급성단계의 척수손상환자 치료를 위하여 환자 발생시 바로 사용 가능할 수 있으며, 저온보존 또는 동결보존 상태에서 상온으로 옮겨져 녹더라도 형태학적 변화가 없고 척수손상 치료 효과의 큰 차이가 없을 수 있다.The hydrogel patch, cryopreserved or cryopreserved by the above method, may be used immediately when a patient develops to treat acute stage spinal cord injuries, which is a proper stage for spinal cord injury treatment, and even if it is melted after being transferred to room temperature from cryopreservation or cryopreservation There may be no change and no significant difference in the effects of spinal cord injury treatment.
하이드로젤 패치 및 상기 하이드로젤 패치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 일 양상에 따른 하이드로젤 패치에 의하면, 손상된 조직을 회복시켜 척수손상을 포함한 다양한 질환에 사용될 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a hydrogel patch and a method of manufacturing the hydrogel patch. According to the hydrogel patch according to one aspect, there is an effect that can be used for various diseases including spinal cord injury by repairing damaged tissue.
도 1은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치 제작 방법과 0.3 mm 내지 0.8 mm의 다양한 크기의 하이드로젤 패치를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a hydrogel patch manufacturing method and a hydrogel patch of various sizes of 0.3 mm to 0.8 mm according to an embodiment.
도 2는 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치 제형(액체, 젤, 파우더)(위쪽 패널, 왼쪽부터 오른쪽)과, 파우더 제형의 젤화(아래쪽 패널)를 나타낸 도면이다. FIG. 2 shows a hydrogel patch formulation (liquid, gel, powder) (top panel, left to right) and gelation of the powder formulation (bottom panel) according to one embodiment.
도 3은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치의 단면, 겉면을 주사 전자scanning 현미경(SEM)으로 관찰한 동결 보존 전, 및 후를 나타낸 이미지이다.FIG. 3 is an image showing before and after cryopreservation of a cross section of the hydrogel patch according to one embodiment, the outer surface of which is observed by scanning electron scanning microscope (SEM).
도 4는 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치의 조성물(피브린, 히알루론산, 및 라미닌)과 이를 처리하지 않은 그룹 (bare)의 시험관 내 (in vitro) 마우스 신경줄기세포 분화에 대한 영향을 광학현미경 및 면역 형광 염색법을 사용하여 확인한 도면이다; 스케일 바는 각각 100 μm 및 50 μm를 나타낸다.Figure 4 shows the effects of in vitro mouse neural stem cell differentiation of the composition of the hydrogel patch (fibrin, hyaluronic acid, and laminin) and the bare group according to an embodiment on light microscopy and immunity. Figure confirmed using fluorescence staining; Scale bars represent 100 μm and 50 μm, respectively.
도 5는 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치의 각 구성 성분 단독과, 두 개 성분의 조합에 따른 시험관 내 (in vitro) 마우스 신경줄기세포 분화에 대한 영향을 면역형광 염색법을 사용하여 신경세포 (Tuj1), 성상교세포 (GFAP) 분화 분포도로 나타낸 이미지이다; 스케일 바는 50 μm를 나타낸다.Figure 5 shows the effect on the in vitro mouse neural stem cell differentiation according to each component of the hydrogel patch and combination of the two components according to one embodiment using neurofluorescence staining (Tuj1) , Astrocytes (GFAP) differentiation distribution image; Scale bars represent 50 μm.
도 6은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치, 그의 각 구성 성분 단독과, 두 개 성분의 조합에 따른 시험관 내 (in vitro) 마우스 신경줄기세포 분화에 대한 영향을 신경세포 (Tuj1) 분화 분포도로 정량화하여 나타낸 그래프이다; * p< 0.05, ** p< 0.005, *** p< 0.0005. Figure 6 quantifies the effect on the in vitro mouse neural stem cell differentiation according to the hydrogel patch, each component alone, and the combination of the two components according to one embodiment in a neuronal cell (Tuj1) differentiation distribution It is a graph shown; * p <0.05, ** p <0.005, *** p <0.0005.
도 7은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치, 그의 각 구성 성분 단독과, 두 개 성분의 조합에 성장 인자를 추가하여, 이들의 시험관 내 (in vitro) 마우스 신경줄기세포 분화에 대한 영향을 신경세포 (Tuj1) 분화 분포도로 정량화하여 나타낸 그래프이다; * p< 0.05, ** p< 0.005, *** p< 0.0005.FIG. 7 shows the effect of neuronal cells on the in vitro mouse neural stem cell differentiation by adding growth factors to the hydrogel patch, its components alone, and a combination of the two components according to one embodiment. Tuj1) is a graph quantified by differentiation distribution; * p <0.05, ** p <0.005, *** p <0.0005.
도 8은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치에 각 성장인자 (FGF, BDNF, GDNF, cAMP, NT3, PDGF-AA, SHH, T3, 또는 VEGF)를 추가하여, 이들의 시험관 내 (in vitro) 마우스 신경줄기세포 분화에 대한 영향을 신경세포 (Tuj1) 분화 분포도로 정량화하여 나타낸 그래프이다; * p< 0.05, ** p< 0.005, *** p< 0.0005.FIG. 8 shows each growth factor (FGF, BDNF, GDNF, cAMP, NT3, PDGF-AA, SHH, T3, or VEGF) added to a hydrogel patch according to one embodiment thereof, in vitro mice Influence on neural stem cell differentiation is a graph quantifying the neuronal cell (Tuj1) differentiation distribution; * p <0.05, ** p <0.005, *** p <0.0005.
도 9는 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치를 생체 내에 이식한 경우 생분해됨을 나타낸 이미지이다. 9 is an image showing biodegradation when the hydrogel patch is implanted in vivo according to an embodiment.
도 10은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치를 손상된 척수에 이식하는 과정을 나타낸 이미지이다. FIG. 10 is an image illustrating a process of implanting a hydrogel patch into an injured spinal cord according to one embodiment. FIG.
도 11은 척수손상동물 모델의 척수손상 1주일 후, 척수손상으로 손실된 척수손상동물 모델의 뒷다리 움직임을 관찰한 도면이다. 11 is a view of the hind limb movement of the spinal cord injury animal model lost to spinal cord injury after one week of spinal cord injury animal model.
도 12는 하이드로젤 패치의 이식 없이 PBS만을 이식부위에 도포한 척수손상 동물모델의 척수손상 8주차의 뒷다리 움직임을 관찰한 도면이다. 12 is a view of the hind limb movement of the spinal cord injury week 8 of the spinal cord injury animal model in which only PBS was applied to the implantation site without implantation of the hydrogel patch.
도 13은 하이드로젤 패치 2 (Hydrogel patch 2 without GF)를 이식한 척수손상동물 모델의 척수손상 8주 차의 뒷다리 움직임을 관찰한 도면이다. FIG. 13 is a diagram illustrating hind limb movement at 8 weeks of spinal cord injury in a spinal cord injury animal model implanted with Hydrogel patch 2 without GF.
도 14는 하이드로젤 패치 5 (Hydrogel patch 2 with GF)를 이식한 척수손상 동물 모델의 척수손상 8주차의 뒷다리 움직임을 관측한 도면이다.FIG. 14 is a diagram illustrating hind limb movement at week 8 of spinal cord injury in a spinal cord injury animal model implanted with Hydrogel patch 5 (GF).
도 15는 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치(패치 3 with PBS, 패치 3 및 패치6) 이식에 따른 BBB score 값을 나타낸 그래프이다. FIG. 15 is a graph showing BBB score values according to hydrogel patch (Patch 3 with PBS, Patch 3 and Patch 6) transplants according to one embodiment. FIG.
도 16은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치(패치 1, 패치 2, 및 패치 3) 이식에 따른 BBB score 값을 나타낸 그래프이다. FIG. 16 is a graph showing BBB score values following implantation of hydrogel patches (Patch 1, Patch 2, and Patch 3) according to one embodiment. FIG.
