KR20160147055A - Sustained release angiogenesis modulating compositions and methods for induction and modulation of angiogenesis - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은 인간 태반 추출물 및 생분해성 미세입자를 포함하는 조성물, 서방형 혈관신생 조절용 조성물, 일정 기간 동안에 걸쳐 태반 추출물을 표적으로 방출하기 위한 조성물 및 방법, 및 혈관신생을 유도 및/또는 조절하고, 혈관신생의 조절 인자를 확인하는 방법을 제공한다. 본 개시내용은 또한 혈관신생을 유도 및/또는 조절할 수 있는 태반 추출물을 포함하는 조성물을 제조하는 방법도 제공한다. The present disclosure relates to compositions comprising human placenta extract and biodegradable microparticles, compositions for the controlled release angiogenesis, compositions and methods for the targeted release of placental extract over a period of time, and methods for inducing and / or regulating angiogenesis , And a method for identifying a regulator of angiogenesis. The present disclosure also provides a method of making a composition comprising a placenta extract capable of inducing and / or modulating angiogenesis.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조Cross-reference to related application
본 출원은 2014년 5월 8일 출원된 미국 가출원 시리얼 번호 61/990,256(발명의 명칭: "혈관신생의 유도 및 조절을 위한 조성물 및 방법 및 혈관신생 조절자를 확인하기 위한 방법 및 분석(Compositions and Methods for Induction and Modulation of Angiogenesis and Methods and Assays for Identifying Angiogenesis Modulators)") (상기 가출원은 그 전문이 본원에서 참조로 포함된다)에 대한 우선권 주장한다. This application claims the benefit of U.S. Provisional Application Serial No. 61 / 990,256 filed May 8, 2014 entitled "Compositions and Methods for Identification of Compositions and Methods for the Induction and Regulation of Angiogenesis and Angiogenesis Modulators " " for < / RTI > Induction and Modulation of Angiogenesis and Methods and Assays for Identifying Angiogenesis Modulators "), which application is incorporated herein by reference.
연방 정부 지원 연구 또는 개발에 관한 언급Reference to federal funding research or development
본 발명은 미국 국립 보건원이 수여한 보조금 번호 HL088207 하에 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 특정 권리를 갖는다.The present invention was made with government support under subsidy number HL088207 granted by the National Institutes of Health. The government has certain rights in the invention.
혈관신생은 상처 치유에서부터 암에 이르기까지 생리학적 및 병리학적 상태에서 혈관을 형성할 수 있다. 혈관신생 조절은 위치 및 자극, 둘 모두에 의존하며, 각 경우에 조절 분자의 고유한 조합을 수반할 수 있다. Angiogenesis can form blood vessels from physiological and pathological conditions, from wound healing to cancer. Angiogenesis regulation depends on both location and stimulation, and may in each case involve a unique combination of regulatory molecules.
조작된 기관에서 혈관화하고, 경색 부위에서 재혈관화할 수 있는 능력이 없다는 것은 성공적인 재생 의학 요법을 임상에 적용하는 데 있어 주된 걸림돌이 되어왔다. 한정적인 방식으로 혈관신생을 조절할 수 있는 능력은 정상 및 병리학적 혈관 생리, 조직/기관의 재생, 상처 치유, 경색 조직 수복 및 암의 억제를 한정하는 것으로부터 광범위한 임상 적용에 있어 상당한 영향을 준다. 직접적인 세포 시딩 (단일 배양 또는 공동 배양), 줄기 세포 사용, 및 인간 유래 조절 인자/성장 인자의 조합을 비롯한, 여러 다양한 접근법이 혈관신생을 개시하고, 더 큰 혈관 형성을 유도하는 데 고려되어 왔다. 현재까지, 전형적으로 비인간 동물 화합물을 이용하는 상기와 같은 시험관내 접근법은 그들의 개별적인 단백질 구성, 비인간 유래, 종양 유래, 또는 유전자 발현을 제어하는 방법인 경우, 유전적 조절의 결여로 인해 임상으로 전환시키는 데에서는 거의 성공을 거두지 못하였다. The lack of ability to vascularize in engineered organs and to re-vascularize at infarct sites has been a major obstacle to successful regenerative medicine therapy in clinical applications. The ability to regulate angiogenesis in a limited manner has a significant impact on a wide range of clinical applications, from defining normal and pathological vascular physiology, tissue / organ regeneration, wound healing, infarct tissue repair, and inhibition of cancer. A variety of approaches have been considered to initiate angiogenesis and to induce greater angiogenesis, including direct cell seeding (single culture or co-culture), stem cell use, and a combination of human derived regulators / growth factors. To date, such in vitro approaches, which typically utilize non-human animal compounds, have been shown to be clinically transformed due to their individual protein organization, non-human origin, tumor origin, or lack of genetic control, Have not been successful.
시험관내 혈관신생을 유도하는 현행 방법은 인간 유래 조절 인자의 단순한 조합으로 구성되며, 이는 동물 유래 자극 인자를 사용하거나, 평가를 위해 살아있는 동물을 사용하는 것에 전적으로 의존하고 있다. 잠재성이 있는 혈관신생 억제 약물을 시험하기 위하여 인간 유래 및/또는 동물 유래 조절 인자의 단순한 조합으로 이루어진 상기와 같은 현행 시험관내 모델을 이용하는 것은 광범위한 인간 생체내 분자 상호 작용 세트를 나타내지 못하기 때문에 스크리닝 공정에 제약을 준다. 혈관신생의 조절은 많은 대사 경로의 유도를 요구하기 때문에, 유일하게 선택된 분자 경로의 조절 또한 조작된 기관을 전혈관화하기 위한 시도에 제약을 준다. 또한, 현재, 가장 일반적이고, 성공적인 접근법은 엔젤브레스-홀름-스웜(Engelbreth-Holm-Swarm) 마우스 육종 세포로부터 유래된 물질인 마트리겔(Matrigel)™을 이용하는 것인데, 이는 인간 요법에는 부적절한 것으로 간주되고 있다. 따라서, 혈관신생을 유도하고, 조절하는 방법으로서, 개선된 인간 기반의 방법이 약학 개발 및 재생 의학, 둘 모두의 원동력이 될 수 있다.Current methods for inducing angiogenesis in vitro consist of a simple combination of human-derived regulators, which are wholly dependent on using animal-derived stimulants or using live animals for evaluation. Using such current in vitro models consisting of a simple combination of human and / or animal-derived regulators to test for potent angiostatic inhibitors does not represent a broad set of human in vivo molecular interactions, Limit the process. Since the regulation of angiogenesis requires the induction of many metabolic pathways, the regulation of the only selected molecular pathway also restricts attempts to prevascularize the engineered organ. Also, at present, the most common and successful approach is to use Matrigel (TM), a material derived from Engelbreth-Holm-Swarm mouse sarcoma cells, which is considered inappropriate for human therapy have. Thus, as a method of inducing and modulating angiogenesis, an improved human-based method can be a driving force for both pharmaceutical development and regenerative medicine.
요약summary
간략하게 기술하면, 본 개시내용의 실시양태는 인간 태반 추출물을 포함하는 인간 태반 추출물 조성물, 서방형 혈관신생 조절용 조성물, 혈관신생 유도 방법, 및 항염증성 조성물 및 방법을 제공한다. Briefly described, embodiments of the present disclosure provide a human placenta extract composition comprising human placental extract, a composition for the controlled release of angiogenesis, an angiogenesis inducing method, and an anti-inflammatory composition and method.
본 개시내용은, 생체내 또는 시험관내에서 세포에의 노출 후 인간 태반 추출물이 미세입자로부터 방출될 수 있도록 생분해성 미세입자에 커플링된 인간 태반 추출물을 포함하는 조성물을 제공한다. 인간 태반 추출물은 혈액 및 고형물이 상기 추출물로부터 실질적으로 제거된 인간 태반 샘플로부터 수득되고, 추출물은 태반 샘플 중에 존재하는 사이토카인 및 성장 인자를 비롯한 태반 단백질을 포함한다. The present disclosure provides a composition comprising a human placenta extract coupled to a biodegradable microparticle such that the human placental extract can be released from the microparticles after exposure to the cells in vivo or in vitro. The human placenta extract is obtained from a human placenta sample in which blood and solids are substantially removed from the extract, and the extract includes placental proteins, including cytokines and growth factors, present in placental samples.
본 개시내용의 혈관신생을 유도하는 방법의 실시양태는 세포를 서방형 혈관신생 조절용 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하고, 여기서, 서방형 혈관신생 조절용 조성물은 생체내 또는 시험관내에서 미세입자의 세포에의 노출 후 일정 기간 동안에 걸쳐 인간 태반 추출물이 미세입자로부터 방출될 수 있도록 본 개시내용의 인간 태반 추출물에 커플링된 생분해성 미세입자를 포함한다. 실시양태에서, 본 방법은 서방형 혈관신생 조절용 조성물을 생체물질에 커플링시켜 생체물질의 혈관화를 유도하는 단계를 추가로 포함한다. An embodiment of the method of inducing angiogenesis of the present disclosure comprises contacting a cell with a composition for the controlled release angiogenesis wherein the composition for the controlled release angiogenesis is administered to a cell of a microparticle in vivo or in vitro Biodegradable microparticles coupled to the human placenta extract of the present disclosure so that the human placenta extract can be released from the microparticles over a period of time after exposure of the human placenta extract. In an embodiment, the method further comprises coupling the sustained angiogenesis-regulating composition to the biomaterial to induce vascularization of the biomaterial.
본 개시내용은 또한 염증 치료를 필요로 하는 피험체에게 본 개시내용의 인간 태반 추출물 및/또는 본 개시내용의 서방형/인간 태반 추출물 조성을 투여함으로써 피험체에서 염증을 감소시키는 방법을 제공한다. The present disclosure also provides a method of reducing inflammation in a subject by administering a human placenta extract of the present disclosure and / or a sustained / human placenta extract composition of the disclosure to a subject in need of treatment of inflammation.
본 개시내용의 다른 방법, 조성물, 특징, 및 이점은 하기 도면 및 상세한 설명의 검토시 당업자에게 명백하거나, 명백화될 것이다. 상기의 모든 추가의 조성물, 방법, 특징 및 이점은 본 기술 내에 포함되고, 본 개시내용의 범주 내에 포함시키고자 한다. Other methods, compositions, features, and advantages of the disclosure will be apparent to those skilled in the art upon examination of the following figures and detailed description. All of the above additional compositions, methods, features and advantages are included within the scope of this disclosure and are intended to be included within the scope of this disclosure.
도면의 간단한 설명
본 개시내용의 추가 측면은 첨부되는 도면이 함께 제공되는 경우, 하기에 기술되는 그의 다양한 실시양태에 관한 상세한 설명을 검토할 때 더욱 쉽게 이해될 것이다.
