WO2024049158A1 - 말초혈액유래 줄기세포의 분리 및 배양조건과 이를 활용한 전구세포로의 분화유도 - Google Patents
말초혈액유래 줄기세포의 분리 및 배양조건과 이를 활용한 전구세포로의 분화유도 Download PDFInfo
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Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
Definitions
- the present invention establishes conditions for effectively separating and culturing stem cells existing in peripheral blood, and provides a composition for differentiation and treatment into progenitor cells that can differentiate into somatic cells of various target tissues by utilizing the stem cells. .
- Stem cells can be obtained by separating them from various tissues, such as fat, bone marrow, and umbilical cord blood, through a surgical method with the patient's consent.
- the present invention provides a method for effectively isolating and culturing stem cells from peripheral blood.
- compositions for differentiation and treatment into progenitor cells that can differentiate into somatic cells of various target tissues such as cartilage, myocardium, and nerves using peripheral blood-derived stem cells.
- the purpose of the present invention is to provide a method for effectively separating and proliferating stem cells from peripheral blood.
- Another object of the present invention includes interferon-gamma (Interferon- ⁇ , INF- ⁇ ) and growth factors, wherein the growth factors include vascular endothelial growth factor (VEGF) and transforming growth factor.
- VEGF vascular endothelial growth factor
- derived from peripheral blood containing one or more growth factors selected from the group consisting of growth factor- ⁇ , TGF- ⁇ ), epidermal growth factor (EGF), and basic fibroblast growth factor (bFGF).
- VEGF vascular endothelial growth factor
- bFGF basic fibroblast growth factor
- Another object of the present invention is to provide a method for cultivating peripheral blood-derived stem cells, comprising the step of isolating and culturing the stem cells attached to the peripheral blood-derived cells in a cell culture medium containing the medium composition for attachment of peripheral blood-derived stem cells. It is provided.
- the present invention includes interferon-gamma (IFN- ⁇ ) and growth factors, and the growth factors include vascular endothelial growth factor (VEGF), conversion Containing one or more growth factors selected from the group consisting of transforming growth factor- ⁇ (TGF- ⁇ ), epidermal growth factor (EGF), and basic fibroblast growth factor (bFGF).
- VEGF vascular endothelial growth factor
- TGF- ⁇ transforming growth factor- ⁇
- EGF epidermal growth factor
- bFGF basic fibroblast growth factor
- the present invention provides one or more substances selected from the group consisting of interferon-gamma (INF- ⁇ ), interferon-alpha (IFN- ⁇ ), and TNF-alpha (TNF- ⁇ ); and a medium composition for attachment of peripheral blood derived stem cells containing growth factors.
- INF- ⁇ interferon-gamma
- IFN- ⁇ interferon-alpha
- TNF- ⁇ TNF-alpha
- the composition of the medium used for attachment of peripheral blood-derived stem cells of the present invention is not limited, but the basic medium includes 1 to 20% fetal bovine serum (FBS) and auto serum (Auto serum). It may include one or more materials selected from the group consisting of DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM (Minimum Essential Media Eagle), DMEM/F-12 (Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12), and ⁇ - It may be a medium selected from the group consisting of MEM, but is not limited thereto.
- FBS fetal bovine serum
- Auto serum Auto serum
- DMEM Dulbecco's Modified Eagle's Medium
- MEM Minimum Essential Media Eagle
- DMEM/F-12 Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12
- ⁇ - It may be a medium selected from the group consisting of MEM, but is not limited thereto.
- the growth factors include vascular endothelial growth factor (VEGF), transforming growth factor- ⁇ (TGF- ⁇ ), epidermal growth factor (EGF), and fibroblast growth factor (basic). It may contain one or more growth factors selected from the group consisting of fibroblast growth factor (bFGF), and preferably may include EGF and FGF, but is not limited thereto.
- VEGF vascular endothelial growth factor
- TGF- ⁇ transforming growth factor- ⁇
- EGF epidermal growth factor
- fibroblast growth factor basic
- It may contain one or more growth factors selected from the group consisting of fibroblast growth factor (bFGF), and preferably may include EGF and FGF, but is not limited thereto.
- interferon-gamma When interferon-gamma (IFN- ⁇ ) is included in a medium composition that can induce attachment of stem cells isolated from peripheral blood, the content of interferon-gamma (IFN- ⁇ ) is 1 based on the total weight of the medium composition. It may contain from 200 ng/mL, preferably from 1 to 50 ng/mL, but is not limited thereto.
- interferon-alpha When interferon-alpha (IFN- ⁇ ) is included in a medium composition that can induce attachment of stem cells isolated from peripheral blood, the content of interferon-alpha (IFN- ⁇ ) is 1 based on the total weight of the medium composition. It may contain from 200 ng/mL, preferably from 1 to 50 ng/mL, but is not limited thereto.