도 17은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치(패치 4, 패치 5, 및 패치 6) 이식에 따른 BBB score 값을 나타낸 그래프이다. FIG. 17 is a graph showing BBB score values following implantation of hydrogel patches (Patch 4, Patch 5, and Patch 6) according to one embodiment. FIG.
도 18은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치(패치 2, 및 패치 5) 이식에 따른 BBB score 값을 나타낸 그래프이다. FIG. 18 is a graph showing BBB score values following hydrogel patch (patch 2, and patch 5) implantation according to one embodiment. FIG.
도 19는 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치의 이식에 따른 조직학적 분석 결과를 나타낸 이미지이다. 19 is an image showing the results of histological analysis following the implantation of a hydrogel patch according to one embodiment.
이하, 본 발명을 참고예 및 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단 하기 참고예 및 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by reference examples and examples. However, the following reference examples and examples are merely to illustrate the invention and should not be construed as limiting the invention.
<실시예> 하이드로젤 배합 및 패치 제작<Example> Hydrogel formulation and patch production
1-1. 하이드로젤 배합1-1. Hydrogel formulation
DMEM/F12(1:1) (Gibco, 11330-057) 배양액에 피브리노겐 (Sigma, F8630)이 20 mg/ml가 되도록 37℃에서 30분간 용해하고, DMEM/F12(1:1) (Gibco, 11330-057) 배양액에 히알루론산 (Sigma, 53747)이 5 mg/ml가 되도록 4℃에서 하루 동안 용해하고, DMEM/F12(1:1) (Gibco, 11330-057) 배양액에 트롬빈 (Sigma, T4648)이 200 U/ml가 되도록 용해하였다. 콜라겐 (Corning, 354236)은 10X Dulbecco’s Phosphate-Buffered Saline (DPBS, Sigma, D5652-10L), 3차수, 및 1N NaOH (Millipore, 1.00983.1011)에서 중성화 및 이온화시켜서, 최종농도가 3.00 mg/mL가 되도록 희석하였다.Dissolve 30 minutes of fibrinogen (Sigma, F8630) at 37 ° C. in DMEM / F12 (1: 1) (Gibco, 11330-057) medium at 20 ° C / ml, and DMEM / F12 (1: 1) (Gibco, 11330 -057) Dissolve hyaluronic acid (Sigma, 53747) in culture at 5 ° C. for 1 day at 4 ° C., and thrombin (Sigma, T4648) in DMEM / F12 (1: 1) (Gibco, 11330-057) culture. It melt | dissolved so that it might become 200 U / ml. Collagen (Corning, 354236) was neutralized and ionized in 10X Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline (DPBS, Sigma, D5652-10L), 3rd order, and 1N NaOH (Millipore, 1.00983.1011) to give a final concentration of 3.00 mg / mL. Dilute as much as possible.
이후에, 상기 성분을 배합하여 졸 상태의 하이드로젤을 제작하였다. 각 성분의 최종 농도는 다음과 같다:Thereafter, the above ingredients were combined to prepare a hydrogel in sol state. The final concentration of each component is as follows:
피브리노겐 (Sigma, F8630) 1 mg/ml, 5 mg/mL 또는 10 mg/ml; Fibrinogen (Sigma, F8630) 1 mg / ml, 5 mg / mL or 10 mg / ml;
라미닌 (Thermofisher, 23017-015) 5 μg/ml, 10 μg/ml 또는 50 μg/ml;Laminin (Thermofisher, 23017-015) 5 μg / ml, 10 μg / ml or 50 μg / ml;
히알루론산 (Sigma, 53747) 0.1 mg/ml, 0.5 mg/ml 또는 1 mg/ml; 및 Hyaluronic acid (Sigma, 53747) 0.1 mg / ml, 0.5 mg / ml or 1 mg / ml; And
콜라겐 (Corning, 354236) 1.2 mg/ml.Collagen (Corning, 354236) 1.2 mg / ml.
1-2. 하이드로젤 배합에 신경세포 성장인자의 첨가1-2. Addition of Neuronal Growth Factors to Hydrogel Formulations
실시예 1-1에서 배합한 졸 상태의 하이드로젤에 대하여Penicillin/Streptomycin (Invitrogen, 15140-122), 2 mM L-Glutamine (invitrogen, 25030-081), N2 supplement (Gibco, 1750-048), 및 B27 supplement minus vitamin A (Gibco, 12587010)를 포함하는 DMEM/F12 (Gibco 11330-057)과 Neurobasal medium (Gibco, 21103049)를 1:1로 배합한 배양액에 하기 신경세포 성장인자 및/또는 혈관내피세포 성장인자를 첨가한 것을 배합하였다:Penicillin / Streptomycin (Invitrogen, 15140-122), 2 mM L-Glutamine (invitrogen, 25030-081), N2 supplement (Gibco, 1750-048) for the sol hydrogel formulated in Example 1-1, and Neuronal growth factors and / or vascular endothelial cells in a 1: 1 mixture of DMEM / F12 (Gibco 11330-057) and Neurobasal medium (Gibco, 21103049) containing B27 supplement minus vitamin A (Gibco, 12587010) Add growth factor was combined:
recombinant Human BDNF (Peprotech, 450-02) 10 ng/ml, recombinant Human GDNF (Peprotech, 450-10) 10 ng/ml, recombinant Human NT-3 (Peprotech, 450-03), 5 ng/ml, db-cAMP (Sigma, D0260) 1 uM, T3 (Sigma, T6397) 60 ng/ml, recombinant Human sonic hedgehog (SHH; Peprotech, 100-45) 50 ng/ml, recombinant Human PDGF-AA (Peprotech, 100-13A-100), recombinant Human FGF-basic (Peprotech, 100-18B) 10 ng/ml 및 recombinant Human VEGF165 (Peprotech, 100-20) 20 ng/ml.recombinant Human BDNF (Peprotech, 450-02) 10 ng / ml, recombinant Human GDNF (Peprotech, 450-10) 10 ng / ml, recombinant Human NT-3 (Peprotech, 450-03), 5 ng / ml, db- cAMP (Sigma, D0260) 1 uM, T3 (Sigma, T6397) 60 ng / ml, recombinant Human sonic hedgehog (SHH; Peprotech, 100-45) 50 ng / ml, recombinant Human PDGF-AA (Peprotech, 100-13A- 100), recombinant Human FGF-basic (Peprotech, 100-18B) 10 ng / ml and recombinant Human VEGF165 (Peprotech, 100-20) 20 ng / ml.
1-3. 하이드로젤 패치의 제작1-3. Fabrication of Hydrogel Patches
도 1에 도식화하여 나타낸 바와 같이, 하이드로젤 패치를 제작하였다. As shown schematically in FIG. 1, a hydrogel patch was prepared.
구체적으로, 실시예 1-1 또는 1-2에서 배합한 졸 상태의 하이드로젤에 5 U/ml의 트롬빈 (Sigma, T4648)을 첨가하여 37℃에서 1시간 배양하여 젤화시킨 후, 자외선 (Ultraviolet light)으로 멸균된 파라필름에 원형으로 0.3에서 0.8 mm의 원틀을 찍어내어 10 cm petridish에 부착하였다. 이후에, 5 U/ml의 트롬빈을 원틀에 분주 후 15 내지 60 uL의 하이드로젤을 분주 하여 하이드로젤에 기포가 발생하지 않게 하이드로젤과 트롬빈을 배합하여, 약 2분간 상온에서 젤화 과정을 거친 후 37℃에서 1시간 동안 2차 젤화 과정을 거쳤다. 젤 상태의 하이드로젤을 원틀의 파라필름에서 분리하여 0.3 mm에서 0.8 mm의 다양한 사이즈의 패치형태로 제작하였다. 제작된 하이드로젤 패치는 실시예 1-2의 신경세포 성장인자 및 혈관내피세포 성장인자가 첨가된 배양액에 보존하였다.Specifically, 5 U / ml thrombin (Sigma, T4648) was added to the sol hydrogel formulated in Example 1-1 or 1-2, incubated at 37 ° C. for 1 hour, and then gelled. The original sterilized parafilm was taken in a circular frame of 0.3 to 0.8 mm and attached to 10 cm petridish. Subsequently, after dispensing 5 U / ml of thrombin in a circle, dispense 15 to 60 uL of hydrogel and mix hydrogel and thrombin so that no bubbles are generated in the hydrogel, followed by gelation at room temperature for about 2 minutes. Secondary gelation was performed at 37 ° C. for 1 hour. The hydrogel in the gel state was separated from the parafilm of the frame and manufactured in the form of patches of various sizes from 0.3 mm to 0.8 mm. The prepared hydrogel patch was preserved in the culture medium to which the neuronal growth factor and vascular endothelial growth factor of Example 1-2 were added.