도 1a-1k는 인간 태반 추출물(hPE: human placental extract) (이는 또한 본원에서 인간 태반 매트릭스 또는 hPM(human placenta matrix)으로도 지칭된다)의 형성, hPE 박막의 특성화, 및 hPE 박막 상에서 형성된 혈관신생 네트워크의 특성화를 도시한 것이다. 도 1a는 태반 ECM을 균질화한 후, 우레아 가용화 및 투석함으로써 hPM을 수득하는 단계에 관한 실시양태를 도시한 것이다. 도 1b-1c는 hPE의 표면 형태를 보여주는 SEM 영상이고, 도 1d-1e는, HUVECS를 hPm 박막 상에 4x104개의 세포/㎠로 시딩하고, 3일 동안 배양하였을 때의, 혈관생성 네트워크 형성의 SEM 영상이다. 도 1f는 태반 추출물 상에서 1일 후에 혈관신생 발아 과정 동안 분지된 세포 사상위족을 보여주는 로다민 팔로이딘(Rhodamine Phalloidin)("적색"--회색 분지 경로로 표시) 및 DAPI("청색"--분지 경로 내에 더 옅은 회색 점으로 표시)를 나타낸다. 도 1g는 3일 후 광범위하게 세포 코딩(cording)이 이루어진 성숙한 혈관신생 네트워크를 보여주는 로다민 팔로이딘("적색"--회색 분지 경로로 표시) 및 DAPI("청색"--분지 경로 내에 더 옅은 회색 점으로 표시)를 나타낸다. 도 1h는 태반 추출물 상에서 1일 후 초기 단계 세포 코딩 및 혈관신생 네트워크 형성 과정 동안 칼세인(Calcein)("녹색"--회색 분지로 표시) 및 DAPI("청색"--분지 내에 더 옅은 회색 점으로 표시) 염색된 HUVEC을 보여주는 것이다. 도 1i는 태반 추출물 상에서 3일 후에 HUVEC의 세포 코딩을 보여주는 DAPI("청색"―회색 파선 경로로 표시) 염색을 도시한 것이다. 도 1j는 4x104개의 세포/㎠로 조직 배양 플레이트에 시딩되고, 3일 동안 내피 세포 배지에서 배양된 HUVEC을 도시한 것이다. 도 1k는 100 ㎕ PE/㎠로 조직 배양 플레이트의 표면에 부착된 태반 추출물 상에 4x104개의 세포/㎠로 시딩된 후, 내피 세포 배지에서 3일 동안 배양된 HUVEC에 의해 형성된 혈관신생 네트워크를 도시한 것이다.
도 2a-2c는 hPE의 생화학적 분석 및 hPE 상에 시딩된 HUVEC의 유전자 분석을 도시한 것이다. 도 2a는 샌드위치 기반의 인간 혈관신생 항체 어레이를 이용하여 수행된 사이토카인 분석을 도시한 막대 그래프이다; 데이터는 음성 대조군 값(0%)에서부터 양성 대조군 값(100%) 범위의 스케일로 정규화되었다(데이터는 3회의 생물학적 반복 실험을 대표한다). 도 2b 및 2c는 LC-MS/MS를 이용하여 측정된 면역 관련된(2b) 및 혈관신생 관련된(2c) BM 관련 단백질의 정규화된 스펙트럼 존재비 인자(%)를 도시한 막대 그래프이다. 피브리노겐 정규화된 스펙트럼 존재비 인자 값은 FGA와 FGG 값의 합으로 제시되고, 라미닌은 LAMA2, LAMA4, LAMA5, LAMB1, LAMB2, LAMB3, 및 LAMC1 값의 합으로 제시되어 있다. 도 2d는 100 ㎕ PE/㎠ 상에 80,000개의 세포/㎠인 밀도로 시딩된 HUVEC에서 3일 동안 수행된 유전자 분석을 도시한 것이다. VEGFA를 비롯한, 용해물에 존재하지 않는 일부 혈관신생 관련 단백질은 hPE 상에 시딩되었을 때에는 HUVEC에 의해 상향 조절되었다. 데이터는 4회의 생물학적 반복 실험을 대표한다. P 값은 대조군과 처리군에서 각 유전자에 대해 반복 실험된 2^(-델타 Ct) 값의 스튜던트 t 검정을 이용하여 계산된 값이다.
도 3a-3d는 는 hPE와 마트리겔 코팅된 조직 배양 플라스크 상에 형성된 시험관내 혈관신생 네트워크를 도시한 것이다. 도 3a는 1d, 3d, 및 5d 후의 다양한 세포 시딩 밀도에서 hPE 및 마트리겔 상의 칼세인 염색된 HUVECS를 도시한 것이다. 1 ㎟당 세관 개수가 최대가 될 때까지의 소유 시간으로서 정의되는, 혈관신생 네트워크의 성숙 속도는 세포 시딩 밀도를 변화시킴으로써 hPE 샘플에서 조절하였다. 정량적 분석 결과, 40,000개의 세포/㎠일 때, 혈관신생 네트워크가 그의 최대 세관 밀도(세관/㎟)에 도달하는 데에는 3일째까지 소요되었지만, 80,000개의 세포/㎠일 때, 네트워크는 1일 경과 후 그의 최대 세관 밀도에 도달한 것으로 나타났다(데이터를 나타내지 않음). 마트리겔 샘플에서, 혈관신생의 네트워크는 1일째 이후에 윤곽이 뚜렷하지 않았다. 스케일 막대, 200 ㎛. 도 3b는 WPMY-1 근섬유모세포는 태반 추출물 상에 시딩되었을 때에는 혈관신생 형성을 보이지 않았지만(도 3b. i), 마트리겔 상에 시딩되었을 때에는 혈관신생 형성을 보였다(도 3b. ii)는 것을 도시한 것이다. 도 3c는 평균 세관 길이(mm), 세관 밀도, 분기점 개수, 메쉬 개수, 및 세관 너비를 비롯한, 혈관신생 네트워크 파라미터를 측정하는 정량적 영상 분석(마스킹)을 도시한 것이다. 도 3c는 hPE 및 마트리겔® 유도성 혈관생성 네트워크 파라미터의 비교를 보여주는 막대 그래프 시리즈로서, 이는 80,000개의 세포/㎠로 시딩된 샘플에서는 마트리겔 샘플이 1일째까지는 그의 최대 평균 세관 길이, 세관 밀도, 분기점, 및 메쉬 개수에 도달하였고, 3일째까지는 아폽토시스성 볼 형성이 이루어진 반면, hPM 네트워크 파라미터는 5일간의 배양 동안에 걸쳐 더욱 안정적이라는 것을 보여주는 것이다.
도 4a-4c는 hPE 기반 혈관신생 스크리닝 검정법을 이용한 항-항혈관신생 종양 억제 단백질 트롬보스폰딘 1의 스크리닝을 도시한 것이다. 도 4a는 배양 배지에의 TSP-1의 첨가가 이루어진 후, 칼세인 AM을 이용하여 염색된 hPE, 마트리겔, 및 대조군 배양 플라스크(코팅되지 않음) 상에 1일 동안 시딩된 HUVEC를 도시한 것이다. 스케일 막대, 200 ㎛. 도 4b의 그래프는 hPE 코팅된 플라스크에서, 평균 총 세관 길이[mm] 및 평균 분기점 개수, 둘 모두 TSP-1 농도가 증가함에 따라 선형으로 감소하였다는 것을 보여주는 것이다. 도 4c의 그래프는 정규화된 혈관신생 네트워크 도달 면적 감소율(%) 비교를 도시한 것이다; hPE 코팅된 배양 플레이트는 마트리겔 코팅된 배양 플레이트보다 TSP-1 농도에 대한 감수성이 유의적으로 더 높았으며, 여기서, R2 값은 각각 0.97 및 0.36이었다.
도 5a-5c는 3D 조직 구조물 상에서의 시험관내 혈관신생을 도시한 것이다. 도 5a는 시딩하고, 3일 동안 배양한 후 hPE 침지된 (인간 제정맥) 바이오스캐폴드에서 시험관내 혈관신생을 유도하는 태반 유래 세포, 스캐폴드, 및 사이토카인을 도시한 개략적인 도면이다. 도 5b는 hPE에 침지시키지 않은 HUVEC 시딩된 조직 스캐폴드가 혈관신생 네트워크를 형성하지 못하였다는 것을 도시한 것이다. 도 5c는 배양 3일 후 혈관신생의 발아 및 장 중첩적 기전, 둘 모두가 일어난 것을 도시한, hPE 침지된 바이오스캐폴드의 대표적인 영상 시리즈를 이미지를 보여주는 것이다. 20,000개의 세포/㎠의 HUVEC 세포 시딩 밀도에서, 발아 혈관신생이 가장 우세하였다(도 5c.i.-5c.ii). 40,000개의 세포/㎠의 시딩 밀도에서, 발아 및 장 중첩적 혈관신생, 둘 모두가 발생한 것이 관찰된 반면(도 5c.iii.-5c.iv.), 60,000개의 세포/㎠의 밀도에서(도 5c.v.-5c.vi.) 혈관신생 세관은 장 중첩을 통해 형성되었다.
도 6a-6b는 hPE 인큐베이션된 바이오스캐폴드에서의 생체내 혈관신생의 실례를 나타낸 것이다. 도 6a는 근막과 근육 층 사이로의 래트 모델로의 이식 전 2 hr 동안 PE, 마트리겔, 또는 포스페이트 완충처리된 염수(대조군)에서 인큐베이션된, 세포가 제거된 HUV 스캐폴드를 도시한 개략적 도면이다. 도 6b는 이식 후 5 일(d)째 분석을 위해 제거된 스캐폴드를 도시한 영상 시리즈를 보여주는 것이다. hPE 인큐베이션된 스캐폴드와 비교하였을 때, 대조군 및 마트리겔 인큐베이션된 바이오스캐폴드에서 유의적으로 더 많은 섬유화 캡슐 형성이 이루어졌다(도 6b.i.-6b.iii.). 반투명한 바이오스캐폴드 시트의 전두면을 통해 포착된 명시야 영상은 대조군과 비교하였을 때, 마트리겔 및 hPE 인큐베이션된 스캐폴드(도 6b.iv.-6b.vi.)에서 유의적으로 개선된 모세혈관 네트워크 형성이 이루어졌고, hPE 스캐폴드에서 가장 성숙한 모세혈관상이 나타났으며, 이는 세동맥에서 모세혈관, 이어서, 세정맥으로의 혈류가 연결된 혈관 구조의 형성을 보여주는 것이다(도 6b.vi.(파선형 동그라미로 표시)). 헤마톡실린 및 에오신 염색 결과, 대조군 및 마트리겔 스캐폴드와 비교하였을 때, hPE 인큐베이션된 스캐폴드(도 6b.vii.-6b.vi.)에서 스캐폴드 리모델링이 가장 많이 이루어진 것으로 나타났다. 대조군 스캐폴드(도 6b.vi.)에서는 그의 원래의 섬유 방향의 리모델링이 거의 일어나지 않았고, 또한 HUV의 바이오폴드 내강 밖 표면으로부터 스캐폴드로의 세포 이동이 가장 적게 일어났다(이탤릭체 'l'로 표시). 마트리겔 인큐베이션된 스캐폴드에서는 hPE 스캐폴드와 비교하였을 때, HUV의 내강 밖 표면으로부터의 세포 이동이 약간 더 적게 일어났다(도 6b.vii.-6b.ix.); 대조군과 비교할 때, 마트리겔 인큐베이션된 스캐폴드에서는 또한 새로운 콜라겐 섬유 방향과 더욱 균일한 세포 분포를 보인 hPE 인큐베이션된 스캐폴드보다 세포 분포가 덜 균일하고, 스캐폴드 리모델링은 더 적었다.