- TNF- ⁇ When TNF- ⁇ is included in a medium composition that can induce attachment of stem cells isolated from peripheral blood, the content of TNF- ⁇ is based on the total weight of the medium composition. It may be included at 1 to 50 ng/mL, preferably 1 to 10 ng/mL, but is not limited thereto.
- the medium containing interferon-gamma (IFN- ⁇ ) for attaching stem cells isolated from peripheral blood may not contain other factors such as growth factors other than interferon-gamma (IFN- ⁇ ). .
- peripheral blood-derived stem cells may include, but are not limited to, mesenchymal stem cells.
- the present invention relates to one or more substances selected from the group consisting of Apo transferrin, Iron-dextran, and TNF- ⁇ ; and a medium composition for proliferation of peripheral blood-derived stem cells containing growth factors.
- the composition of the medium used for proliferation of peripheral blood-derived stem cells of the present invention is not limited, but the basic medium includes at least one selected from the group consisting of 1 to 20% fetal bovine serum and autologous plasma. It may contain a material and may be a medium selected from the group consisting of DMEM, MEM, DMEM/F-12, and ⁇ -MEM, but is not limited thereto.
- the growth factors include vascular endothelial growth factor (VEGF), transforming growth factor- ⁇ (TGF- ⁇ ), epidermal growth factor (EGF), and fibroblast growth factor (basic). It may contain one or more growth factors selected from the group consisting of fibroblast growth factor (bFGF), and preferably may include EGF and FGF, but is not limited thereto.
- VEGF vascular endothelial growth factor
- TGF- ⁇ transforming growth factor- ⁇
- EGF epidermal growth factor
- fibroblast growth factor basic
- It may contain one or more growth factors selected from the group consisting of fibroblast growth factor (bFGF), and preferably may include EGF and FGF, but is not limited thereto.
- the apo transferrin content is preferably 0.1 to 10 mg/mL based on the total weight of the medium composition. Typically, it may be included at 1 to 5 mg/mL, but is not limited thereto.
- the content of the iron-dextran is 1 to 10 ug/mL, preferably based on the total weight of the medium composition. May be included at 1 to 5 ug/mL, but is not limited thereto.
- the content of TNF- ⁇ is preferably 1 to 10 ug/mL based on the total weight of the medium composition. It may be included at 1 to 5 ug/mL, but is not limited thereto.
- the medium containing Apo transferrin and/or Iron-dextran for proliferating stem cells isolated from peripheral blood includes Apo transferrin and/or Iron-dextran.
- Apo transferrin and/or Iron-dextran include Apo transferrin and/or Iron-dextran.
- peripheral blood-derived stem cells may include, but are not limited to, mesenchymal stem cells.
- the present invention provides one or more substances selected from the group consisting of interferon-gamma (IFN- ⁇ ), interferon-alpha (IFN- ⁇ ), and TNF-alpha (TNF- ⁇ ); and a method for culturing stem cells isolated from peripheral blood containing growth factors and a composition for inducing differentiation of the cells into progenitor cells.
- IFN- ⁇ interferon-gamma
- IFN- ⁇ interferon-alpha
- TNF-alpha TNF-alpha
- a method of culturing peripheral blood-derived stem cells comprising the step of isolating and culturing the attached stem cells in a cell culture medium containing a medium composition for peripheral blood-derived stem cell attachment.
- peripheral blood was separated and attached with medium containing interferon-gamma (IFN- ⁇ ), and the cells were observed.
- IFN- ⁇ interferon-gamma
- useful biomarkers may be LIN28, OCT4, NANOG, SOX2, CD29, CD90, and CD105, but are not limited thereto.
- LIN28, OCT4, NANOG, SOX2, CD90, or CD105 are marker genes or cell surface antigen markers indicating stem cells.
- OCT4, NANOG, and SOX2 are essential transcription factors for maintaining the stem cell phenotype.
- LIN28 is a transcription factor that regulates self-renewal of stem cells.
- CD29 also called integrin beta-1 (ITG ⁇ 1)
- CD90 also called Thy-1
- GPI glycosylphosphatidylinositol
- CD105 also called Endoglin, is a type I membrane glycoprotein located on the cell surface, is part of the TGF- ⁇ receptor complex, and is used as a marker for hematopoietic cells.
- Chondrocytes differentiated from a composition for inducing differentiation into cells can be used for the prevention or treatment of diseases requiring cartilage regeneration, such as cartilage-related diseases.
- the cartilage-related disease is not limited thereto, but may be one or more selected from the group consisting of osteoarthritis, arthrosis deformity, chondrodysplasia, degenerative arthritis, rheumatoid arthritis, osteomalacia, osteitis fibrous, and aplastic bone disease.
- the present invention also provides a method for preventing or treating a disease comprising administering a pharmaceutical composition to an individual in need thereof.
- the pharmaceutical composition of the present invention can be applied in any formulation, and more specifically, it may be a parenteral formulation.
- Parenteral formulations may be in the form of injections, applications, aerosols, and patches.
- Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, lyophilized formulations, and suppositories.
- Non-aqueous solvents and suspensions include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate.
- the composition of the present invention can be mixed in water with a stabilizer or buffer to prepare a solution or suspension, and the composition can be formulated for unit administration in ampoules or vials.
- stem cell refers to an undifferentiated state that has unlimited proliferation capacity (self-renewal capacity) and the ability to differentiate into cells of various tissues by a specific differentiation-inducing stimulus (multi-differentiation potency).
- stem cell preferably a mesenchymal stem cell.
- the term “mesenchymal stem cell (MSC)” used in the present invention refers to cells that have unlimited proliferation capacity in an undifferentiated state and the ability to differentiate into cells of various tissues by specific differentiation-inducing stimuli. .
- the mesenchymal stem cells of the present invention may be any cell with differentiation and proliferation ability, including humans, monkeys, pigs, horses, cows, sheep, and dogs. It can be derived from any animal, such as dogs, cats, mice, and rabbits, and is preferably derived from humans, more preferably human adipose tissue, bone marrow, peripheral blood, or umbilical cord blood. It may be isolated from the back, and most preferably may be derived from peripheral blood.
- the term "for attachment” refers to providing a composition for separating peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from peripheral blood and then selecting only the stem cells contained in the PBMCs that are attached to a culture dish. .
- PBMC peripheral blood mononuclear cells
- the term “for proliferation” refers to providing a composition that can induce proliferation of attached stem cells.
- progenitor cell refers to a cell that is superior to stem cells in its ability to differentiate into specific somatic cells.
- Progenitor cells may be chondrogenic progenitor cells, cardiac progenitor cells, and neural progenitor cells, but are limited thereto. That is not the case.
- the term "differentiation" used in the present invention refers to the phenomenon in which cells become specialized in structure or function while dividing and growing, that is, the form or function of biological cells, tissues, etc. to perform a given task. This means that this is changing.
- the differentiation of the present invention may be, but is not limited to, differentiation of peripheral blood-derived stem cells into somatic cells including chondrocytes, cardiomyocytes, and nerve cells.
- subject of the present invention includes animals or humans whose symptoms can be improved by administration of the pharmaceutical composition according to the present invention, preferably companion animals and humans, but is not limited thereto.
- diseases can be effectively prevented or treated.
- administration means introducing a predetermined substance into a human or animal by any suitable method, and the route of administration of the composition for prevention or treatment according to the present invention is any general route as long as it can reach the target tissue. It can be administered orally or parenterally.
- the composition for preventing or treating cartilage-related diseases according to the present invention can be administered by any device that allows the active ingredient to move to target cells.
- the preferred dosage of the pharmaceutical composition according to the present invention varies depending on the patient's condition and weight, degree of disease, drug form, administration route and period, but can be appropriately selected by a person skilled in the art.
- composition according to the present invention is isolated from peripheral blood by containing one or more substances selected from the group consisting of interferon-gamma (IFN- ⁇ ), interferon-alpha (IFN- ⁇ ), and TNF-alpha (TNF- ⁇ ).
- IFN- ⁇ interferon-gamma
- IFN- ⁇ interferon-alpha
- TNF- ⁇ TNF-alpha
- composition according to the present invention contains one or more substances selected from the group consisting of Apo trasnferrin, Iron-dextran, and TNF- ⁇ , thereby promoting peripheral blood-derived stem cells.
- Apo trasnferrin a substance selected from the group consisting of Apo trasnferrin, Iron-dextran, and TNF- ⁇ , thereby promoting peripheral blood-derived stem cells.
- the proliferation of can be induced more quickly than existing culture methods.
- composition according to the present invention a method for separating and culturing peripheral blood-derived stem cells, is established and utilized to induce differentiation into progenitor cells capable of differentiating into somatic cells of various target tissues and to be used for the prevention or treatment of diseases. You can.
- Figure 1a shows differences in adhesion and proliferation depending on the presence or absence of interferon-gamma (IFN- ⁇ ) added to the medium of stem cells isolated from peripheral blood.
- IFN- ⁇ interferon-gamma
- Figure 1b shows the results of inducing cell proliferation of isolated stem cells in a medium containing TNF- ⁇ and apotransferrin or iron dextran.
- Figure 2 shows the basic characteristics of stem cells, showing a positive reaction for CD29 and CD105 and a negative reaction for CD34 in the immunophenotype expressed by stem cells.
- Figure 3 shows the basic characteristics of stem cells and the levels of OCT4, LIN28, NANOG, and SOX2 markers expressed in mesenchymal stem cells.
- Figure 4a shows the results confirmed by Alcian blue staining after inducing differentiation of peripheral blood-derived stem cells into chondrocytes and chondrogenic progenitor cells using ciprofloxacin.
- Figure 4b shows Col2a (Type II Collagen), Aggrecan (ACAN), and DAPI (4', 6-diamidino-2) by immunofluorescence staining after inducing differentiation of peripheral blood-derived stem cells into chondrogenic progenitor cells using ciprofloxacin. -phenylindone) and Merge expression results are shown.