상기 방법으로 제작된 하이드로젤 형태를 하이드로젤 패치라 하고, 제작된 하이드로젤 패치의 종류를 아래에 정리하였다. The hydrogel form produced by the above method is called a hydrogel patch, and the types of hydrogel patches produced are summarized below.
이하 명세서에서는 하이드로젤 패치 1 내지 6으로 기재한다.Hereinafter, the hydrogel patches 1 to 6 will be described.
하이드로젤 패치 1: 피브린,Hydrogel patch 1: fibrin,
하이드로젤 패치 2: 피브린 + 라미닌 + 히알루론산Hydrogel Patch 2: Fibrin + Laminin + Hyaluronic Acid
하이드로젤 패치 3: 피브린 + 라미닌 + 히알루론산 + 콜라겐Hydrogel Patch 3: Fibrin + Laminin + Hyaluronic Acid + Collagen
하이드로젤 패치 4: 피브린 + 신경세포 성장인자 및 혈관내피세포 성장인자(실시예 1-2에 기재된 모든 성장인자)Hydrogel Patch 4: Fibrin + Neuronal Growth Factor and Vascular Endothelial Growth Factor (all growth factors described in Examples 1-2)
하이드로젤 패치 5: 피브린 + 라미닌 + 히알루론산 +신경세포 성장인자 및 혈관내피세포 성장인자(실시예 1-2에 기재된 모든 성장인자)Hydrogel Patch 5: Fibrin + Laminin + Hyaluronic Acid + Neuronal Growth Factor and Vascular Endothelial Growth Factor (all growth factors described in Examples 1-2)
하이드로젤 패치 6: 피브린 + 라미닌 + 히알루론산 + 콜라겐 + 신경세포 성장인자 및 혈관내피세포 성장인자(실시예 1-2에 기재된 모든 성장인자)Hydrogel Patch 6: Fibrin + Laminin + Hyaluronic Acid + Collagen + Neuronal Growth Factor and Vascular Endothelial Growth Factor (all growth factors described in Examples 1-2)
1-4. 하이드로젤 패치의 제형 및 동결보존 가능 여부 확인 1-4. Formulation of Hydrogel Patches and Confirmation of Cryopreservation
상기 제작한 하이드로젤 패치의 다양한 제형을 제조하였고, 이의 동결보존 가능 여부를 확인하였다. Various formulations of the prepared hydrogel patches were prepared and their cryopreservation was confirmed.
구체적으로, 실시예 1-3과 같은 방법으로 제작한 하이드로젤 패치 2의 가역적인 상전이를 확인하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. Specifically, the reversible phase transition of the hydrogel patch 2 prepared in the same manner as in Example 1-3 was confirmed, and the results are shown in FIG. 2.
도 2에 나타낸 바와 같이, 하이드로젤 패치 2를 실시예 1-1과 같은 방법으로 액체 제형으로 제조한 후 바이알에 담구어 놓았으며, 트롬빈을 실시예 1-3과 같은 방법으로 시린지에 담구어 놓았다. 또한, 하이드로젤 패치 2를 -80℃, 0.33Torr기압에서 24시간 동결건조 (대한 Scientific, F78)하여 고체 제형으로 만든 후, 이를 잘게 부숴 파우더 형태로 제조하였다. 또한, 파우더 형태의 제형을 제조하였다. 상기 파우더 형태의 제형을 실시예 1-3과 같은 방법으로 트롬빈을 첨가하여 젤화시켜 파우더 형태의 제형이 다시 젤의 형태로 제조될 수 있음을 확인하였다. As shown in FIG. 2, Hydrogel Patch 2 was prepared in a liquid formulation in the same manner as in Example 1-1, and then immersed in a vial, and thrombin was immersed in a syringe in the same manner as in Example 1-3. . Hydrogel patch 2 was also lyophilized (at Scientific, F78) for 24 hours at −80 ° C., 0.33 Torr atmosphere to form a solid formulation, which was then prepared in powder form. In addition, formulations in powder form were prepared. The powder form formulation was gelled by adding thrombin in the same manner as in Example 1-3 to confirm that the powder formulation can be prepared in the form of gel again.
이상의 결과로, 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치는 가역적인 상전이가 일어나, 고체, 반고체, 액체 또는 파우더 제형 등 다양한 제형으로 제공될 수 있음을 알 수 있었다. As a result, it can be seen that the hydrogel patch according to one embodiment may be provided in various formulations such as a reversible phase transition, such as a solid, semisolid, liquid or powder formulation.
추가적으로, 동결보존 가능 여부를 확인하였다. Additionally, cryopreservation was confirmed.
구체적으로, 실시예 1-2와 같은 방법으로 제조된 배양액에 디메틸 설폭시드 (DMSO, Sigma, D2650)를 첨가하여 10% (v/v) DMSO가 되도록 한 것에 하이드로젤 패치 2를 첨가하였다. 이후에, 4℃ (30분), -20℃ (1시간), -80℃ 로 순차적 온도를 낮춰서 동결보전하고 동결건조(Freeze-dry)처리하였다. 이후에, 저온주사전자현미경 Cold FE-Scanning Electron Microscopy(Cold FE-SEM; Hitach High-Technologies, S-4800) 촬영을 통하여 동결 보존 전후의 하이드로젤 패치의 형태학적 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. Specifically, hydrogel patch 2 was added to 10% (v / v) DMSO by adding dimethyl sulfoxide (DMSO, Sigma, D2650) to the culture solution prepared in the same manner as in Example 1-2. Thereafter, freeze-preservation and freeze-drying were performed by sequentially lowering the temperature to 4 ° C (30 minutes), -20 ° C (1 hour), and -80 ° C. Thereafter, cold FE-Scanning Electron Microscopy (Cold FE-SEM; Hitach High-Technologies, S-4800) was used to perform morphological analysis of the hydrogel patch before and after cryopreservation. 3 is shown.
도 3에 나타낸 바와 같이, 동결 보존 전, 및 동결보존 1달 후 해동한 하이드로젤 패치의 형태학적인 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 하이드로젤 패치의 표면이 다공성인 것을 알 수 있었다. As shown in FIG. 3, there was no morphological difference between the thawed hydrogel patches before cryopreservation and 1 month after cryopreservation. It was also found that the surface of the hydrogel patch was porous.
<실험예 1> 시험관내 신경줄기세포 분화평가Experimental Example 1 In Vitro Neural Stem Cell Differentiation Evaluation
5 일령의 C57BL/6 마우스 (C57BL/6N Japan SLC, Inc.)를 희생하여 뇌를 채취하고 공지된 방법으로 마우스 신경줄기세포를 primary cell culture하여 100 mm dish (SARSTEDT, 831802)에서 배양하였다.Brains were harvested at the expense of 5 day old C57BL / 6 mice (C57BL / 6N Japan SLC, Inc.), and mouse neural stem cells were cultured in a 100 mm dish (SARSTEDT, 831802) by primary cell culture using a known method.
상기 마우스 신경줄기세포에 일 구체예에 따른 물질과 비교예 물질을 도포하여, 마우스 신경줄기세포의 분화에 미치는 영향을 확인하였다.By applying the material according to one embodiment and the comparative example material to the mouse neural stem cells, the effect on the differentiation of mouse neural stem cells was confirmed.