도 7a-7e는 동적 세포 배양 조건을 이용하여 배양된 인간 제정맥 스캐폴드(HUV: human umbilical vein)에서의 혈관신생 네트워크 형성에 대한 실시양태를 도시한 것이다. 도 7a 및 7b의 개략적 도면에 도시된 바와 같이, 관상 HUV 스캐폴드를 세포 시딩 전 2시간 동안 태반 추출물 중에서 인큐베이션시키고, 구조물을 표준 세포 배양 조건하에 이중관류 생물반응기에서 5일 동안 배양하였다. 세포는 스캐폴드 내강에 그대로 남아있었고, 이동은 없었다(도 7c). 세관형성의 초기 단계인 세포 코딩은 산발적이었다(도 7d 및 7e).
도 8은 PE 상에서의 성장을 보이는 관 및 세포 네트워크에 관한 원 크기의 영상(좌측) 및 상기 영역의 줌 영상(우측)을 도시한 것이다. 줌 확대 영상은 각 세관(점선)을 어떻게 확인하고, 측정하였는지를 보여주는 것이다. 우측 영상에서 동그라미 표시는 분기점을 나타내는 것으로, 이는 화살표로 나타낸 영상 상의 넘버링된 점으로 확인된다. 세관의 각 육각형 배열에 의해 메쉬(점선형 동그라미)가 확인된다.
도 9a-b는 PE의 혈관신생 잠재성을 도시한 영상 시리즈(도 9a) 및 막대 그래프(도 9b)이다. 도 9a의 패널은 조직 배양 플레이트 상에 시딩된 HUVEC와의 비교로 나타낸, PE 상에 시딩되고, 1, 3, 및 5일 동안 배양된 HUVEC에 의해 형성된 미세혈관 세관의 세포 형태를 보여주는 것이다. 모세혈관 네트워크는 1일째 형성되기 시작하였고, 3일째 더욱 성숙한 형태에 도달하였다(우측 하단의 확대 영상 참조). 5일째, 네트워크는 퇴행하였다: 메쉬 개수가 감소하였고, 일부 단리 세포(흰색 점 표시)가 존재하였다. 도 9b의 그래프는 배양의 1, 3, 및 5일 이후 PE 상에 형성된 세관 유사 네트워크의 형태학적 및 국소 해부학적 특징을 보여주는 것이다. 1, 3 및 5일째 사이의 세관 길이, BP 개수 및 메쉬 개수를 비교하였다. 1일째 세포와 5일째 세포 사이에 3가지 파라미터 모두에서 통계학적인 차이(별표로 표시)가 있는 것으로 나타났다. p<0.05로 이분산과 함께 이중 양측 t 검정을 이용하여 통계학적 분석을 수행되었다.
도 10a-9b는 조직 배양 플레이트 상에 시딩된 HUVEC(대조군)와의 비교로 나타낸, PE 상에 시딩되고, 5일 동안 배양된 HUVEC에 의해 형성된 미세혈관 네트워크의 세포 형태를 도시한 것이다. 대조군은 도 10a의 영상 우측 상단 코너에 삽도 영상으로 제시되어 있으며; 좌측 상단에서부터 1일째에 PE 단 1회 접종, 1일 및 3일째 2회 접종, 및 1, 3, 및 4일째 3회 접종. (1회에서부터 3회까지) 접종 횟수가 증가함에 따라 모세혈관 네트워크는 더욱 성숙하고, 장기간 지속된 형태로 진화하였다는 것을 관찰할 수 있다. 1일째와 5일째 사이의 세관 길이, BP 개수 및 메쉬 개수 비교는 도 10b의 히스토그램에서 이루어져 있다. 1회 접종을 받은 세포(1회 접종)와 3회 접종을 받은 세포(3회 접종) 사이에 3가지 파라미터 모두에서 통계학적인 차이(별표로 표시)가 있는 것으로 나타났다. p<0.05로 이분산과 함께 이중 양측 t 검정을 이용하여 통계학적 분석을 수행되었다.
도 11은 PE와 함께 3일 동안 배양된 HUVEC를 1일부터 최대 20일까지 37℃ 습윤화된 CO2 인큐베이터에서 보관하였을 때를 도시한 영상 시리즈를 보여주는 것이다. 각 영상에서 숫자는 인큐베이션 기간(일수)을 나타낸다. PE는 심지어 15일간의 인큐베이션 이후에도 혈관신생을 유도할 수 있는 그의 능력을 유지하였다.
도 12a-12b는 젤라틴 미세입자의 특징을 도시한 것이다. 도 12a에서, 윗줄은 크기가 대략 40 ㎛인 블랭크 입자의의 SEM 영상을 보여주는 것이다. 이는 규칙적인 형상 및 매끈한 표면을 가진다. 도 12a의 아랫줄은 PE가 적재된 입자의 SEM 영상을 보여주는 것이다. 표면 형태 변화, 및 크기 증가는 PE 수착에 기인하는 것일 수 있다. 도 12b의 그래프는 광학 현미경 검사법에 의한 젤라틴 미세입자의 크기 분포 분석을 보여주는 것이다.
도 13은 비가교결합된 미세입자의 분해 프로파일을 보여주는 것이다. 시험관내 비가교결합된 미세입자의 누적 분해율(%)이 상기 미세입자의 건식 중량의 함수로서 제시되어 있다. 20일 후 전체 누적 분해율(%)은 18.65%±0.09였다. 삽도 그래프는 6시간 인큐베이션 이후의 분해를 보여주는 것이다(6.45%±0.12). 오차 막대는 평균±표준 편차(n=3)를 나타낸다.
도 14a-14b는 블랭크 미세입자 및 적재된 미세입자의 단백질 방출 동역학적 성질을 도시한 것이다. 도 14a는 시험관내 블랭크 미세입자(PE 없음) 및 적재된 (PE) 미세입자로부터의 누적 방출율(%)을 각각 상기 입자의 건식 중량 및 적재된 중량의 함수로서 도시한 것이다. 22일 후 전체 누적 방출률(%)은 각각 4.65%±0.11 및 4.65%±0.07이었다. 오차 막대는 평균±표준 편차(n=3)를 나타낸다. 도 14b는 적재된 미세입자와 블랭크 미세입자 사이의 시험관내 방출 차이(%)를 도시한 것이다. 첫번째 피크는 입자 표면으로부터의 PE 방출을 나타내는 것인 반면, 두번째 피크는 벌크 부식에 기인하는 것일 수 있다.
도 15는 젤라틴 미세입자를 이용한 PE 전달을 도시한 것이다. 영상은 블랭크 미세입자가 시딩된 HUVEC(대조군)와 비교하였을 때, 배양 5일 후(D5)의, 20,000개의 세포/㎠인 밀도로 시딩된 HUVEC의 PE가 적재된 미세입자에 대한 반응을 보여주는 것이다. 화살표는 상이한 상태의 세포를 나타내는 것으로: 이는 형상 차이를 도시한 것이다. PE가 적재된 입자와의 배양 5일 후, 일부 발아가 존재하였지만, 네트워크 형성은 관찰되지 않았다. 더 큰 구체가 미세입자이다.
도 16a-16g는 hPE의 연속 전달이 HUVEC에 미치는 효과를 도시한 것이다. 도 16a는 HUVEC가 혈관신생 배지 중에서 20,000개의 세포/㎠로 배양된 대조군을 도시한 것이고; 도 16b-16d는 각각 1일째 hPM의 단일 접종이 이루어진 HUVEC(도 16b), 1 및 3일째 2회에 걸쳐 접종이 이루어진 HUVEC(도 16c), 및 1, 3, 및 5일째 3회에 걸쳐 접종이 이루어진 HUVEC(도 16d)를 도시한 것이다. 도 16e-16g는 염색 후에 도 16b-16d의 영상에 대하여 수행된 혈관신생 정량화를 나타낸 막대 그래프이다. 결과는 각 조건에 대한 3중 샘플의 측정값 사이의 평균값±평균 표준 오차로서 제시되어 있다.
도 17a-17f는 미세입자 평가를 도시한 것이다. 도 17a-17c는 평가된 3가지 프로토콜: 단일(2 min) 균질화(도 17a), 이중(2 min/1 min) 균질화(도 17b), 및 이중(2 min/20 sec) 균질화(도 17c)에 대한 광학 현미경 영상을 도시한 것이다. 도 17d-17f의 히스토그램은 각각의 3가지 프로토콜에서 각각 형성된 입자에 대한 크기(㎛) 분포를 도시한 것이다(각 배치는 3중으로 제조된 것이다).
도 18a-18f는 3가지 프로토콜: 단일(도 18a, 18d), 2/1 이중(도 18b, 18e), 및 2/20 이중(도 18c, 18d), 각각의 hPM이 적재된 PLGA 미세입자의 시차 주사 현미경(SEM: scanning electronic microscope) 영상이다. 도 18a-18c는 미세입자 형상을 도시한 것이고, 도 18d-18f는 표면 다공성을 도시한 것이다.
도 19a 및 19f는 각 프로토콜(P2: 단일, P3: 2/1 이중, 및 P4 2/20 이중)에 대한 적재율 표(도 19a) 및 입자로부터의 방출 속도 평가에 관한 그래프(도 19b)를 제공하는 것이다. 곡선은 각 프로토콜에 대한 최대 21일째까지의 누적 방출 속도를 나타낸다.
도 20은 미세입자의 상청액의 SDS 페이지 분석을 도시한 것이다. 영상은 BSA가 적재된 및 hPM이 적재된 미세입자 상청액 중의 정질 단백질 함량 및 미세입자 제조 동안 적재된 상대적인 초기 함량을 보여주는 염색 이후의 겔 영상이다.
도 21은 순수한 hPM을 알기네이트 매트릭스에 첨가하였을 때(맨 윗줄) 대 매트릭스에 포매된 PLGA 미세입자로부터의 hPM의 지속적인 방출이 이루어질 때의, 혈관신생 네트워크 안정성 차이를 평가하기 위해 7, 14, 21, 및 28일 배양 후 칼세인 AM으로 염색된 내피 세포를 도시한 영상 시리즈이다. 맨 아랫줄은, 하나는 알기네이트 매트릭스에 블랭크 PLGA 미세입자가 포매되어 있는 것이고, 두번째 것은 미세입자가 없는 것인, 2개의 대조군을 나타낸 것이다. HUVEC는 두 대조군 모두에 대하여 전 시점 모두에서 일반적으로 고리형 형상을 그대로 유지하였다. Brief Description of Drawings
Additional aspects of the present disclosure will become more readily appreciated as the same becomes better understood by reference to the following detailed description of various embodiments thereof, when taken in conjunction with the accompanying drawings.