- Figure 4c shows the results of confirming the expression of Col2a, aggrecan, DAPI, and Merge by immunofluorescence staining after inducing differentiation of mesenchymal stem cells into chondrocytes (somatic cells).
- DMEM/F-12 Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12
- Peripheral blood-derived stem cells were cultured in DMEM/F-12 medium containing 1 to 20% Auto serum or FBS containing 5 ug/mL of TNF- ⁇ , 5 mg/mL of Apo-transferrin or Iron Dextran. (Iron-dextran) was added at a concentration of 5 ug/mL to induce cell proliferation (Figure 1b).
- Peripheral blood-derived stem cells whose cell density reached 80% were washed with DPBS (Dulbecco's phosphate buffered saline), recovered and counted with TrypLE (Gibco, 12604-021), and then washed with flow cytometry staining buffer (FACS buffer). Suspension was placed in a 1.5 mL microcentrifuge tube at a concentration of 1 Then react at 4°C for 1 hour.
- DPBS Dynabecco's phosphate buffered saline
- TrypLE TrypLE
- FACS buffer flow cytometry staining buffer
Landscapes
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Abstract
본 발명은 말초혈액으로부터 줄기세포를 효과적으로 분리하고 증식하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 조성물은 인터페론-감마(IFN-γ)를 포함함으로써 말초혈액으로부터 분리된 줄기세포의 부착력을 높여 줄기세포가 획득되는 수율을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조성물, 말초혈액유래 줄기세포의 분리 및 배양 방법을 확립하고 이를 활용하여 다양한 타겟 조직의 체세포로 분화할 수 있는 전구세포로의 분화를 유도하고 질환의 예방 또는 치료를 위해 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 말초혈액 내에 존재하는 줄기세포를 효과적으로 분리 및 배양하는 조건을 확립하고, 해당 줄기세포를 활용하여 다양한 타겟 조직의 체세포로 분화할 수 있는 전구세포로의 분화 및 치료용 조성물을 제공하는 것이다.
줄기세포는 환자 동의에 의한 수술적 방법을 통해 지방, 골수, 제대혈 등 다양한 조직으로부터 분리하여 얻을 수 있다.
지방조직 채취 수술의 경우 주사 관이 지방층까지 삽입되기 때문에 신경 또는 혈관 파괴 등과 같은 심각한 부작용의 가능성이 있다. 이러한 부작용으로 인해 환자 및 공여자는 수술 과정에 대한 심리적 부담감을 가질 수 있다.
반면, 말초혈액의 경우 수술 과정 없이 단순 채혈만으로 쉽게 혈액을 얻을 수 있다.
따라서, 말초혈액으로부터 줄기세포를 분리할 경우 별도의 수술 과정이 필요 없어 환자 및 공여자의 편의성이 좋고, 수술 과정에서 발생할 수 있는 오염 문제에서도 자유로울 수 있으므로 줄기세포를 이용한 연구 및 치료제 개발에 획기적인 접근법을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 말초혈액으로부터 줄기세포를 효과적으로 분리, 배양하는 방법을 제공한다.
또한, 말초혈액유래 줄기세포를 활용하여 연골, 심근, 신경 등 다양한 타겟 조직의 체세포로 분화할 수 있는 전구세포로의 분화 및 치료용 조성물을 제공한다.
본 발명의 목적은 말초혈액에서부터 줄기세포를 효과적으로 분리하고 증식하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 인터페론-감마(Interferon-γ, INF-γ) 및 성장인자를 포함하고, 상기 성장인자는, 혈관내피세포 성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF), 전환 성장인자(Transforming growth factor-β, TGF-β), 표피 성장인자(Epidermal growth factor, EGF) 및 섬유아세포 성장인자(basic Fibroblast growth factor, bFGF)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성장인자를 포함하는, 말초혈액유래 줄기세포(Peripheral blood derived stem cell) 부착용 배지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 말초혈액유래 세포를 상기 말초혈액유래 줄기세포 부착용 배지 조성물을 포함하는 세포배양 배지에서 부착된 줄기세포를 분리 및 배양하는 단계를 포함하는 말초혈액유래 줄기세포의 배양방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인터페론-감마(Interferon-γ, IFN-γ) 및 성장인자를 포함하고, 상기 성장인자는, 혈관내피세포 성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF), 전환 성장인자(Transforming growth factor-β, TGF-β), 표피 성장인자(Epidermal growth factor, EGF) 및 섬유아세포 성장인자(basic Fibroblast growth factor, bFGF)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성장인자를 포함하는, 말초혈액유래 줄기세포(Peripheral blood derived stem cell) 부착용 배지 조성물을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 인터페론-감마(INF-γ), 인터페론-알파(IFN-α) 및 티엔에프-알파(TNF-α)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질; 및 성장인자를 포함하는 말초혈액유래 줄기세포(Peripheral blood derived stem cell) 부착용 배지 조성물을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 말초혈액유래 줄기세포 부착에 사용된 배지 조성은 그 조성비가 제한되지 않으나, 기본 