구체적으로, 공지된 방법(Kim JB et al. Nat Protoc. 2009)으로 마우스 신경줄기세포를 추출 및 배양하고, 상기 신경줄기세포 1x104개에 대하여 실시예 1-2와 같은 방법으로 제작한 하이드로젤(피브린 5 mg/mL; 라미닌 10 μg/ml; 및 히알루론산 0.5 mg/ml)을 도포하고 트롬빈을 첨가하여 하이드로젤 패치가 되도록 하였다. 이후에, 실시예 1-2의 신경세포 성장인자 및 혈관내피세포 성장인자를 포함하거나 포함하지 않는 배양액에 배양하였다. 또한, 최적 농도를 선정하기 위해, 비교예 물질로서, 피브린 단독 1 mg/ml, 5 mg/mL 또는 10 mg/ml; 라미닌 단독 5 μg/ml, 10 μg/ml 또는 50 μg/ml; 및 히알루론산 단독 0.1 mg/ml, 0.5 mg/ml 또는 1 mg/ml; 또는 라미닌 10 μg/ml 및 히알루론산 0.5 mg/ml 을 사용하였다. Specifically, hydrogel (fibrin) prepared in the same manner as in Example 1-2 with respect to extracting and culturing mouse neural stem cells by the known method (Kim JB et al. Nat Protoc. 2009), and for the 1x10 4 neural stem cells. 5 mg / mL; 10 μg / ml laminin; and 0.5 mg / ml hyaluronic acid) were applied and thrombin added to make a hydrogel patch. Thereafter, the cells were cultured in a culture medium containing or without the neuronal growth factor and vascular endothelial growth factor of Example 1-2. In addition, to select the optimum concentration, as a comparative material, fibrin alone 1 mg / ml, 5 mg / mL or 10 mg / ml; Laminin alone 5 μg / ml, 10 μg / ml or 50 μg / ml; And 0.1 mg / ml, 0.5 mg / ml or 1 mg / ml of hyaluronic acid alone; Or 10 μg / ml laminin and 0.5 mg / ml hyaluronic acid.
다음으로, 14일간 배양한 후에, 면역형광염색을 수행하였다. 구체적으로, 면역세포화학을 위해서, 세포들은 4% (w/v) Paraformaldehyde in Phosphate Buffer Solution (Wako, 163-20145)로 상온에서 10분 동안 고정하였다. 고정한 세포들은 10X Phosphate Buffer Saline (PBS, P2007)로 1X로 희석하여 상온에서 5분간 3번 세척하고, 1X PBS에 녹인 0.1% (v/v) Triton X-100(Sigma, T9284)를 사용하여 상온에서 10분간 투과시켰다 (Permeabilized). 1X PBS로 상온에서 5분간 3번 세척한 후에, 비특이적 결합을 저해하기 위하여 1X PBS에 녹인 4% (v/v) 소태아 혈청 으로 상온에서 1시간 블로킹(Blocking)했다. 그 후 세포들을 일차 항체 항-beta III tubulin(Tuj1) (1:400; Abcam) 또는 항-glial fibrillary acidic protein (GFAP) (1:400; Sigma)로 상온에서 1시간 배양하고 3차례 1X PBS에 녹인 0.05% (v/v) Tween-20 (Sigma, P7949) (PBST)을 사용하여 상온에서 10분간 3번 세척하였다. 이후에, 2차 형광 항체 (Alexa Fluorophore-conjugated secondary antibodies 488 (1:1000) 또는 Alexa Fluor®594 (1:1000)로 빛을 차단한 후 상온에서 30분간 배양했다. 이중 염색이 필요한 경우, 상기의 다른 일차 항체와 배양하기 전에 30분간 상온에서 추가적 블로킹을 수행하였다. PBST를 사용하여 상온에서 10분간 3번 세척한 후 세포 핵 염색을 위하여 DAPI(1:1000; Invitrogen)에 15초간 빛을 차단하여 배양한 후, PBST를 사용하여 상온에서 10분간 3번 세척하였다. 세포들은 형광 현미경을 사용한 시각화를 위하여 PBS에 보관하였다. Next, after 14 days of culture, immunofluorescence staining was performed. Specifically, for immunocytochemistry, cells were fixed with 4% (w / v) Paraformaldehyde in Phosphate Buffer Solution (Wako, 163-20145) at room temperature for 10 minutes. The fixed cells were diluted 3 × with 10X Phosphate Buffer Saline (PBS, P2007) and washed three times at room temperature for 5 minutes, and at room temperature using 0.1% (v / v) Triton X-100 (Sigma, T9284) dissolved in 1X PBS. Permeabilized for 10 minutes. After washing three times at room temperature with 1 × PBS for 5 minutes, blocking was performed for 1 hour at room temperature with 4% (v / v) fetal bovine serum dissolved in 1 × PBS to inhibit nonspecific binding. Cells were then incubated with primary antibody anti-beta III tubulin (Tuj1) (1: 400; Abcam) or anti-glial fibrillary acidic protein (GFAP) (1: 400; Sigma) for 1 hour at room temperature and three times in 1X PBS. Washed 0.05% (v / v) Tween-20 (Sigma, P7949) (PBST) was washed three times for 10 minutes at room temperature. Subsequently, light was blocked with a secondary fluorescent antibody (Alexa Fluorophore-conjugated secondary antibodies 488 (1: 1000) or Alexa Fluor® 594 (1: 1000) and incubated for 30 minutes at room temperature. Additional blocking was performed at room temperature for 30 minutes before incubating with other primary antibodies of 3 washes for 10 minutes at room temperature using PBST and then blocking light for 15 seconds in DAPI (1: 1000; Invitrogen) for cell nuclear staining. After incubation, the cells were washed three times for 10 minutes at room temperature using PBST Cells were stored in PBS for visualization using a fluorescence microscope.
이후에 , 디지털 흑백 카메라 (Leica, DFC345 FX)가 부착된 도립 형광 현미경 (Leica, DMI 3000B)을 사용하여 신경세포(Tuj1) 및 성상교세포 (GFAP)를 관찰하였다. 도립 형광 현미경으로 관찰한 이미지는 ImageJ (National Institutes of Health (http://rsb.info.nih. gov/ij) 소프트웨어를 사용하여 신경세포 또는 성상교세포의 수를 카운팅하여 분화율을 계산하였다. Thereafter, neuronal cells (Tuj1) and astrocytes (GFAP) were observed using an inverted fluorescence microscope (Leica, DMI 3000B) attached with a digital monochrome camera (Leica, DFC345 FX). Images observed with inverted fluorescence microscopy were counted by counting the number of neurons or astrocytes using ImageJ (National Institutes of Health (http://rsb.info.nih.gov/ij) software).
모든 통계적 분석은 unpaired two-tailed Student’s t-test를 사용하여 수행했고, 유의도는 *P < 0.05, **P < 0.005 또는 ***P < 0.0005이다.All statistical analyzes were performed using the unpaired two-tailed Student's t-test with significance of * P <0.05, ** P <0.005 or *** P <0.0005.
도 4에 나타낸 바와 같이, 신경줄기세포에 일 구체예에 따른 하이드로젤을 도포한 경우 도포하지 않은 조건(bare)에 비교하여 신경줄기세포의 세포접합이 향상되었음을 알 수 있었다. As shown in FIG. 4, when the hydrogel was applied to the neural stem cells according to one embodiment, it was found that the cell junctions of the neural stem cells were improved as compared to the uncoated condition (bare).