Figures la-lk show the formation of human placental extract (hPE), also referred to herein as human placental matrix or h PM (human placenta matrix), characterization of hPE membranes, and formation of blood vessels And characterization of the emerging networks. Figure 1A shows an embodiment of the step of homogenizing the placental ECM followed by urea solubilization and dialysis to obtain hPM. FIGS. 1B-1C are SEM images showing the surface morphology of hPE, and FIGS. 1D-1E show the formation of angiogenic networks when HUVECS was seeded at 4 × 10 4 cells /
Figures 2a-2c show biochemical analysis of hPE and gene analysis of HUVEC seeded on hPE. 2A is a bar graph depicting a cytokine assay performed using a sandwich-based human angiogenesis antibody array; Data were normalized from a negative control value (0%) to a scale ranging from a positive control value (100%) (data represent three biopsy experiments). Figures 2b and 2c are bar graphs showing the normalized spectral exoscience factor (%) of immuno-related (2b) and angiogenesis-associated (2c) BM related proteins measured using LC-MS / MS. The fibrinogen normalized spectral exponent factor value is presented as the sum of the FGA and FGG values, and the laminin is presented as the sum of LAMA2, LAMA4, LAMA5, LAMB1, LAMB2, LAMB3, and LAMC1 values. Figure 2d shows gene analysis performed for 3 days in HUVEC seeded at a density of 80,000 cells / cm < 2 > on 100 [mu] l PE / cm2. Some angiogenesis-related proteins, including VEGFAs, that are not present in the lysate were up-regulated by HUVEC when seeded onto hPE. The data represent 4 biological repeat experiments. P values were calculated using the Student t test of 2 ^ (- delta Ct) values repeatedly tested for each gene in the control and treatment groups.
Figures 3a-3d illustrate an in vitro neovascularization network formed on hPE and Matrigel coated tissue culture flasks. Figure 3a shows the chalcene stained HUVECS on hPE and matrigel at various cell seeding densities after 1d, 3d, and 5d. The rate of maturation of the angiogenic network, defined as the osmotic time to the maximum number of tubules per mm2, was controlled in the hPE sample by changing the cell seeding density. Quantitative analysis showed that at 40,000 cells /
4A-4C show screening of anti-antiangiogenic tumor
Figures 5a-5c illustrate in vitro angiogenesis on 3D tissue structures. FIG. 5A is a schematic drawing showing placenta-derived cells, scaffolds, and cytokines that induce in vitro angiogenesis in hPP-immersed (human, intravenous) biocapsules after seeding and incubation for 3 days. Figure 5b shows that HUVEC seeded tissue scaffolds that were not immersed in hPE did not form an angiogenic network. Figure 5c shows an image of a representative series of images of hPE-immersed bioscapes showing both germination and intestinal hyperplasia of
Figures 6a-6b illustrate examples of in vivo angiogenesis in hPE incubated bioscalf. 6A is a schematic diagram depicting a cell-free HUV scaffold incubated in PE, martrigel, or phosphate buffered saline (control) for 2 hr prior to transplantation into the rat model between fascia and muscle layer (control). FIG. 6B shows a series of images depicting the scaffolds removed for analysis on day 5 (d) after implantation. Significantly more fibrocyte encapsulation was achieved in the control and Matrigel incubated bioscalves as compared to the hPE incubated scaffold (Fig. 6b.i.-6b.iii.). Bright field images captured through the front two sides of the translucent bioscapable sheet were significantly improved in Martrigel and hPE incubated scaffolds (Fig. 6b.iv.-6b.vi.) compared to the control group Vein network formation, and the most mature capillary blood vessel image in the hPE scaffold, which shows the formation of the vascular structures in the capillaries and then into the venous blood vessels in the arterioles (Fig. 6b.vi Indicated by a circle)). Hematoxylin and eosin staining showed that scaffold remodeling was the most abundant in the hPE incubated scaffold (Figure 6b.vii.-6b.vi.) when compared to the control and Matrigel scaffolds. In the control scaffold (Fig. 6b.vi), remodeling of the original fiber orientation was scarcely occurred, and the cell migration from the HUV's outer surface of the biofold lumen to the scaffold was minimal (in italicized ' l '), . In the Matrigel incubated scaffold, there was slightly less cell migration from the intrinsic surface of the HUV as compared to the hPE scaffold (Fig. 6b.vii.-6b.ix); Compared with the control group, the Matrigel incubated scaffold also had less uniform cell distribution and fewer scaffold remodeling than the hPE incubated scaffold showing new collagen fiber orientation and more uniform cell distribution.
Figures 7a-7e illustrate embodiments of angiogenesis network formation in a human umbilical vein (HUV) cultured using dynamic cell culture conditions. As shown in the schematic diagram of Figures 7a and 7b, tubular HUV scaffolds were incubated in placental extracts for 2 hours prior to cell seeding and the constructs were cultured for 5 days in a dual perfusion bioreactor under standard cell culture conditions. The cells remained intact in the scaffold lumen and no migration (Fig. 7c). Cell coding, an early stage of tubule formation, was sporadic (Figures 7d and 7e).
Fig. 8 shows a circle-size image (left side) and a zoom image (right side) of the tube and cell network showing growth on the PE. The zoom enlarged image shows how each tube (dotted line) is identified and measured. In the right image, the circle mark represents a branch point, which is identified by the numbered point on the image indicated by the arrow. Mesh (dotted circle) is confirmed by each hexagonal array of the custom tube.
Figures 9a-b are an image series (Figure 9a) and a bar graph (Figure 9b) illustrating the angiogenic potential of PE. The panel of Figure 9a shows the morphology of microvessel tubules formed by HUVECs seeded on PE and cultured for 1, 3, and 5 days, as shown by comparison with HUVEC seeded on tissue culture plates. The capillary network began to form on
Figures 10a-9b show the cell morphology of the microvascular network formed by HUVECs seeded on PE and cultured for 5 days, as shown by comparison with HUVEC (control) seeded on tissue culture plates. The control group is presented as an illustration image in the upper right corner of the image of FIG. 10A; On the 1st day from the upper left corner, PE single dose, 2 doses on
Figure 11 shows a series of images showing when HUVECs incubated with PE for 3 days were stored in a 37 ° C humidified CO 2 incubator from
Figures 12A-12B illustrate the characteristics of gelatin microparticles. In Fig. 12A, the upper line shows a SEM image of blank particles of approximately 40 mu m in size. It has a regular shape and a smooth surface. The lower line in FIG. 12A shows a SEM image of particles loaded with PE. Surface morphology change, and size increase may be due to PE sorption. The graph of FIG. 12B shows the analysis of the size distribution of gelatin microparticles by optical microscopy.
Fig. 13 shows the decomposition profile of the non-crosslinked fine particles. The cumulative degradation rate (%) of microparticles in vitro crosslinked is presented as a function of the dry weight of the microparticles. The total cumulative degradation (%) after 20 days was 18.65% ± 0.09. The plot shows the degradation after a 6 hour incubation (6.45% ± 0.12). The error bars represent the mean ± standard deviation (n = 3).
Figures 14a-14b show the protein release kinetic behavior of blank microparticles and loaded microparticles. Figure 14a shows the cumulative release rate (%) from in-vitro blank microparticles (without PE) and loaded (PE) microparticles, respectively, as a function of the dry weight and the loaded weight of the particles. The cumulative release rates (%) after 22 days were 4.65% ± 0.11 and 4.65% ± 0.07, respectively. The error bars represent the mean ± standard deviation (n = 3). FIG. 14B shows the in vitro release difference (%) between the loaded microparticles and the blank microparticles. The first peak may represent PE release from the particle surface, while the second peak may be due to bulk corrosion.
Figure 15 shows PE delivery using gelatin microparticles. The images show the response to PE-loaded microparticles of HUVEC seeded at a density of 20,000 cells / cm 2 (D5) after 5 days of culture, as compared to HUVEC (control) where blank microparticles were seeded . The arrows represent cells in different states: this shows the shape difference. After 5 days of incubation with particles loaded with PE, some germination was present but no network formation was observed. The larger spheres are fine particles.
Figures 16a-16g illustrate the effect of continuous delivery of hPE on HUVEC. 16A shows a control in which HUVEC was cultured at 20,000 cells / cm < 2 > in angiogenic media; 16B and 16D show HUVEC (Fig. 16B) in which single immunization of hPM was performed on
Figures 17A-17F illustrate fine particle evaluation. Figures 17a-17c illustrate the three protocols evaluated: homogenization (Fig. 17a), double (2 min / 1 min) homogenization (Fig. 17b), and dual (2 min / 20 sec) homogenization FIG. 3 shows an optical microscope image of FIG. The histograms in Figures 17d-17f illustrate the size ([mu] m) distribution for particles formed in each of the three protocols (each batch is made in triplicate).
Figures 18a-18f illustrate the use of three different protocols: single (Figures 18a and 18d), 2/1 duplex (Figures 18b and 18e), and 2/20 duplex (Figures 18c and 18d) It is a scanning electron microscope (SEM) image. Figs. 18A-18C show the shape of the fine particle, and Figs. 18D-18F show the surface porosity.
Figures 19a and 19f provide a graph of loading rates (Figure 19a) for each protocol (P2: single, P3: 2/1 duplex and
Figure 20 shows an SDS page analysis of the supernatant of fine particles. The image is a gel image after staining showing the BSA loaded and hPM loaded microparticle supernatant and the relative initial content loaded during microparticle preparation.
Figure 21 shows that when pure hPM was added to the alginate matrix (top row), the sustained release of hPM from the PLGA microparticles embedded in the large matrix resulted in 7,14,21 , And endothelial cells stained with calcein AM after 28 days of culture. The bottom row shows two control groups, one with blank PLGA microparticles embedded in an alginate matrix and the second with no microparticles. HUVEC maintained the generally circular shape at all time points for both control groups.
설명Explanation
본 개시내용을 더욱 상세하게 기술하기 이전에, 본 개시내용은 기술되는 특정 실시양태로 한정되는 것이 아니며, 따라서, 이는 물론 달라질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시양태를 기술하기 위한 것이며, 제한하고자 하는 것이 아니라는 것 또한 이해하여야 한다. Before describing the present disclosure in more detail, it is to be understood that this disclosure is not limited to the particular embodiments described, and thus, of course, may vary. It is also to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only, and is not intended to be limiting.
값을 범위로 제공하는 경우, 상기 범위의 상한과 하한 사이에 있는 각 중간 값, 문맥상 달리 명확하게 명시하지 않는 한, 하한 단위의 1/10까지, 및 상기 언급된 범위에서 임의의 다른 언급된 또는 중간 값은 본 개시내용 범위에 포함된다. 상기 더 작은 범위의 상한 및 하한은 독립적으로, 언급된 범위 내에서 구체적으로 배제된 임의의 한계에 따라 더 작은 범위에 포함될 수 있고, 이 또한 본 개시내용 범위에 포함된다. 언급된 범위가 한쪽 한계 또는 양쪽 한계 모두를 포함하는 경우, 포함된 한계 중 한쪽 또는 양쪽 모두를 제외한 범위 또한 본 개시내용 범위에 포함된다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 개시내용이 속하는 기술분야의 숙련가가 보편적으로 이해하고 있는 것과 동일한 의미를 가진다. 비록 본원에 기술된 것과 유사하거나 등가인 임의의 방법 및 물질 또한 본 개시내용의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 바람직한 방법 및 물질을 이제 기술한다. Values are provided as ranges, each intermediate value between the upper and lower limits of the range, up to one tenth of the lower limit unless otherwise explicitly specified in the context, and any other stated Or intermediate values are included in the scope of the present disclosure. The upper and lower limits of the smaller ranges may independently be included in a smaller range depending on any limit specifically excluded within the stated range, and this is also included in the scope of this disclosure. Where the stated range includes both limits or both limits, ranges excluding one or both of the included limits are also included in the scope of the present disclosure. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. Although any methods and materials similar or equivalent to those described herein can also be used in the practice or testing of this disclosure, the preferred methods and materials are now described.