배지는 1 내지 20%의 소 태아 혈청(FBS) 및 자가 혈장(Auto serum)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM(Minimum Essential Media Eagle), DMEM/F-12(Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12) 및 α-MEM으로 이루어진 군으로부터 선택되는 배지일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 성장인자는 혈관내피세포 성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF), 전환 성장인자(Transforming growth factor-β, TGF-β), 표피 성장인자(Epidermal growth factor, EGF) 및 섬유아세포 성장인자(basic Fibroblast growth factor, bFGF)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성장인자를 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 EGF 및 FGF 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 인터페론-감마(IFN-γ)가 말초혈액으로부터 분리된 줄기세포의 부착을 유도할 수 있는 배지 조성물에 포함될 경우, 상기 인터페론-감마(IFN-γ)의 함량은 배지 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 200 ng/mL, 바람직하게는 1 내지 50 ng/mL으로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 인터페론-알파(IFN-α)가 말초혈액으로부터 분리된 줄기세포의 부착을 유도할 수 있는 배지 조성물에 포함될 경우, 상기 인터페론-알파(IFN-α)의 함량은 배지 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 200 ng/mL, 바람직하게는 1 내지 50 ng/mL으로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 티엔에프-알파(TNF-α)가 말초혈액으로부터 분리된 줄기세포의 부착을 유도할 수 있는 배지 조성물에 포함될 경우, 상기 티엔에프-알파(TNF-α)의 함량은 배지 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 ng/mL, 바람직하게는 1 내지 10 ng/mL으로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 말초혈액으로부터 분리된 줄기세포를 부착하기 위한 인터페론-감마(IFN-γ)가 포함된 배지에는 인터페론-감마(IFN-γ) 외에 성장인자와 같은 다른 인자는 포함하지 않을 수 있다.
또한, 상기 말초혈액유래 줄기세포는 중간엽 줄기세포(Mesenchymal stem cell)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 아포 트랜스페린(Apo transferrin), 아이론 덱스트란(Iron-dextran), 티엔에프-알파(TNF-α)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질; 및 성장인자를 포함하는 말초혈액유래 줄기세포 증식용 배지 조성물을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 말초혈액유래 줄기세포 증식에 사용된 배지 조성은 그 조성비가 제한되지 않으나, 기본 배지는 1 내지 20%의 소 태아 혈청 및 자가 혈장으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, DMEM, MEM, DMEM/F-12 및 α-MEM으로 이루어진 군으로부터 선택되는 배지일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 성장인자는 혈관내피세포 성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF), 전환 성장인자(Transforming growth factor-β, TGF-β), 표피 성장인자(Epidermal growth factor, EGF) 및 섬유아세포 성장인자(basic Fibroblast growth factor, bFGF)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성장인자를 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 EGF 및 FGF 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 분리된 줄기세포의 증식을 유도할 수 있는 배지 조성물에 상기 아포 트랜스페린(Apo transferrin)이 포함될 경우, 상기 아포 트랜스페린 함량은 배지 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10 mg/mL, 바람직하게는 1 내지 5 mg/mL로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
분리된 줄기세포의 증식을 유도할 수 있는 배지 조성물에 상기 아이론 덱스트란(Iron-dextran)이 포함될 경우, 상기 아이론 덱스트란의 함량은 배지 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 ug/mL, 바람직하게는 1 내지 5 ug/mL으로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
분리된 줄기세포의 증식을 유도할 수 있는 배지 조성물에 티엔에프-알파(TNF-α)가 포함될 경우, 상기 티엔에프-알파의 함량은 배지 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 ug/mL, 바람직하게는 1 내지 5 ug/mL으로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 말초혈액으로부터 분리된 줄기세포를 증식하기 위한 아포 트랜스페린(Apo transferrin) 및/또는 아이론 덱스트란(Iron-dextran)이 포함된 배지에는 아포 트랜스페린(Apo transferrin) 및/또는 아이론 덱스트란(Iron-dextran) 외에 성장인자와 같은 다른 인자는 포함하지 않을 수 있다.
또한, 상기 말초혈액유래 줄기세포는 중간엽 줄기세포(Mesenchymal stem cell)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 인터페론-감마(IFN-γ), 인터페론-알파(IFN-α) 및 티엔에프-알파(TNF-α)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질; 및 성장인자를 포함하는 말초혈액으로부터 분리된 줄기세포를 배양하는 방법 및 해당 세포의 전구세포로의 분화 유도용 조성물로부터 유도된 전구세포를 제공한다.