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 피브린 단독, 라미닌 단독, 히알루론산 단독, 및 라미닌과 히알루론산 조합을 도포한 경우에 비해 일 구체예에 따른 조성물(피브린, 라미닌, 히알루론산)을 도포한 경우, 신경줄기세포의 신경세포로의 분화가 상승적으로 일어났음을 알 수 있었다. 상세하게는, 아무것도 처리하지 않은 대조군에서 5%의 신경세포가 나타나고, 각 물질 단독은 12% 미만의 신경세포가 나타남을 알 수 있었다. 이에 반해, 히알루론산과 라미닌의 조합에서는 약 15%의 신경세포가 나타남을 알 수 있었고, 단독으로는 실질적으로 효과가 나타나지 않는 피브린을 히알루론산과 라미닌을 조합하였을 때 20% 이상의 신경세포가 나타남을 알 수 있었다. 이는 히알루론산과 라미닌의 조합으로 신경세포의 분화의 효과가 현저하며, 특히, 3가지 조성물의 조합은 상승적인 효과를 일으켜 신경세포로의 분화를 현저하게 증가시켰음을 의미한다. 5 and 6, when the composition (fibrin, laminin, hyaluronic acid) according to one embodiment is applied as compared to the case of applying the fibrin alone, laminin alone, hyaluronic acid alone, and a combination of laminin and hyaluronic acid as shown in FIG. It was found that differentiation of neural stem cells into neurons occurred synergistically. Specifically, it was found that 5% of neurons appeared in the control group treated with nothing, and less than 12% of the neurons appeared in each substance alone. In contrast, about 15% of neurons appeared in the combination of hyaluronic acid and laminin, and more than 20% of the neurons appeared when the hyaluronic acid and laminin were combined with fibrin, which had no effect alone. Could know. This means that the combination of hyaluronic acid and laminin has a remarkable effect of differentiation of neurons, and in particular, the combination of three compositions has a synergistic effect, significantly increasing differentiation into neurons.
또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 성장인자를 추가하였을 때, 도 6의 결과와 일치하게 피브린 단독, 라미닌 단독, 히알루론산 단독, 및 라미닌과 히알루론산 조합을 도포한 경우에 비해 일 구체예에 따른 조성물(피브린, 라미닌, 히알루론산)을 도포한 경우, 신경줄기세포의 신경세포로의 분화가 상승적으로 일어났음을 알 수 있었다. 상세하게는 성장인자 자체로도, 신경세포로의 분화를 상승시키나, 3가지 조성물과 성장인자의 조합에 의해 상승적인 효과를 일으켜 약 30% 정도의 신경세포를 나타내고, 이러한 결과는 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치 또는 조성물이 통상적으로 예측하기 힘든 상승적 효과를 나타냄을 의미한다. In addition, as shown in FIG. 7, when the growth factor is added, fibrin alone, laminin alone, hyaluronic acid alone, and laminin and hyaluronic acid combinations are applied in accordance with the results of FIG. 6. When the composition (fibrin, laminin, hyaluronic acid) was applied, it was found that differentiation of neural stem cells into neurons occurred synergistically. Specifically, the growth factor itself increases the differentiation into neurons, but produces a synergistic effect by the combination of the three compositions and growth factors, resulting in about 30% of the neurons. It is meant that hydrogel patches or compositions accordingly exhibit a synergistic effect that is typically unpredictable.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 일 구체예에 따른 조성물에 각각의 성장인자 하나씩을 추가하여 확인한 결과, 마우스 신경줄기세포의 신경세포로의 분화율을 약 2.5 내지 5배 향상시킴을 확인할 수 있었다. In addition, as shown in Figure 8, by adding each growth factor to the composition according to one embodiment as a result, it was confirmed that the rate of differentiation of mouse neural stem cells into neurons about 2.5 to 5 times.
상기의 결과로, 일 구체예에 따른 조성물은 그 자체로서 분화도 증가의 상승적 효과가 있을 뿐만 아니라, 성장인자와 조합되어 더욱 상승적인 효과를 나타내고, 성장인자의 세포에 대한 효과를 상승시킨다는 것을 알 수 있었다. As a result of the above, it can be seen that the composition according to one embodiment has not only a synergistic effect of increasing the degree of differentiation on its own, but also shows a more synergistic effect in combination with growth factors, and increases the effect of growth factors on cells. there was.
<실험예 2> 생분해성 평가Experimental Example 2 Biodegradability Evaluation
실시예 1에서 제작한 하이드로젤 패치의 생분해성 평가를 위하여 6주령 C57BL/6 마우스 (C57BL/6N Japan SLC, Inc.)에 2,2,2-tribromoethanol (Sigma, T48402)를 Tert-amyl alcohol (Sigma, 152463)에 용해하여 제작한 25mg/ml의 Avertin 마취제를 마우스당 125 - 250 mg/kg body weight으로 투여하여 마취시켰다. 이후에, 하이드로젤 패치 5를 피하에 이식하였다. 젤 패치를 이식하고 2주 후에, 피하 절개하여 이식한 젤 패치의 생분해 여부를 확인하였다.In order to evaluate the biodegradability of the hydrogel patch prepared in Example 1, 2,2,2-tribromoethanol (Sigma, T48402) was added to Tert-amyl alcohol (C57BL / 6N Japan SLC, Inc.). 25 mg / ml Avertin anesthetics prepared by dissolving in Sigma, 152463) were administered at 125-250 mg / kg body weight per mouse. Thereafter, hydrogel patch 5 was implanted subcutaneously. Two weeks after the gel patch was implanted, subcutaneous dissection was performed to confirm the biodegradation of the implanted gel patch.
그 결과 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치가 생체내에서 생분해됨을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 9, the hydrogel patch according to one embodiment was confirmed to be biodegradable in vivo.
<실험예 3> 하이드로젤 패치 척수손상 치료효과 확인Experimental Example 3 Hydrogel Patch Spinal Cord Injury Treatment Effect Confirmation
4-1. 척수손상동물 모델을 이용한4-1. Using Spinal Cord Injured Animal Model 하이드로젤 패치 척수손상 치료효과 확인Hydrogel patch spinal cord injury treatment effect confirmed
일 구체예에 따른 하이드로젤 패치의 척수손상 재생 효과를 확인하기 위해서, 척수손상동물모델에 젤 패치를 이식한 후 8주간 행동 평가를 수행하였다.To confirm the spinal cord injury regeneration effect of the hydrogel patch according to one embodiment, behavioral evaluation was performed for 8 weeks after the gel patch was implanted in the spinal cord injury animal model.
공식 소형 척수손상 동물 모델 평가 방법은 만성 척수손상 연구의 행동분석을 평가하는 방법으로 동물의 관절, 뒷다리, 걸음걸이, 앞다리와 뒷다리의 조화운동, 허리의 포지션, 발바닥으로의 지탱 및 꼬리의 포지션을 관찰 및 평가하여 행동능력의 회복을 평가하는 방법이다. 이를 반영하여 각 동물에 0부터 21까지 점수(Score)를 매겨 회복력을 정량화하며, 0 부터 7까지는 초기단계(Early stage)로 뒷다리의 움직임이 거의 회복되지 않은 최소의 행동능력 복구를 나타내며, 8 부터 13까지는 중간 회복 단계(Intermediate recovery stage)로 뒷다리의 움직임이 회복되었으나 앞다리와 뒷다리의 조절이 잘 되지 않은 조화운동의 간격이 있음을 나타낸다. 마지막으로 14 부터 21까지는 후기 회복 단계(Late recovery stage)로 앞다리와 뒷다리의 조화운동을 나타낸다.The official small-scale spinal cord injury animal model evaluation method evaluates the behavioral analysis of the study of chronic spinal cord injury studies. Observation and evaluation to evaluate the recovery of behavioral ability. Reflecting this, each animal is scored from 0 to 21 to quantify its resilience, and 0 to 7 represents early stage recovery of minimal behavioral ability with almost no recovery of hind limb movement. Up to 13, the intermediate recovery stage (intermediate recovery stage) has recovered the movement of the hind limbs, but there is a gap between harmonic movements with poor control of the front and hind legs. Finally, 14 to 21 are late recovery stages, which represent the harmonization of the front and hind legs.