참조로 포함된, 본 명세서에서 인용되는 임의의 공개 문헌 및 특허는 인용된 공개 문헌과 관련된 방법 및/또는 물질을 개시하고, 기술하기 위해 본원에서 참조로 포함된다. 임의의 공개 문헌을 인용하는 것은 출원일 이전의 그의 개시 내용에 대한 것이며, 이러한 인용이, 본 개시내용은 선행 개시내용에 의해 상기 공개 문헌을 선행할 자격이 없음을 인정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 추가로, 제공된 공개일은 실제 공개일과 상이할 수 있으며, 이는 독립적으로 확인이 필요할 수 있다. Any of the published documents and patents incorporated herein by reference are incorporated herein by reference to disclose and describe methods and / or materials related to the cited publications. Any citation of an open publication is for its disclosure prior to the filing date and such citations should not be construed as an admission that the present disclosure is not entitled to precede the open publication by prior disclosure. In addition, the disclosure date provided may be different from the actual disclosure date, which may need to be independently verified.
본 개시내용을 읽을 때, 당업자에게는 자명한 바와 같이, 본원에 기술되고, 예시된 각각의 개별 실시양태들은 본 개시내용의 범주 또는 정신으로부터 벗어남 없이 수개의 다른 실시양태 중 임의의 것의 특징으로부터 쉽게 분리될 수 있거나, 또는 그와 함께 조합될 수 있는 개별 성분 및 특징을 가진다. 언급된 임의의 방법은 언급된 사건 순서대로, 또는 논리적으로 가능한 임의의 다른 순서대로 수행될 수 있다. Upon reading the present disclosure, it will be readily apparent to one skilled in the art, that each individual embodiment described and illustrated herein can be readily separated from the features of any of the several embodiments without departing from the scope or spirit of the present disclosure. Or have individual components and characteristics that can be combined therewith. Any of the methods mentioned may be performed in the order of the events mentioned, or in any other order possible logically.
본 개시내용의 실시양태는 달리 명시되지 않는 한, 당업계의 기술 범위 내에 있는 의학, 생화학, 분자 생물학, 생물학, 약리학 기술 등을 이용할 것이다. 이러한 기술은 문헌에 상세하게 설명되어 있다. Embodiments of the disclosure will employ, within the skill of the art, medical, biochemical, molecular biology, biology, pharmacology techniques, etc., unless otherwise specified. These techniques are described in detail in the literature.
명세서 및 첨부된 실시양태에서 사용되는 바, 단수 형태인 "한"("a," "an") 및 "그"라는 것은 문맥상 달리 명확하게 명시되지 않는 한, 복수 개의 지시 대상을 포함한다는 것에 주의하여야 한다. 따라서, 예를 들어, "한 세포"라고 언급한 것은 복수 개의 세포를 포함한다. 하기의 본 명세서 및 실시양태에서 언급되는 많은 용어들은 다른 의도가 명백하지 않는 한, 하기 의미를 가지는 것으로 정의되어야 한다. As used in the specification and the appended claims, the singular forms " a "and" an ", as used herein, Be careful. Thus, for example, reference to "one cell" includes multiple cells. Many terms referred to in the following specification and embodiments should be defined to have the following meanings, unless the context clearly indicates otherwise.
다양한 실시양태를 기술하기 전에, 하기 정의를 제공하며, 이는 달리 명시되지 않는 한, 사용되어야 한다. Before describing the various embodiments, the following definitions are provided and should be used unless otherwise specified.
정의Justice
개시된 주제를 기술함에 있어서, 하기 용어는 하기에 기술되는 정의에 따라서 사용될 것이다. In describing the disclosed subject matter, the following terms will be used in accordance with the definitions set forth below.
본원에서 사용되는 바, "폴리펩티드" 및 "단백질"이라는 용어는 펩티드 결합을 통해 연결된 연속 어레이 형태의 3개 이상의 아미노산으로 이루어진 아미노산 중합체를 의미한다. "폴리펩티드"라는 용어는 단백질, 단백질 단편, 단백질 유사체, 올리고펩티드 등을 포함한다. "폴리펩티드"라는 용어는 핵산에 의해 코딩되고, 재조합 기술을 통해 제조되거나 (예컨대, 조류와 같은 적합한 공급원으로부터 단리되거나), 또는 합성된 상기에 정의된 폴리펩티드를 고려한다. "폴리펩티드"라는 용어는 또한 화학적으로 변형된 아미노산 또는 표지 리간드에 공유적으로 또는 비공유적으로 연결된 아미노산을 포함하는 상기에 정의된 폴리펩티드를 추가로 고려한다. As used herein, the terms "polypeptide" and "protein" refer to an amino acid polymer consisting of three or more amino acids in the form of a continuous array connected via a peptide bond. The term "polypeptide" includes proteins, protein fragments, protein analogs, oligopeptides, and the like. The term "polypeptide" encompasses polypeptides as defined above that are encoded by nucleic acids, produced by recombinant techniques (e. G., Isolated from suitable sources such as algae), or synthesized. The term "polypeptide" further contemplates polypeptides as defined above that include amino acids covalently or noncovalently linked to chemically modified amino acids or a labeled ligand.
"폴리뉴클레오티드," "올리고뉴클레오티드," 및 "핵산 서열"이라는 용어는 본원에서 상호교환적으로 사용되고, 이는 코딩 서열(적합한 조절 또는 제어 서열의 제어하에 배치되어 있을 때, 시험관내 또는 생체내에서 전사 및 폴리펩티드로 번역되는 폴리뉴클레오티드(들) 또는 핵산 서열(들)); 제어 서열(예컨대, 번역 시작 및 정지 코돈, 프로모터 서열, 리보솜 결합 부위, 폴리아데닐화 신호, 전사 인자 결합 부위, 전사 종료 서열, 상류 및 하류 조절 도메인, 인핸서, 사일런서 등); 및 조절 서열(전사 인자(들)이 그에 결합하고, 유전자의 프로모터 활성을 양성적으로 (유도) 또는 음성적으로 (억제) 변경하는 DNA 서열)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 길이 또는 합성 기원에 대한 어떤 제한도 본원에서 기술된 용어에 의해 제안되지 않는다. The terms "polynucleotide," "oligonucleotide," and "nucleic acid sequence" are used interchangeably herein and refer to a coding sequence And polynucleotide (s) or nucleic acid sequence (s) that are translated into the polypeptide); (E.g., translation start and stop codons, promoter sequences, ribosome binding sites, polyadenylation signals, transcription factor binding sites, transcription termination sequences, upstream and downstream regulatory domains, enhancers, silencers, etc.); And a regulatory sequence (DNA sequence in which the transcription factor (s) binds thereto and which positively (induces) or negatively (represses) the promoter activity of the gene). No limitations on length or synthetic origin are suggested by the terms described herein.
본원에서 사용되는 바, "유전자" 또는 "유전자들"이라는 용어는 전체 RNA, 전체 단백질, 또는 상기 전체 RNA 또는 전체 단백질의 임의 부분을 합성하기 위한 유전 정보를 코딩하는 핵산 서열(RNA 또는 DNA, 둘 모두 포함)을 의미한다. "유전자"는 전형적으로 염색체상 특정 위치를 차지하고, 유기체 내에서 특징(들) 또는 형질(들)에 대한 유전적 지시를 포함하는 DNA 서열에 상응하는 유전적인 단위를 의미한다. "유전자 생성물"이라는 용어는 유전자에 의해 코딩되는 RNA 또는 단백질을 의미한다. As used herein, the term "gene" or "genes" refers to a nucleic acid sequence (RNA or DNA, both) encoding the entire RNA, the entire protein, or the genetic information for synthesizing any part of the whole RNA or the entire protein. All included). A "gene" typically refers to a genetic unit corresponding to a DNA sequence that occupies a specific position on a chromosome and contains a genetic indication for the feature (s) or trait (s) in the organism. The term "gene product" refers to an RNA or protein encoded by a gene.
"치료하다," "치료하는," 및 "치료"라는 용어는 유익한 또는 원하는 임상 결과를 얻기 위한 접근법이다. 구체적으로, 유익한 또는 원하는 임상 결과는 검출가능 여부와는 상관없이, 증상의 완화, 질환 정도의 감소, 질환의 안정화 (예컨대, 악화되지 않음), 질환 진행의 지연 또는 저속화, 질환 확산의 실질적인 예방, 질환 상태의 호전 또는 경감, 및 관해(부분적 또는 완전 관해)를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 추가로, "치료하다," "치료하는," 및 "치료"는 또한 질환 및/또는 질환에 기인될 수 있는 부작용의 부분적인 또는 완전한 치유라는 점에서 치료적일 수 있다. 본원에서 사용되는 바, "예방적으로 치료하다," 또는 "예방적으로 치료하는"이라는 용어는 숙주에서 질환/병태 또는 그의 하나 이상의 증상을 완전하게, 실질적으로 또는 부분적으로 예방하는 것을 의미한다. 유사하게, "병태 발병의 지연" 또한 "예방적으로 치료하는" 것에 포함될 수 있고, 병태에 잘 걸리는 환자에서 병태가 실제로 발병되기 이전에 그 시간을 연장시키는 행위를 의미한다. 의 실제 개시 전에 시간을 증가시키는 행위를 나타낸다. The terms "treat," " treating, "and" treatment "are approaches for obtaining beneficial or desired clinical results. In particular, beneficial or desired clinical results, whether detectable or not, include relief of symptoms, reduction in disease severity, stabilization (e.g., not worsening) of disease, delay or slowing of disease progression, , Improvement or alleviation of the disease state, and remission (partial or complete remission). In addition, "treating," " treating, "and" treatment "may also be therapeutic in that they are partial or complete healing of the side effects that may be caused by the disease and / or disease. As used herein, the term "prophylactically cured," or "prophylactically treated" means to completely, substantially or partially prevent a disease / condition or one or more symptoms thereof in a host. Likewise, "delayed onset of a condition" may also be included in "prophylactically treating " and refers to the act of prolonging the time prior to the actual onset of the condition in a patient suffering from the condition. Lt; RTI ID = 0.0 > before < / RTI >
"투여"란 본 개시내용의 화합물을 피험체 내로 도입하는 것을 의미하며; 이는 또한 본 개시내용의 조성물을 (예컨대, 처방에 의해) 피험체에게 제공하는 행위를 의미할 수 있다. "Administration" means introducing a compound of the disclosure into a subject; This may also mean providing the composition of the present disclosure (e. G., By prescription) to the subject.