구체적으로, a) 말초혈액유래 줄기세포의 부착용 배지 조성물을 포함하는 세포배양 배지에서 부착된 줄기세포를 분리 및 배양하는 단계; 및 b) 말초혈액유래 줄기세포의 증식용 배지 조성물을 포함하는 세포배양 배지에서 a)의 부착된 줄기세포를 증식 배양하는 단계를 포함하는 말초혈액유래 줄기세포의 배양방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 말초혈액유래 세포를 말초혈액유래 줄기세포 부착용 배지 조성물을 포함하는 세포배양 배지에서 부착된 줄기세포를 분리 및 배양하는 단계를 포함하는 말초혈액유래 줄기세포의 배양방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 말초혈액을 분리하여 인터페론-감마(IFN-γ)가 함유된 배지로 부착한 후 세포를 관찰한 결과, 세포 부착 정도는 대조군(Control) 대비 유의한 차이가 나타났으며, 사이토카인이 말초혈액유래 줄기세포의 부착에 적합성을 나타냄을 확인하였다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유용성 바이오마커는 LIN28, OCT4, NANOG, SOX2, CD29, CD90 및 CD105일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서, LIN28, OCT4, NANOG, SOX2 또는 CD90, CD105는 줄기세포임을 나타내는 표지유전자 또는 세포 표면항원 마커이다. OCT4, NANOG, SOX2는 줄기세포의 표현형을 유지하는 데 필수적인 전사인자이다. LIN28은 줄기세포의 자가 재생(Self-renewal)을 조절하는 전사인자이다. CD29는 인테그린 베타-1(ITGβ1)이라고도 하며, 줄기세포를 비롯한 다양한 세포 유형, 혈액, 피부와 같은 조직에서 발현되는 마커이다. CD90은 Thy-1이라고도 불리며, 글리코실포스파티딜이노시톨(Glycosylphosphatidylinositol, GPI)고정 당단백질로 흉선 세포, T 세포, 뉴런, 조혈 줄기 세포, 내피 세포에서 발현된다. CD105는 엔도글린(Endoglin)이라고도 하며, 세포 표면에 위치한 유형 I 막 당단백질로 TGF-β 수용체 복합체의 일부이고 조혈 세포의 표지 마커로 사용된다.
일 실시예에서, 말초혈액유래 줄기세포로부터 시프로플록사신(Ciprofloxacin) 또는 성장인자로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상 포함하는 연골전구세포로의 유도용 조성물로부터 유도된 연골전구세포 또는 시프로플록사신을 포함하는 연골세포로의 분화 유도용 조성물로부터 분화된 연골세포는 연골 재생이 필요한 질환, 예컨대, 연골 관련 질환의 예방 또는 치료를 위해 사용될 수 있다.
상기 연골 관련 질환은, 이에 제한되는 것은 아니나, 골관절염, 변형성 관절증, 연골형성이상증, 퇴행성 관절염, 류마티스성 관절염, 골연화증, 섬유성 골염 및 무형성 골질환으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명은 또한 약학적 조성물은 이를 필요로 하는 개체에 투여 단계를 포함하는 질환 예방 또는 치료방법을 제공한다.
본 발명의 약학적 조성물은 어떠한 제형으로도 적용 가능하며, 보다 구체적으로 비경구용 제형일 수 있다, 비경구용 제형으로는 주사용, 도포용, 에어로졸 및 패치 등의 형태 일 수 있다.
비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성 용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제 및 좌제가 포함된다. 비수성 용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜 및 올리브 오일과 같은 식물성기름 및 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다.
주사형 제형으로 제제화하기 위해서는 본 발명의 조성물을 안정제 또는 완충제와 함께 물에서 혼합하여 용액 또는 현탁액으로 제조하고, 이를 앰플 또는 바이알의 단위 투여용으로 제제화 할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어, "줄기세포"는 미분화 상태에서 무한 증식능력(Self-renewal Capacity)과 더불어 특정한 분화 유도 자극에 의해 다양한 조직의 세포로 분화될 수 있는 능력(Multi-differentiation Potency)을 가진 세포를 말하며, 바람직하게는 중간엽 줄기세포일 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어, "중간엽 줄기세포(Mesenchymal stem cell, MSC)"는 미분화 상태에서 무한 증식능력과 더불어 특정한 분화 유도 자극에 의해 다양한 조직의 세포로 분화될 수 있는 능력을 가진 세포를 말한다. 본 발명의 중간엽 줄기세포는 분화능 및 증식능을 갖는 모든 세포일 수 있으며, 인간(Human), 원숭이(Monkeys), 돼지(Pigs), 말(Horses), 소(Cows), 양(Sheep), 개(Dogs), 고양이(Cats), 생쥐(Mice) 및 토끼(Rabbits) 등 모든 동물로부터 유래할 수 있으며, 바람직하게는 인간 유래이며, 더 바람직하게는 인간의 지방조직, 골수, 말초혈액, 또는 제대혈 등에서 분리된 것일 수 있으며, 가장 바람직하게는 말초혈액 유래일 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어, "부착용"이란 말초혈액에서부터 말초 혈액 단핵세포(Peripheral blood mononuclear cell, PBMC)를 분리한 후 배양 접시에 부착되는 PBMC에 포함되어 있는 줄기세포만을 선별하는 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에서 사용된 용어, "증식용"이란 부착된 줄기세포의 증식을 유도할 수 있는 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에서 사용된 용어, "전구세포"란 특정 체세포로 분화할 수 있는 능력이 줄기세포보다 뛰어난 세포를 말하며, 전구세포는 연골전구세포, 심근전구세포 및 신경전구세포일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용된 용어, "분화(Differentiation)"란 세포가 분열 증식하여 성장하는 동안에 서로 구조나 기능이 특수화하는 현상, 즉 생물의 세포, 조직 등이 각각에게 주어진 일을 수행하기 위하여 형태나 기능이 변해 가는 것을 말한다. 본 발명의 분화는 말초혈액유래 줄기세포에서 연골세포, 심근세포 및 신경세포 등을 포함한 체세포로의 분화일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 용어 "개체"는 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여에 의해 증상이 호전될 수 있는 동물 또는 인간을 포함하며, 바람직하게는 반려동물과 사람일 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 개체에게 투여함으로써, 질환을 효과적으로 예방 또는 치료할 수 있다.