우선, Adult 수컷 스프래그-달리(Sprague-Dawley) 랫드 (OrientBio)에 10 mg/rat Zoletil 50 (Virbac)을 주입시켜 마취시킨 후, T9 부분의 척수 후궁을 제거하였다. 이후에 혈관 클립(vascular clip)을 사용하여 10분간 척수를 압박하여 척수손상동물모델을 제작하였다. 척수손상수술 후 자발적 배뇨가 가능할 때까지 약 2주간 하루에 2 회씩 방광을 압박하여 배뇨관리를 시행하였다. 척수손상동물모델을 제작하고 1주일 후 도 10에 도시된 바와 같이 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치를 척수손상 부위에 직접 이식하였다. 행동 평가는 8주간 척수 손상 동물 모델 평가 방법 (BBB test; open field test)을 사용하여 수행하였고, 검사결과는 두 검사자의 관측치 평균값을 사용하였고, 그 결과를 도 15 내지 18에 나타내었다. First, adult male Sprague-Dawley rats (OrientBio) were anesthetized by injecting 10 mg / rat Zoletil 50 (Virbac), and the spinal cord constriction of the T9 portion was removed. Then, spinal cord was pressed for 10 minutes using a vascular clip to produce a spinal cord injury animal model. After spinal cord injury, urine management was performed by pressing the bladder twice a day for about two weeks until spontaneous urination was possible. One week after the spinal cord injury animal model was prepared, a hydrogel patch according to one embodiment was directly implanted into the spinal cord injury site as shown in FIG. 10. Behavioral evaluation was performed using the spinal cord injury animal model evaluation method (BBB test; open field test) for 8 weeks, and the test results were obtained using the mean values of observations of the two examiners, and the results are shown in FIGS. 15 to 18.
도 11은 척수손상동물 모델의 척수손상 1주일 후, 척수손상으로 손실된 척수손상동물 모델의 뒷다리 움직임을 관찰한 도면이다. 도 12는 하이드로젤 패치의 이식 없이 PBS만을 이식부위에 뿌린 척수손상 동물모델의 척수손상 8주차의 뒷다리 움직임을 관찰한 도면이다. 도 13은 하이드로젤 패치 2 (Hydrogel patch 2 without GF)를 이식한 척수손상동물 모델의 척수손상 8주 차의 뒷다리 움직임을 관찰한 도면이다. 도 14는 하이드로젤 패치 5 (Hydrogel patch 2 with GF)를 이식한 척수손상 동물 모델의 척수손상 8주차의 뒷다리 움직임을 관측한 도면이다.11 is a view of the hind limb movement of the spinal cord injury animal model lost to spinal cord injury after one week of spinal cord injury animal model. 12 is a view of the hind limb movement of the spinal cord injury week 8 of the spinal cord injury animal model sprayed only PBS on the implantation site without implantation of the hydrogel patch. FIG. 13 is a diagram illustrating hind limb movement at 8 weeks of spinal cord injury in a spinal cord injury animal model implanted with Hydrogel patch 2 without GF. FIG. 14 is a diagram illustrating hind limb movement at week 8 of spinal cord injury in a spinal cord injury animal model implanted with Hydrogel patch 5 (GF).
도 15 내지 18은 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치의 이식에 따른 BBB score 값을 나타낸 그래프이다. 15 to 18 are graphs showing the BBB score values according to the implantation of the hydrogel patch according to one embodiment.
도 11 내지 14에 나타낸 바와 같이, 하이드로젤 패치의 이식 없이 PBS만을 이식부위에 도포한 척수손상동물 모델은 척수 손상 8주 후 손상된 뒷다리의 운동능력에 변화가 없었음을 알 수 있었다. 이에 반해, 하이드로젤 패치 2를 이식한 척수손상동물 모델은 척수 손상 8주 후 좌측 뒷다리의 운동능력이 회복되었고, 신경세포성장인자 및 혈관내피세포 성장인자를 추가한 하이드로젤 패치 5를 이식한 척수손상동물 모델은 척수 손상 8주 후 양측 뒷다리의 운동능력이 현저히 복구 되었음을 확인하였다.As shown in FIGS. 11 to 14, the spinal cord injury animal model in which only PBS was applied to the implanted site without the implantation of the hydrogel patch was found to have no change in the motility of the damaged hind limb after 8 weeks of spinal cord injury. In contrast, the spinal cord injury model implanted with hydrogel patch 2 recovered the motility of the left hind limb after 8 weeks of spinal cord injury, and the spinal cord implanted with hydrogel patch 5 added with neuronal growth factor and vascular endothelial growth factor. The injured animal model confirmed that the motor capacity of both hind limbs was significantly restored after 8 weeks of spinal cord injury.
또한, 척수 손상 동물 모델 평가 방법 (BBB test; open field test)을 이용하여 척수 손상 회복능을 평가한 결과, 도 15 내지 18에 나타낸 바와 같이, 하이드로젤 패치의 이식 없이 PBS만을 이식부위에 도포한 척수손상동물 모델은 4 내지 6의 BBB 점수를 나타내었다. 이는 척수손상 재생과정의 초기단계(early stage)를 나타낸다. 이에 반해, 하이드로젤 패치 2를 이식한 척수손상동물 모델에서는 약 8 내지 10의 BBB 점수를 보여 척수손상 재생과정의 중간 회복 단계를 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 하이드로젤 패치 5를 이식한 척수손상동물 모델은 약 10 내지 12의 BBB 점수를 보여 척수 손상 재생과정의 후기 회복 단계에 있음을 알 수 있었다. In addition, as a result of evaluating spinal cord injury recovery ability using a spinal cord injury animal model evaluation method (BBB test; open field test), as shown in Figs. 15 to 18, only PBS is applied to the implantation site without the hydrogel patch implantation. Spinal cord injury model showed a BBB score of 4-6. This represents the early stage of the spinal cord injury regeneration process. In contrast, the spinal cord injury animal model implanted with hydrogel patch 2 showed a BBB score of about 8 to 10, indicating an intermediate recovery stage of the spinal cord injury regeneration process. In addition, the spinal cord injury animal model implanted with hydrogel patch 5 showed a BBB score of about 10 to 12, indicating that it is in the late recovery phase of the spinal cord injury regeneration process.
계속해서 도 15 내지 18에 나타낸 바와 같이, 하이드로젤 패치 1과 4를 이식한 척수손상 동물 모델은 약 6 내지 8사이의 BBB 점수를 보여 척수 손상 재생 과정의 초기단계 (early stage)를 나타냄을 알 수 있었다. 이상의 결과는 피브린, 라미닌, 히알루론산을 포함하는 하이드로젤 패치가 다른 조합에 비해 현저한 효과를 나타냄을 의미한다. 15-18, spinal cord injury animal models implanted with hydrogel patches 1 and 4 show BBB scores between about 6 and 8 indicating early stages of the spinal cord injury regeneration process. Could. The above results mean that the hydrogel patch containing fibrin, laminin and hyaluronic acid showed a remarkable effect compared to other combinations.
또한, 하이드로젤 패치 2, 및 하이드로젤 패치 5와 콜라겐을 추가한 하이드로젤 패치 3, 및 6을 비교한 결과, BBB 점수는 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. In addition, as a result of comparing the hydrogel patch 2, and the hydrogel patch 5 and the hydrogel patches 3 and 6 to which collagen was added, it was found that the BBB score was not significantly different.
또한, 하이드로젤 패치 3과 상기 하이드로젤 패치 3에 PBS만 첨가한 것을 비교한 결과, BBB 점수는 큰 차이가 없음을 알 수 있었고, 이를 통해 세포 배양액이 하이드로젤 패치 효능에 역할을 하지 않음을 알 수 있었다.In addition, when comparing the hydrogel patch 3 and the addition of only PBS to the hydrogel patch 3, it can be seen that there is no significant difference in the BBB score, through which the cell culture medium does not play a role in the hydrogel patch efficacy Could.
따라서, 상기 결과에 의해서 일 구체예에 따른 하이드로젤 패치는 척수손상으로 손실된 운동 능력을 현저히 복구하는 치료 효과가 있음을 확인할 수 있었다.Accordingly, the results showed that the hydrogel patch according to the embodiment has a therapeutic effect that remarkably restores the motor ability lost due to spinal cord injury.