"유기체," "피험체," 또는 "숙주"라는 용어는, 인간, 포유동물(예컨대, 고양이, 개, 말, 마우스, 래트, 돼지, 수퇘지, 암소 및 다른 소), 조류(예컨대, 닭), 및 치료를 필요로 하는 다른 살아있는 종을 비롯한, 치료를 필요로 하는 모든 살아있는 실체를 의미한다. 특히, "숙주"라는 용어는 인간을 포함한다. 본원에서 사용되는 바, "인간 숙주" 또는 "인간 피험체"라는 용어는 일반적으로 인간 숙주를 지칭하는 데 사용된다. 본 개시내용에서, "숙주"라는 용어는 전형적으로 인간 숙주를 나타내는 바, 이에 본 개시내용에서 단독으로 사용될 경우, "숙주"라는 단어는 문맥상 비인간 숙주를 명시하고자 하는 의도가 명백하게 제시되지 않는다면, 이는 인간 숙주를 의미한다. 병태(들)에 "잘 걸리는" 숙주는 상기 하나 이상의 병태의 명백한 증상을 보이지는 않지만, 유전적으로, 생리적으로, 또는 다른 방식으로 하나 이상의 상기 병태로 발전할 위험이 있는 숙주로서 정의될 수 있다. The term "organism," " subject, "or" host, "refers to humans, mammals (e.g., cats, dogs, horses, mice, rats, pigs, , And other living species in need of treatment, all of which require treatment. In particular, the term "host" includes human beings. As used herein, the term "human host" or "human subject" is generally used to refer to a human host. In this disclosure, the term " host "typically refers to a human host, and when used singly in this disclosure, the word " host" means that, unless the intent to specify non- This means human host. A host that is "well on" the condition (s) does not exhibit any obvious symptoms of the one or more conditions, but may be defined as a host that is at risk of developing into one or more of the conditions, genetically, physiologically, or otherwise.
본원에서 사용되는 바, "발현"이라는 용어는 폴리뉴클레오티드를 생산하는 구조 유전자에 이루어지는 과정을 기술한다. 발현은 전사와 번역의 조합이다. 발현은 일반적으로 폴리뉴클레오티드를 생산하는 핵산의 "발현"을 의미하지만, 이는 또한 일반적으로는 폴리뉴클레오티드의 "발현"을 의미하는 것으로도 허용되며, 이는 폴리뉴클레오티드가 상응하는 핵산의 발현을 통해 생산되는 것을 나타낸다. As used herein, the term "expression" describes a process that takes place on a structural gene that produces a polynucleotide. Expression is a combination of transcription and translation. Expression generally refers to "expression" of a nucleic acid that produces a polynucleotide, but it is also generally accepted to mean "expression" of a polynucleotide, which means that the polynucleotide is produced through the expression of the corresponding nucleic acid .
"혈관신생"은 새로운 혈관의 성장을 포함하는 생리학적 과정이다. 혈관신생은 예컨대, 성장 및 발생, 상처 치유, 배아발생 등과 같은 생물학적 과정의 중요한 부분이다. 과도한 혈관신생은 이환된 세포가 천연 혈관신생 억제제의 효과를 압도하는 비정상적인 양의 혈관신생의 성장 인자를 생산할 때에 발생할 수 있다. 혈관신생의 성장 인자와 혈관신생 억제제의 생산 사이의 불균형은 혈관의 성장 또는 억제를 부적절하게 조절할 수 있다. 혈관신생 의존적 또는 관련된 질환은 새로운 혈관이 과도하거나 불충분하게 성장할 때 일어날 수 있다. 혈관신생 관련 질환으로는 암, 전암성 조직, 종양, 심근경색, 및 뇌졸중을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 과도한 혈관신생은 암, 당뇨성 실명, 연령 관련 황반 변성, 류마티스성 관절염, 건선, 및 70가지가 넘는 다른 병태를 포함할 수 있다. 불충분한 혈관신생은 관상동맥 질환, 뇌졸중, 및 상처 치유의 지연을 포함할 수 있고, 이는 또한 본 개시에서 더욱 상세하게 논의되는 조직 공학에 있어 인자이다. "Angiogenesis" is a physiological process involving the growth of new blood vessels. Angiogenesis is an important part of biological processes such as growth and development, wound healing, embryogenesis, and the like. Excessive angiogenesis may occur when the affected cells produce abnormal amounts of angiogenic growth factors that overwhelm the effects of natural angiogenesis inhibitors. An imbalance between the angiogenic growth factor and angiostatic inhibitor production may inappropriately control the growth or inhibition of blood vessels. Angiogenesis-dependent or related diseases can occur when new blood vessels grow excessively or insufficiently. Angiogenesis-related diseases include, but are not limited to, cancer, precancerous tissue, tumor, myocardial infarction, and stroke. Excessive angiogenesis can include cancer, diabetic blindness, age related macular degeneration, rheumatoid arthritis, psoriasis, and over 70 other conditions. Insufficient angiogenesis can involve delays in coronary artery disease, stroke, and wound healing, which is also a factor in tissue engineering, which is discussed in more detail in this disclosure.
본원에서 사용되는 바, "조절하다" 및/또는 "조절 인자"라는 용어는 일반적으로 세포/유기체에서 특정 기능 및/또는 형질을 직접적으로 또는 간접적으로 촉진/활성화/유도/증가시키거나, 또는 방해/억제/감소시키는 행위를 의미한다. 일부 경우에, 조절 인자는 그의 자연 상태에 비해, 또는 일반적으로 기대되는 활성의 평균 수준에 비해 특정 활성 또는 기능을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 조절은 (예컨대, 펩티드의 발현을 상향조절 또는 하향조절하는 작용에 의해) 펩티드의 과다발현 또는 발현부족을 일으키는 것을 포함하거나, 또는 활성을 증가 및/또는 감소시키는 대상 펩티드와 직접적으로 상호작용할 수 있다. 조절은 또한 특정 생물학적 활성 또는 생물학적 현상, 예컨대, 혈관신생 또는 혈관신생과 관련된 생물학적 현상을 증가 또는 감소시키는 것을 포함한다. As used herein, the term "modulate" and / or "modulator" generally refers to a cell / organism that directly or indirectly promotes / activates / induces / increases or interferes with a particular function and / / Inhibiting / reducing activity. In some cases, the modulator may increase or decrease a particular activity or function relative to its natural state, or relative to the average level of activity generally expected. The modulation may involve causing overexpression or lack of expression of the peptide (e.g., by the action of upregulating or downregulating the expression of the peptide), or may interact directly with the subject peptide that increases and / or decreases activity . Regulation also includes increasing or decreasing a biological phenomenon associated with a particular biological activity or biological phenomenon, such as angiogenesis or angiogenesis.
본원에서 사용되는 바, "상향조절하다"라는 것은 단백질 또는 다른 유전자 생성물의 발현 및/또는 활성을 증가시키는 행위를 의미한다. "하향조절"은 단백질 또는 다른 유전자 생성물의 발현 및/또는 활성을 감소시키는 것을 의미한다.As used herein, "up-regulating" refers to the act of increasing the expression and / or activity of a protein or other gene product. "Downregulation" means reducing the expression and / or activity of a protein or other gene product.
본원에서 사용되는 바, "단리된 세포 또는 세포 집단"이라는 용어는 조직으로부터 절개되거나, 조직 배양 기술에 의해 시험관내에서 성장시킨 단리된 세포 또는 복수 개의 세포를 의미한다. "세포 또는 세포 집단"이라는 용어는 상기에 기술된 단리된 세포를 의미할 수 있거나, 또한 동물 또는 인간 조직의 생체내 세포를 의미할 수 있다. As used herein, the term "isolated cell or cell population" refers to an isolated cell or a plurality of cells that have been incised from tissue or grown in vitro by tissue culture techniques. The term "cell or cell population" may mean an isolated cell as described above, or may also refer to an in vivo cell of an animal or human tissue.
"조직"이라는 용어는 일반적으로 협력하여 생물학적 기능을 수행하고/거나, 예컨대, 유기체 내에서 기관의 전체 또는 그 일부를 형성하는 것과 같은 생물학적 목적의 역할을 하도록 조직화된 세포 집단(예컨대, 결합 조직, 내피 조직)을 의미한다. "조직"은 일반적으로 유사 세포 집단, 또는 모두 동일한 유형의 세포 집단을 포함하고, 조직은 또한 세포 집단이 대개 공통 목적의 역할을 하는 경우 1 초과의 유형으로 이루어진 세포를 포함할 수 있다.The term "tissue" generally refers to a group of cells (e.g., connective tissue, connective tissues, organs) that are orchestrated to perform biological functions in common cooperatively and / or to serve a biological purpose, such as forming all or part of an organ in an organism. Endothelial tissue). "Tissue" generally encompasses a population of pseudopods, or all of the same type of cell population, and the tissue may also include cells of more than one type when the population of cells is generally responsible for a common purpose.
본원에서 사용되는 바, "생체적합성"이라는 용어는 생물학적 물질 또는 시스템에 과도한 스트레스, 독성, 또는 부작용을 일으키지 않으면서, 살아있는 생물학적 물질 및/또는 생물계(예컨대, 세포, 세포 구성 요소, 살아있는 조직, 기관 등)과 공존할 수 있는 능력을 의미한다. As used herein, the term "biocompatibility" refers to a biological material and / or a biological system (e.g., a cell, a cellular component, a living tissue, an organ And so on).
"바이오스캐폴드"라는 용어는 살아있는 생물학적 물질(예컨대, 살아있는 세포)의 성장을 지원하는 데 충분한 구조적 안정성을 가진 임의의 생체적합성 기질(자연 유래, 또는 합성)을 의미한다. 본 개시내용의 실시양태에서, 생체적합성 스캐폴드 물질은 자연 유래 기질(예컨대, 살아있는 유기체로부터 획득되지만, 추가 프로세싱 및 처리를 받을 수 있거나; 또는 자연 공급원으로부터 유래된 물질로부터 생산), 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 세포가 제거된 인간 제정맥 스캐폴드이다. 실시양태에서, 본 개시내용의 바이오스캐폴드는 살아있는 세포의 3차원 성장을 지원하기 위해 (평면의 2차원 구조보다는) 3차원 구조를 가진다. The term "bioscaffold" refers to any biocompatible substrate (natural or synthetic) with sufficient structural stability to support the growth of living biological material (e.g., living cells). In an embodiment of the disclosure, the biocompatible scaffold material is a naturally occurring substrate (e.g., obtained from a living organism, but may be subjected to further processing and processing, or produced from a material derived from a natural source) It is not, but a human, vein scaffold with cells removed. In an embodiment, the bioscaffold of this disclosure has a three-dimensional structure (rather than a two-dimensional structure of a plane) to support three-dimensional growth of living cells.
본원에서 사용되는 바, "생분해성"이라는 용어는 자연 환경에서(예컨대, 살아있는 유기체 또는 살아있는 배양물 내에서) 시간이 경과함에 따라 용해되고, 약화되거나, 또는 다르게는 분해되고, 그의 구조 완전성을 상실하고, 그의 원래 구조 형태로 존재하기를 중단하는 물질을 의미한다. 본 개시내용의 실시양태에서, 생분해성 물질은 숙주 유기체 내에서 시간이 흐르면서 용해되고 분해된다. As used herein, the term "biodegradable" refers to a substance that dissolves, degrades, or otherwise degrades over time (e.g., in a living organism or living culture) And ceases to exist in its original form of structure. In an embodiment of the present disclosure, the biodegradable material dissolves and decomposes over time in the host organism.