본 명세서에서 "투여"는 어떠한 적절한 방법으로 인간 또는 동물에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며, 본 발명에 따른 예방 또는 치료용 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 경구 또는 비경구 투여될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 연골 관련 질환의 예방 또는 치료용 조성물은 유효성분이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 있다.
본 발명에 따른 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 인터페론-감마(IFN-γ), 인터페론-알파(IFN-α) 및 티엔에프-알파(TNF-α)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함함으로써 말초혈액으로부터 분리된 줄기세포의 부착력을 높여 줄기세포가 획득되는 수율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조성물은 아포 트랜스페린(Apo trasnferrin), 아이론 덱스트란(Iron-dextran), 티엔에프-알파(TNF-α)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함함으로써 말초혈액유래 줄기세포의 증식을 기존 배양 방법 대비 더 빠르게 유도할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 조성물, 말초혈액유래 줄기세포의 분리 및 배양 방법을 확립하고 이를 활용하여 다양한 타겟 조직의 체세포로 분화할 수 있는 전구세포로의 분화를 유도하고 질환의 예방 또는 치료를 위해 사용될 수 있다.
도 1a는 말초혈액으로부터 분리한 줄기세포의 배지에 인터페론-감마(IFN-γ)의 첨가 유무에 따른 부착과 증식의 차이를 보여준다.
도 1b는 분리된 줄기세포를 TNF-α가 포함된 배지에, 아포 트랜스페린 또는 아이론 덱스트란을 포함하는 배지로 세포의 증식을 유도한 결과를 보여준다.
도 2는 줄기세포가 기본적으로 가지고 있는 특징으로서, 줄기세포가 발현하는 면역표현형에 있어서 CD29 및 CD105에 대하여는 양성반응, CD34에 대하여는 음성반응을 보여준다.
도 3은 줄기세포가 기본적으로 가지고 있는 특징으로서, 중간엽 줄기세포에서 발현하는 OCT4, LIN28, NANOG 및 SOX2 표지 유전자 레벨을 보여준다.
도 4a은 시프로플록사신을 이용한 말초혈액 유래 줄기세포의 연골세포 및 연골전구세포로의 분화 유도 후 알시안블루(Alcian blue) 염색으로 확인한 결과를 보여준다.
도 4b는 시프로플록사신을 이용한 말초혈액유래 줄기세포의 연골전구세포로의 분화 유도 후 면역형광염색으로 Col2a(Type II Collagen), 아그레칸(Aggrecan, ACAN), DAPI(4', 6-diamidino-2-phenylindone) 및 Merge의 발현을 확인한 결과를 보여준다.
도 4c는 중간엽줄기세포를 연골세포(체세포)로의 분화 유도 후 면역형광염색으로 Col2a, 아그레칸, DAPI 및 Merge의 발현을 확인한 결과를 보여준다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예 및 제조예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예 및 제조예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1. 말초혈액유래 줄기세포의 분리 및 배양
말초혈액(병원으로부터 비영리 목적의 환자 치료를 위해 기증받은 혈액)을 Ficoll과 1:1의 비율로 밀도구배를 이용하여 말초혈액 내 세포를 분리한다. 그 후 1 내지 20% Auto serum 또는 FBS가 함유된 DMEM/F-12(Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12) 배지에 IFN-γ 200 ng/mL를 첨가하여 줄기세포의 부착을 유도한다.
이후 부착된 줄기세포를 확인하여 부착되지 않은 세포는 제거한 뒤 1 내지 20% Auto serum 또는 FBS가 함유된 DMEM/F-12 배지로 교체하고 줄기세포 밀도가 80%에 도달할 때까지 배양한다 (도 1a).