4-2. 조직학적 분석를 이용한 하이드로젤 패치 척수손상 치료효과 확인4-2. Therapeutic Effect of Hydrogel Patch Spinal Cord Injury Using Histological Analysis
일 구체예에 따른 하이드로젤 패치의 척수손상 재생 효과를 확인하기 위해서, 조직학적 분석을 수행하였다.To confirm the spinal cord injury regeneration effect of the hydrogel patch according to one embodiment, histological analysis was performed.
구체적으로, 하이드로젤 패치의 척수손상 부위 신경재생 효과의 조직학적 분석을 위하여 하이드로젤 패치 이식 수술 8주 후 랫드를 희생시킨 후, 4% (w/v) paraformaldehyde (Merck)를 사용하여 관류하여 척수를 채취하였다. 이후에, 10 um 두께로 척수를 절단하고, 절단한 척수 샘플을 실험예 1과 동일한 방법으로 항-neurofilament (NF) (1:3000, Abcam), 항-GFAP (1:1000, Abcam), 항- 2',3'-Cyclic-nucleotide 3'-phosphodiesterase (CNPase) (1:800, Abcam), 항-Homeobox HB9 (Hb9) (1:100, DSHB), 항-ionized calcium-binding adapter molecule 1 (Iba-1) (1:500,abcam)를 사용하여 염색하였다. 이후에, 공초점 현미경 (LSM 700, Zeiss)으로 촬영하여 하이드로젤 이식부위의 신경재생 여부를 평가하였고, 그 결과를 도 19에 나타내었다. Specifically, rats were sacrificed 8 weeks after hydrogel patch transplantation for histological analysis of the spinal cord injury nerve regeneration effect of hydrogel patch, and then perfused with 4% (w / v) paraformaldehyde (Merck) to spinal cord. Was taken. Thereafter, the spinal cord was cut to a thickness of 10 μm, and the cut spinal cord sample was subjected to anti-neurofilament (NF) (1: 3000, Abcam), anti-GFAP (1: 1000, Abcam), and 2 ', 3'-Cyclic-nucleotide 3'-phosphodiesterase (CNPase) (1: 800, Abcam), anti-Homeobox HB9 (Hb9) (1: 100, DSHB), anti-ionized calcium-binding adapter molecule 1 ( Iba-1) (1: 500, abcam). Thereafter, by confocal microscopy (LSM 700, Zeiss) to evaluate the neuronal regeneration of the hydrogel implantation site, the results are shown in Figure 19.
그 결과 도 19에 나타난 것과 같이, PBS를 이식부위에 도포한 경우에 비하여 하이드로젤 패치 2 또는 5를 이식한 경우, 척수손상 병변 부위에, GFAP 성상교세포의 분포도가 낮은데 반해, NF 신경세포의 분포도가 높음을 알 수 있었다. 또한, 하이드로젤 패치 2 또는 5를 이식한 경우 CNPase 희소돌기아교세포가 NF 신경세포와 같은 위치에서 발현 (co-localization)하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 하이드로젤 패치의 도포에 의해 손상된 신경세포의 재생 및 재생된 신경세포의 수초 형성이 현저히 증가하였음을 의미한다. As a result, as shown in FIG. 19, when hydrogel patch 2 or 5 was implanted as compared to the case where PBS was applied to the implanted site, the distribution of GFAP astrocytes in the spinal cord injury lesion area was low, whereas the distribution of NF neurons Was found to be high. In addition, when the hydrogel patch 2 or 5 is implanted, it was found that CNPase oligodendrocytes are co-localized at the same position as NF neurons. These results indicate that the regeneration of damaged neurons and myelin formation of regenerated neurons was significantly increased by the application of hydrogel patches.
또한, PBS를 이식부위에 도포한 경우 NF 신경세포의 분포가 적으며 염증반응을 나타내는 Iba-1 미세아교세포의 분포도가 높은 반면, 하이드로젤 패치 2 또는 5를 이식한 경우에서 척수의 Hb9와 NF를 같이 발현하는 운동신경세포의 분포도가 높으며, Iba-1 미세아교세포의 분포가 현저히 감소되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 하이드로젤 패치 이식 시 척수손상으로 인하여 야기되는 염증반응을 줄여 신경손상을 저해하며, 운동신경세포와 희소돌기아교세포의 재생을 도와 수초가 형성된 운동신경세포의 재생을 도와줌을 의미한다. In addition, the distribution of NF neurons and the distribution of Iba-1 microglia, which exhibit an inflammatory response, were low when PBS was applied to the implanted sites, whereas Hb9 and NF of the spinal cord were implanted when hydrogel patches 2 or 5 were implanted. It was confirmed that the distribution of motor neurons expressing with and the distribution of Iba-1 microglia was significantly reduced. These results indicate that the inflammatory response caused by spinal cord injury during hydrogel patch transplantation inhibits nerve damage, and helps regeneration of motor nerve cells and oligodendrocytes, thereby regenerating motor nerve cells with myelin formation. .
상기의 결과로, 하이드로젤 패치는 손상된 척수신경 재생 유도 및 성상교세포의 활성화를 저해하여 손실된 운동능력을 복구하는 치료 효과의 현저한 상승이 있고, 주사기를 사용하는 척수손상 치료로 인하여 야기되는 척수 2차 손상을 하이드로젤 패치를 사용함으로써 현저히 저해할 수 있는 효과가 있음을 알 수 있었다. As a result of this, the hydrogel patch has a marked increase in the therapeutic effect of restoring lost motor ability by inhibiting the induction of damaged spinal nerve regeneration and activation of astrocytes, and spinal cord 2 caused by spinal cord injury treatment using a syringe. It was found that there is an effect that can significantly inhibit the car damage by using a hydrogel patch.

Claims (28)

  1. 피브린 또는, 피브린 및 피브리노겐;Fibrin or, fibrin and fibrinogen;
    라미닌; 및 Laminin; And
    히알루론산 또는 그의 염을 포함하는 하이드로젤 패치(Hydrogel patch).Hydrogel patch comprising hyaluronic acid or a salt thereof.
  2. 제1항에 있어서, 세포 성장인자를 더 포함하는 것인, 하이드로젤 패치 The hydrogel patch of claim 1, further comprising a cell growth factor.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 세포 성장인자는 신경세포 성장인자, 혈관내피세포 성장인자, 섬유아세포 성장인자, 골 형성 단백질(bone morphogenetic protein), 상피세포 성장인자(epidermal growth factor), 간세포 성장인자, 형질전환 성장인자 또는 그들의 조합인 것인, 하이드로젤 패치. The method of claim 2, wherein the cell growth factor, neuronal growth factor, vascular endothelial growth factor, fibroblast growth factor, bone morphogenetic protein, epidermal growth factor, epidermal growth factor, hepatocyte growth factor, trait Hydrogel patch, which is a conversion growth factor or a combination thereof.
  4. 제3항에 있어서, 상기 신경세포 성장인자는 BDNF (Brain-derived neurotropic factor), GDNF (Glial cell derived neurotropic factor), CNTF (Ciliary neurotropic factor), bFGF (basic fibroblast growth factor), cAMP (cyclic adenocyne monophosphate), NT(Neurotropin), NT3 (Neurotropin-3), NT4(Neurotropin-4), T3 (Triiodo-L-Thyronine), SHH (Sonic hedgehog), 및 PDGF (Platelet-derived growth factor)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 하이드로젤 패치.According to claim 3, wherein the neuronal growth factor BDNF (Brain-derived neurotropic factor), GDNF (Glial cell derived neurotropic factor), CNTF (Ciliary neurotropic factor), bFGF (basic fibroblast growth factor), cAMP (cyclic adenocyne monophosphate ), NT (Neurotropin), NT3 (Neurotropin-3), NT4 (Neurotropin-4), T3 (Triiodo-L-Thyronine), SHH (Sonic hedgehog), and PDGF (Platelet-derived growth factor) Hydrogel patch containing at least one.