본원에서 사용되는 바, "조작된"이라는 용어는 조작되는 대상이 인간에 의해 생산되고/거나, 변경된다는 것을 나타낸다. 조작된 대상은 자연 유래 물질을 포함할 수 있지만, 대상 그 자체는 인간의 개입 및 디자인에 의해 어느 방식으로든 변경된다. As used herein, the term "engineered" indicates that the object being manipulated is produced and / or altered by a human. The manipulated object may comprise a naturally occurring material, but the object itself is altered in some way by human intervention and design.
본원에서 사용되는 바, "시험 화합물"이라는 용어는 살아있는 세포 또는 유기체에 영향을 줄 수 있는 펩티드, 펩티드모방체, 소분자, 핵산 서열 또는 다른 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, "시험 화합물"은 생물학적 활성, 기능 또는 또 다른 화합물에 대한 반응에 대해 조절 효과를 갖는 것으로 의심되는 화학물질 또는 펩티드와 같은 화합물일 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용에서, "시험 화합물"은 예컨대, 혈관신생 활성을 증가시키고/거나, 혈관신생 활동을 감소시키고/거나, 상이한 혈관신생 조절 인자의 효과를 조절하는 것과 같이 혈관신생에 조절 효과를 가지는 것으로 의심되는 화합물일 수 있다. As used herein, the term "test compound" may include peptides, peptide mimetics, small molecules, nucleic acid sequences or other compounds capable of affecting living cells or organisms. In some embodiments, a "test compound" may be a compound, such as a chemical substance or a peptide, suspected of having a modulatory effect on biological activity, function, or response to another compound. For example, in the context of this disclosure, a "test compound" is a compound that modulates angiogenesis, such as increasing angiogenic activity and / or reducing angiogenic activity and / or modulating the effects of different angiogenic regulatory elements. It may be a compound suspected of having an effect.
본원에서 사용되는 바, "제거된" 또는 "실질적으로 제거된"이라는 용어는 일정량의 물질 또는 화합물이 또 다른 조성물과 분리된 것을 나타내지만, 잔류 조성물에는 모든 미량의 제거된 물질도 절대적으로 존재하지 않고, 이로써, 이로써, 제거된 물질이 완전히 검출불가능하여야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 혈액이 조성물로부터 "제거된," 또는 "실질적으로 제거된 경우라면, 이는 조성물 중 상당 비율의 혈액이 제거되었지만, 일부 혈액 또는 혈액 구성 성분은 철저한 스크리닝시에 여전히 미량으로 검출될 수 있다는 것을 나타낸다(예컨대, "실질적으로 제거된"은 조성물이 "제거된" 구성 성분을 100% 함유하지 않아야 하는 것은 아니며; 대신, 조성물 또는 물질은 "제거된" 구성 성분을 약 99% 무함유, 약 95% 무함유, 또는 약 90% 무함유, 또는 상기 제시된 임의의 비율 또는 예시적인 비율 내의 범위로 무함유일 수 있다). As used herein, the term "removed" or "substantially removed" indicates that a certain amount of a substance or compound is separated from another composition, but all traces of the removed material are also absent Thus, this does not mean that the removed material should not be completely undetectable. For example, if blood is "removed" or "substantially removed " from the composition, this will remove a significant proportion of the blood in the composition, but some blood or blood components may still be detected in trace amounts during thorough screening (E.g., "substantially removed" does not mean that the composition should not contain 100% of the "removed" component; instead, the composition or material will contain no more than about 99% of the " About 95% free, or about 90% free, or may be absent in a range of any ratio or exemplary ratio given above.
논의Argument
본 개시내용의 실시양태는 혈관신생을 유도하기 위한 방법 및 조성물, 및 혈관신생을 조절하기 위한 방법 및 조성물, 및 혈관신생을 조절하기 위한 조성물의 제조 방법을 포함한다. 본 개시내용은 또한 혈관신생 조절 인자의 확인 방법 및 혈관신생 조절 인자를 확인하기 위한 검정법을 포함한다. 본 개시내용의 실시양태는 혈관신생을 조절하기 위한 조성물을 전달하기 위한 방법 및 조성물을 추가로 포함한다. 실시양태에서, 본 개시내용은 조직 구조물에서 및/또는 자연 조직에서 시험관내 및/또는 생체내 혈관 형성을 유도하고/거나, 조절하는 데 사용될 수 있는 태반 추출물 및 조직 구조물에서 및/또는 자연 조직에서 태반 추출물을 세포에 전달하기 위한 방법 및 조성물을 포함한다. 본 개시내용은 또한 혈관신생을 조절하는 화합물을 확인하는 검정법에 사용될 수 있는 태반 추출물을 포함한다. 추가로, 본 개시내용은 혈관신생을 유도하는 생체내 또는 시험관내 세포 집단으로 추출물을 방출 조절형 방식으로 방출하기 위한 태반 추출물이 적재된 전달 비히클 조성물을 포함한다. Embodiments of the present disclosure include methods and compositions for inducing angiogenesis, and methods and compositions for modulating angiogenesis, and methods for preparing compositions for modulating angiogenesis. The disclosure also includes a method for identifying an angiogenesis modulator and a method for identifying an angiogenesis modulator. Embodiments of the disclosure further include methods and compositions for delivering a composition for modulating angiogenesis. In an embodiment, the disclosure is directed to a method of treating and / or preventing placental extracts and tissue structures that can be used to induce and / or regulate angiogenesis in vitro and / or in vivo in tissue structures and / Methods and compositions for delivering placental extract to a cell. This disclosure also includes placenta extracts that can be used in assays to identify compounds that modulate angiogenesis. Additionally, the present disclosure includes a delivery vehicle composition loaded with a placenta extract for release of the extract in a controlled release manner in vivo or in vitro cell populations inducing angiogenesis.
혈관신생은 위치 및 자극 두 가지 모두에 의존적인 복합적인 과정으로, 각 경우에 상기 과정을 조절할 수 있는 능력은 조절 분자의 복합적인 조합을 포함할 수 있다. 혈관 형성 제어는 상이한 형성 기전으로 추가로 복잡해지게 되는데, 가장 잘 이해되고 있는 두 형성 기전은 장 중첩과 발아이다. 장 중첩 기존 혈관의 내강으로 간질 세포 칼럼이 삽입되는 것을 특징으로 하며, 발아는 이전에 미세혈관이 없는 조직에서 혈관신생 자극에 대해 내피 세포가 발아하는 것을 특징으로 한다. 많은 분자가 혈관신생을 조절하는 것으로 밝혀졌으며, 이들은 좀 더 연구되어야 할 것으로 보인다. 이러한 혈관신생 유도 인자의 다양성으로 인해 혈관 발생의 연구, 약물 스크리닝 및 재생 의학 요법에 사용하기 위한 혈관신생 조절 인자를 지속적으로 연구 개발해왔다. Angiogenesis is a complex process that depends on both location and stimulation, and in each case the ability to regulate the process may involve a complex combination of regulatory molecules. Control of angiogenesis is further complicated by different mechanisms of formation, the two most well understood mechanisms being superposition and germination. The present invention is characterized by insertion of an epileptic cell column into the lumen of an existing blood vessel, wherein germination is characterized by germination of endothelial cells against angiogenic stimulation in a tissue previously free of microvessels. Many molecules have been shown to regulate angiogenesis, and these are likely to be studied further. Due to the diversity of angiogenesis inducers, angiogenesis factors for use in the study of angiogenesis, drug screening and regenerative medicine have been continuously studied and developed.
혈관신생을 연구하기 위한 종래 모델은 동물 유래된 자극인자를 이용하거나, 평가를 위해 살아있는 동물의 사용에 전적으로 의존하고 있다. 생체내 동물 연구는 인간 혈관의 형성 과정 동안에 일어나는 생체분자 경로 및 기전의 복합성을 비교하기 위한 더 정확한 모델을 제공한다. 표준 생체내 혈관신생 모델은 토끼 각막 신생 혈관화 어세이, 생체내/시험관내 병아리 융모 요막 어세이, 및 래트 장간막 창 어세이를 포함한다. 가능할 경우, 시험관내 혈관신생 모델은 복합한 생물학적 현상을 더 잘 제어하기 위해 선택된다; 그러나, 이는 대개 제한된 수의 분자 종, 예컨대, VEGF에 대한 연구를 제한한다. 더 복합적이거나 다인성 "믹스"가 충분한 혈관화를 촉진시키는 데 필요할 수 있는 경우, 상기 복잡한 케스케이드를 위한 단일 분자(또는 수개의 분자)를 이용하는 결과는 그 자체가 제한적일 수 있다. Conventional models for studying angiogenesis depend entirely on the use of animal-derived stimulants or on the use of live animals for evaluation. In vivo animal studies provide a more accurate model for comparing the complexity of biomolecular pathways and mechanisms that occur during the formation of human blood vessels. Standard in vivo angiogenesis models include rabbit corneal neovascularization assays, in vivo / in vitro chick chorioamnion assays, and rat mesenteric window assays. Where possible, in vitro angiogenesis models are selected to better control the complex biological phenomena; However, this usually limits the study on a limited number of molecular species, such as VEGF. If a more complex or multifunctional "mix" may be needed to promote sufficient vascularization, the result of using a single molecule (or several molecules) for the complex cascade may itself be limited.
시험관내 혈관신생 모델의 경우, 뮤린 유래된 기저막 매트릭스(BMM: basement membrane Matrix) 또는 '마트리겔' 어세이가 바람직한 모델이 되어 왔는데, 그 이유는 생체내 복잡도를 시험관내 모델에 야기하고, 결과가 생체내 결과와 더욱 유사한 것으로 보이기 때문이다. 그러나, 이 모델은 엔젤브레스-홀름-스웜 (EHS) 마우스 육종 세포로부터 유래되었고, 많은 수의 동물의 희생이 요구되기 때문에 임상 용도로는 적합하지 않다11. 다수의 시험관내 인간 유래 조절 인자가 혈관신생 모델을 만드는데 사용되어 왔다. 역사적으로, 이들은 단일 조절 인자(FGF, TGF-β, VEGF)를 기초로 하였고, 천연의 생체내에 존재하는 다양한 사이토카인 및 화학적 구배를 포함하지 않는다12. 동물 유래된 모델과 연관된 종간 차이13 , 14 및 인간 재조합 단백질로부터 다중 단백질 제제를 유도하는 복합성을 고려해 볼 때, 확실한 인간 유래된 접근법(생리학적 비에 근접한 비율로 다중의 단백질로 이루어진 더 복잡한 믹스를 포함)은 기계적 연구, 혈관신생 약물의 스크리닝, 및 재생 의학 요법의 임상적 전환을 증진시킬 수 있는 잠재성에 큰 영향을 줄 것이다. 추가로, 상이한 형성 기전 및 단계를 나타내는 혈관신생 과정을 조절할 수 있는 능력은 혈관화 과정에서 중요한 분자 및 분자 경로를 특성화하는 개선된 플랫폼을 제공할 것이다. For the in vivo angiogenesis model, a murine derived basement membrane matrix (BMM) or 'matrigel' assay has been the preferred model because it causes in vivo complexity in vitro models, In vivo results. However, this model is derived from Angel Bres-Holm-Swarm (EHS) mouse sarcoma cells and is not suitable for clinical use because it requires a large number of animal sacrifices 11 . Numerous in vitro human-derived regulators have been used to generate angiogenic models. Historically, they were based on a single regulatory factor (FGF, TGF-beta, VEGF) and do not involve the various cytokines and chemical gradients present in the natural in vivo 12 . Given the complexity of deriving multiprotein formulations from species differences 13 , 14 and human recombinant proteins associated with animal-derived models, a robust, human-derived approach (a more complex mix of multiple proteins at a ratio close to the physiological ratio ) Will have a significant impact on the potential for enhancing the clinical transformation of mechanical studies, screening of angiogenic drugs, and regenerative medicine therapy. In addition, the ability to regulate angiogenic processes indicative of different formation mechanisms and steps will provide an improved platform for characterizing molecular and molecular pathways critical in the vascularization process.