실시예 2. 말초혈액유래 줄기세포 증식 유도
말초혈액유래 줄기세포를 TNF-α 5 ug/mL가 포함된 1 내지 20% Auto serum 또는 FBS가 함유된 DMEM/F-12 배지에, 아포 트랜스페린(Apo-transferrin) 5 mg/mL 또는 아이론 덱스트란(Iron-dextran) 5 ug/mL의 농도로 첨가하여 세포의 증식을 유도하였다 (도 1b).
실시예 3. 말초혈액유래 줄기세포의 표면항원 확인
세포 밀도가 80%에 도달한 말초혈액유래 줄기세포를 DPBS(Dulbecco's phosphate buffered saline)를 이용하여 수세하고 TrypLE(Gibco, 12604-021)로 세포 회수 후 개수한 뒤 Flow cytometry staining buffer(FACS buffer)로 현탁(Suspension) 하여 1 X 105 cells/10 uL의 농도로 1.5 mL 마이크로원심분리 튜브(Microcentrifuge tube)에 담은 다음 형광표지인자가 붙어있는 CD29, CD105, CD34 1차 항체를 이용하여 빛을 차광한 뒤 4℃에서 1시간 반응시킨다.
1차 항체 반응을 끝낸 후 FACS buffer로 세포를 3회 수세한 후 유세포 분석(Flow Cytometry) 장비를 이용하여 항체 발현율을 확인한다. 그 결과, CD29와 CD105의 양성반응, CD34의 음성반응이 확인되었다 (도 2).
실시예 4. 말초혈액유래 줄기세포의 유전자 레벨 확인
세포 밀도가 80%에 도달한 말초혈액유래 줄기세포를 Trizol을 이용하여 RNA를 추출한 뒤 OCT4, NANOG, LIN28 및 SOX2 유전자 발현을 확인하였다. 그 결과 줄기세포 특이적 유전자의 발현이 확인되었다 (도 3).
실시예 5. 말초혈액유래 줄기세포의 연골세포로의 분화 확인
말초혈액유래 줄기세포를 시프로플록사신(Ciprofloxacin)이 포함된 배지를 이용하여 연골세포로의 분화를 16일 동안 유도하였다 (도 4a). 16일 동안 분화 유도된 세포를 DPBS를 이용하여 수세하고 4% 파라포름알데히드(Paraformaldehyde)로 상온에서 30분 고정한다. 고정이 완료된 세포를 0.05% Triton X-100으로 상온에서 10분 동안 투과화(Permeabilization)한다.
이후 1차 항체(Col2a, Aggrecan)을 이용하여 1시간 내지 1일간 부착한다. 이후 DPBS를 이용하여 세포를 3회 수세한 후 2차 형광 항체를 부착한다. 그 후 DPBS를 이용하여 세포를 3회 수세하고, DAPI로 핵을 5분간 염색하고, DPBS로 3회 수세한다. Vectashield Mounting solution으로 염색을 완료한 세포 위에 흩뿌려 mounting한다. 최종적으로 샘플을 공초점 형광 현미경으로 관찰한 결과, 말초혈액유래 줄기세포의 시프로플록사신을 이용한 연골전구세포, 연골 분화배지를 이용한 연골세포로의 분화가 확인되었다 (도 4b 및 도 4c).
Claims (6)
- 인터페론-감마(Interferon-γ, IFN-γ) 및 성장인자를 포함하고,상기 성장인자는, 혈관내피세포 성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF), 전환 성장인자(Transforming growth factor-β, TGF-β), 표피 성장인자(Epidermal growth factor, EGF) 및 섬유아세포 성장인자(basic Fibroblast growth factor, bFGF)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성장인자를 포함하는,말초혈액유래 줄기세포(Peripheral blood derived stem cell) 부착용 배지 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 배지는 DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM(Minimum Essential Media Eagle), DMEM/F-12(Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12) 및 α-MEM으로 이루어진 군으로부터 선택되고,소 태아 혈청(FBS) 및 자가 혈장(Auto serum)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는, 말초혈액유래 줄기세포 부착용 배지 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 인터페론-감마는 1 내지 200 ng/mL의 농도로 포함되는 것인, 말초혈액유래 줄기세포 부착용 배지 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 말초혈액유래 줄기세포는 중간엽 줄기세포(Mesenchymal stem cell)를 포함하는, 말초혈액유래 줄기세포 부착용 배지 조성물.
- 제4항에 있어서,상기 중간엽 줄기세포는 CD29 및 CD105를 발현하는 것인, 말초혈액유래 줄기세포 부착용 배지 조성물.
- 다음 단계를 포함하는 말초혈액유래 줄기세포의 배양방법:a) 말초혈액유래 세포를 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 배지 조성물을 포함하는 세포배양 배지에서 배양하여 말초혈액유래 줄기세포를 부착시키는 단계;b) 부착된 말초혈액유래 줄기세포를 분리 및 배양하는 단계.
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