  5. 제3항에 있어서, 상기 혈관내피세포 성장인자는 VEGF (vascular endothelial growth factor)인, 하이드로젤 패치.The hydrogel patch of claim 3, wherein the vascular endothelial growth factor is VEGF (vascular endothelial growth factor).
  6. 제1항에 있어서, 세포를 포함하지 않는 것인, 하이드로젤 패치. The hydrogel patch of claim 1, wherein the hydrogel patch does not comprise cells.
  7. 제1항에 있어서, 표면에 다공성을 갖는 것인, 하이드로젤 패치.The hydrogel patch of claim 1, having a porosity on the surface.
  8. 제1항에 있어서, 온도에 따라 고체, 반고체, 또는 액체 상태로 가역적인 상전이가 일어나는 것인, 하이드로젤 패치. The hydrogel patch of claim 1, wherein reversible phase transition occurs in a solid, semisolid, or liquid state with temperature.
  9. 제1항에 있어서, 조직 손상 부위에 도포되어 손상 부위의 형태에 맞추어 형태가 변형되는 것인, 하이드로젤 패치. The hydrogel patch of claim 1, wherein the hydrogel patch is applied to a tissue injury site and modified in shape to match the shape of the injury site.
  10. 제1항에 있어서, 손상된 조직의 재생 또는 수복용인 것인, 하이드로젤 패치. The hydrogel patch of claim 1, for regeneration or repair of damaged tissue.
  11. 제10항에 있어서, 상기 손상된 조직은 척수인 것인, 하이드로젤 패치. The hydrogel patch of claim 10, wherein the damaged tissue is a spinal cord.
  12. 제10항에 있어서, 상기 손상된 조직은 만성 척수 손상인 것인, 하이드로젤 패치. The hydrogel patch of claim 10, wherein the damaged tissue is chronic spinal cord injury.
  13. 제1항에 있어서, 피브린 또는 피브리노겐을 0.5 내지 20 mg/ml의 농도, 라미닌을 1 내지 100 μg/ml의 농도, 또는 히알루론산 10 μg/ml 내지 5 mg/ml의 농도로 포함하는 것인, 하이드로젤 패치.The method of claim 1, comprising fibrin or fibrinogen at a concentration of 0.5 to 20 mg / ml, laminin at a concentration of 1 to 100 μg / ml, or hyaluronic acid at a concentration of 10 μg / ml to 5 mg / ml, Hydrogel patch.
  14. 제1항에 있어서, 상기 하이드로젤 패치는 척수손상 환자의 손상 부위에 척수 비침습적 방법으로 사용가능한 것인, 하이드로젤 패치.The hydrogel patch of claim 1, wherein the hydrogel patch is usable by non-invasive spinal cord at the site of injury of a spinal cord injury patient.
  15. 제1항에 있어서, 트롬빈을 추가로 포함하는, 하이드로젤 패치.The hydrogel patch of claim 1, further comprising thrombin.
  16. 피브린 또는, 피브린 및 피브리노겐; Fibrin or, fibrin and fibrinogen;
    라미닌; 및 Laminin; And
    히알루론산 또는 그의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 척수손상 치료용 약학적 조성물.A pharmaceutical composition for treating spinal cord injury, comprising hyaluronic acid or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  17. 제16항에 있어서, 세포 성장인자를 더 포함하는 것인, 약학적 조성물 The pharmaceutical composition of claim 16, further comprising a cell growth factor.
  18. 제17항에 있어서, 상기 세포 성장인자는 신경세포 성장인자, 혈관내피세포 성장인자, 섬유아세포 성장인자, 골 형성 단백질(bone morphogenetic protein), 상피세포 성장인자(epidermal growth factor), 간세포 성장인자, 형질전환 성장인자 또는 그들의 조합인 것인, 약학적 조성물. The method according to claim 17, wherein the cell growth factor, neuronal growth factor, vascular endothelial growth factor, fibroblast growth factor, bone morphogenetic protein, epidermal growth factor, hepatocyte growth factor, It is a transforming growth factor or a combination thereof.
  19. 제17항에 있어서, 상기 신경세포 성장인자는 BDNF (Brain-derived neurotropic factor), GDNF (Glial cell derived neurotropic factor), CNTF (Ciliary neurotropic factor), bFGF (basic fibroblast growth factor), cAMP (cyclic adenocyne monophosphate), NT(Neurotropin), NT3 (Neurotropin-3), NT4(Neurotropin-4), T3 (Triiodo-L-Thyronine), SHH (Sonic hedgehog), 및 PDGF (Platelet-derived growth factor)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 약학적 조성물.The method of claim 17, wherein the neuronal growth factor is Brain-derived neurotropic factor (BDNF), Glial cell derived neurotropic factor (GDNF), Ciliary neurotropic factor (CNTF), basic fibroblast growth factor (bFGF), cyclic adenocyne monophosphate ), NT (Neurotropin), NT3 (Neurotropin-3), NT4 (Neurotropin-4), T3 (Triiodo-L-Thyronine), SHH (Sonic hedgehog), and PDGF (Platelet-derived growth factor) It will contain at least one.
  20. 제16항에 있어서, 상기 조성물이 고체, 또는 반고체인 경우, 표면에 다공성을 갖는 것인 약학적 조성물.The pharmaceutical composition according to claim 16, wherein the composition has porosity on the surface when the composition is solid or semisolid.
  21. 제16항에 있어서, 파우더 제형인 것인, 약학적 조성물. The pharmaceutical composition of claim 16, which is a powder formulation.
  22. 제16항에 있어서, 손상된 조직의 재생 또는 수복용인 것인, 약학적 조성물. The pharmaceutical composition of claim 16, which is for the regeneration or repair of damaged tissue.
  23. 제16항에 있어서, 피브린 또는 피브리노겐을 0.5 내지 20 mg/ml의 농도, 라미닌을 1 내지 100 μg/ml의 농도, 또는 히알루론산 10 μg/ml 내지 5 mg/ml의 농도로 포함하는 것인, 약학적 조성물. The method of claim 16, wherein the fibrin or fibrinogen comprises 0.5-20 mg / ml, laminin 1-100 μg / ml, or hyaluronic acid 10 μg / ml-5 mg / ml. Pharmaceutical compositions.
  24. 제16항에 있어서, 트롬빈을 추가로 포함하는, 약학적 조성물.The pharmaceutical composition of claim 16, further comprising thrombin.
  25. 제16항에 있어서, 상기 척수 손상은 만성 척수 손상인 것인, 약학적 조성물.The pharmaceutical composition of claim 16, wherein the spinal cord injury is chronic spinal cord injury.
  26. 피브리노겐; Fibrinogen;
    라미닌; 및 Laminin; And
    히알루론산 또는 그의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 졸 (Sol) 상태의 조성물에 대하여 트롬빈을 첨가하여 하이드로젤 패치를 제조하는 방법.A process for preparing a hydrogel patch by adding thrombin to a composition in a sol state comprising hyaluronic acid or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  27. 제26항에 있어서, 상기 졸 상태의 조성물에 신경세포 성장인자, 혈관내피세포 성장인자, 섬유아세포 성장인자, 골 형성 단백질(bone morphogenetic protein), 상피세포 성장인자(epidermal growth factor), 간세포 성장인자, 형질전환 성장인자 또는 그들의 조합을 배합하는 단계를 추가로 포함하는, 하이드로젤 패치를 제조하는 방법.27. The method of claim 26, wherein the composition of the sol state neuronal growth factor, vascular endothelial growth factor, fibroblast growth factor, bone morphogenetic protein, epidermal growth factor, epidermal growth factor, hepatocyte growth factor Further comprising the step of combining the transforming growth factors or combinations thereof.
  28. 제26항에 있어서, 하이드로젤 패치를 용액 내에서 4 내지 -210℃로 저온보존 또는 동결 보존하는 단계를 포함하는, 하이드로젤 패치를 제조하는 방법.The method of claim 26, comprising cryopreserving or cryopreserving the hydrogel patch at 4 to -210 ° C. in solution.
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