본 개시내용은 시험관내 및 생체내에서 혈관신생을 유도하고 조절하는 방법을 제공한다. 시험관내 및 생체내 혈관형성을 유도하는 것 이외에도, 이 모델은 미세혈관 네트워크의 성숙화 속도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 발아 및 장 중첩적 혈관신생의 선택적인 모델링을 가능하게 한다. 생체내에서 인간 태반 추출물(PE)은 투여된 콜라겐 기반의 바이오스캐폴드를 이용하여 섬유화를 제거하면서, 모세혈관 형성을 현저히 증진시키는 것으로 나타났다. The present disclosure provides methods of inducing and modulating angiogenesis in vitro and in vivo. In addition to inducing in vitro and in vivo angiogenesis, this model not only modulates the rate of maturation of the microvascular network, but also enables selective modeling of germination and intestinal superficial angiogenesis. Human placenta extract (PE) in vivo has been shown to significantly increase capillary blood vessel formation by removing fibrosis using administered collagen-based bioscaffolds.
본 개시내용은 인간 태반에서 유래된, 조정 가능한, 완전한 인간 생체분자로 이루어진 복합 세트를 이용하여 시험관내 및 생체내 혈관신생을 유도하고 조절하는 방법을 기술한다. 본 접근법은 인간 태반으로부터 단리된 활성 인간 생체분자의 복합체를 얻기 위해 지정된 분별법 및 분리 기술을 이용한다. 시험관내 혈관신생 및 생체내 형관신생을 유도하고 조절하는 것 이외에도, 본 개시내용의 방법 및 조성물은 미세혈관 네트워크 성숙화 속도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 발아 및 장 중첩적 혈관신생의 선택적인 모델링을 가능하게 한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 방법 및 화합물은 또한 중합체 및 생체외 유래된 조직 스캐폴드, 둘 모두에서 혈관신생을 유도하고 조절한다. 이들 방법은 미세혈관 네트워크 성숙화 속도를 조절할 수 있다. 생체내에서 본 개시내용의 인간 태반 추출물은 투여된 콜라겐 기반의 바이오스캐폴드를 이용하여 섬유화를 제거하면서, 모세혈관 형성을 현저히 증진시키는 것으로 나타났다. This disclosure describes a method of inducing and modulating in vitro and in vivo angiogenesis using a complex set of adjustable, fully human biomolecules derived from the human placenta. This approach utilizes the specified fractionation and separation techniques to obtain complexes of active human biomolecules isolated from the human placenta. In addition to inducing and modulating in vitro angiogenesis and in vivo angiogenesis, the methods and compositions of the present disclosure are capable of modulating the rate of microvascular network maturation as well as enabling selective modeling of germination and intestinal angiogenesis . In an embodiment, the methods and compounds of the present disclosure also induce and modulate angiogenesis in both polymeric and in vitro derived tissue scaffolds. These methods can control the rate of microvascular network maturation. In vivo, human placenta extracts of this disclosure have been shown to significantly enhance capillary blood vessel formation while removing fibrosis using administered collagen-based bioscaffolds.
혈관신생에 영향을 주는 성장 인자의 지속적인 전달 또한 조직 조작 접근법을 위해 혈관화를 촉진하는 혈관신생을 성공적으로 조절하는 데 있어 직면하게 되는 도전 과제이다. 본 개시내용은 또한 시험관내 및 생체내, 둘 모두에서 혈관신생을 조절하기 위해 본 개시내용의 조성물을 방출 조절형 방식으로 조절하기 위한 방법 및 조성물을 제공한다. Continuous delivery of growth factors that affect angiogenesis is also a challenge faced in successfully controlling angiogenesis to promote vascularization for tissue manipulation approaches. The present disclosure also provides methods and compositions for modulating the compositions of the present disclosure in a controlled-release mode to regulate angiogenesis both in vitro and in vivo.
인간 태반 추출물Human placenta extract
본 개시내용은 인간 태반 추출물(PE 또는 hPE)을 포함하는 혈관신생 유도 및/또는 조절을 위한 조성물 및 방법을 제공한다. 본 개시내용의 실시양태에서, PE는 인간 태반으로부터 샘플을 수득하고, 태반 샘플로부터 혈액을 제거하여 태반 조추출물(조 PE)을 제조하고, 조 PE를 우레아 또는 다른 단백질 가용화제와 혼합하여 추출물 중에 존재하는 단백질을 가용화하고, 조추출물로부터 잔류 고체를 제거하고; 우레아 태반 추출물 혼합물을 투석하여 혼합물로부터 상당량의 우레아를 제거하여 인간 PE를 제조함으로써 제조된다. 인간 PE는 매트릭스 유사 화합물이고, 이는 종종 본원에서 인간 태반 매트릭스(hPM)로서 지칭된다. The present disclosure provides compositions and methods for angiogenesis induction and / or modulation comprising human placenta extract (PE or hPE). In an embodiment of the present disclosure, PE is obtained from a human placenta, the placenta crude extract (crude PE) is removed by removing blood from the placenta sample, and the crude PE is mixed with urea or other protein solubilizing agent Solubilising the existing protein and removing residual solids from the crude extract; Dialysing the urea placenta extract mixture to remove significant amounts of urea from the mixture to produce human PE. Human PE is a matrix-like compound, which is often referred to herein as the human placental matrix (hPM).
실시양태에서, 인간 PE의 제조 공정은 약 -86℃ 내지 약 5℃의 온도에서 수행된다. 실시양태에서, 인간 태반 추출물은 약 4℃ 이하의 온도에서 제조된다. In an embodiment, the manufacturing process of human PE is performed at a temperature of about -86 캜 to about 5 캜. In an embodiment, the human placenta extract is prepared at a temperature of about 4 DEG C or less.
실시양태에서, 태반 샘플로부터 혈액을 제거하여 태반 조추출물을 제조하는 공정은 인간 태반 샘플을 완충제로 균질화시키는 단계, 균질화된 샘플을 원심분리하는 단계 및 혈액을 함유하는 상청액을 폐기하는 단계를 포함한다. 조 PE를 제조하기 위해 상기 공정은 실질적으로 모든 혈액이 샘플로부터 제거될 때까지(예컨대, 샘플에 혈액의 약 99%가 없는, 혈액의 약 95%가 없는, 혈액의 약 90% 등이 없다) 다회에 걸쳐(예컨대, 2, 3회 이상) 반복될 수 있다. 한 실시양태에서, 완충제는 염화나트륨 용액(NaCl)이다. In an embodiment, the process of removing blood from a placenta sample to produce a placenta crude extract comprises homogenizing the human placenta sample with a buffer, centrifuging the homogenized sample, and discarding the supernatant containing blood . To prepare crude PE, the process is substantially complete until all of the blood is removed from the sample (e.g., there is no about 99% of the blood in the sample, no about 95% of the blood, about 90% of the blood, etc.) (E.g., two, three or more times). In one embodiment, the buffer is a sodium chloride solution (NaCl).
실시양태에서, 태반 조추출물 중 단백질은 태반 조추출물을 단백질 가용화제와 혼합함으로써 가용화시킨다. 실시양태에서, 단백질 가용화제는 단백질을 영구적으로 파괴시키지 않거나, 또는 다르게는 단백질을 영구적으로 불활성인 상태로 만들지 않으면서 단백질을 가용화시킬 수 있는(예컨대, 변성시킬 수 있는) 임의의 화합물 또는 화합물 혼합물일 수 있다(예컨대, 가용화는 단백질을 가역적으로 변성시켜야 하며, 이로써, 단백질은 예컨대, 단백질 가용화제가 제거되었을 때 리폴딩될 수 있다). 실시양태에서, 단백질 가용화제는 제한하는 것은 아니지만, 우레아, 구아니딘-HCl, 또는 다른 유사 화합물일 수 있다. 실시양태에서, 단백질 가용화제는 우레아이고, 조추출물을 우레아로 균질화함으로써 조추출물을 우레아 조성물과 혼합한다. 실시양태에서, 우레아를 약 12 내지 약 36시간의 기간 동안 조추출물과 혼합한다. 실시양태에서, 우레아를 약 24시간 동안 조추출물과 혼합한다. 실시양태에서, 우레아 용액은 우레아 농도가 약 0.5 M 이상인 우레아 완충제이다. 실시양태에서, 우레아는 약 2 M 이상, 우레아는 약 4 M 이상, 최대 약 15 M 이다. 실시양태에서, 우레아 용액은 농도가 약 0.5 M 내지 약 15 M이 될 수 있다. 다른 실시양태에서, 단백질 가용화제는 농도가 약 0.5 M 내지 약 15 M인 구아니딘-HCl이다. 실시양태에서, 구아니딘-HCL은 농도가 약 6 M이다. 비록 하기에 기술된 방법 및 조성물은 가용화제로서 우레아를 이용하는 것으로 기술되기는 하지만, 다른 적합한 가용화제, 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 상기 논의된 것이 우레아를 대신할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. In an embodiment, the protein in the placenta crude extract is solubilized by mixing the placental crude extract with a protein solubilizing agent. In embodiments, the protein solubilizing agent may be any compound or mixture of compounds capable of solubilizing (e. G., Denaturing) the protein without permanently destroying the protein or otherwise rendering the protein permanently inactive. (For example, solubilization should denature the protein reversibly, whereby the protein may be refolded, for example, when the protein solubilizer is removed). In an embodiment, the protein solubilizing agent may be, but is not limited to, urea, guanidine-HCl, or other similar compounds. In an embodiment, the protein solubilizing agent is urea, and the crude extract is mixed with the urea composition by homogenizing the crude extract with urea. In an embodiment, urea is mixed with the crude extract for a period of about 12 to about 36 hours. In an embodiment, the urea is mixed with the crude extract for about 24 hours. In an embodiment, the urea solution is a urea buffer having a urea concentration of about 0.5 M or greater. In embodiments, the urea is at least about 2 M, the urea is at least about 4 M, and the maximum is about 15 M. In an embodiment, the urea solution may have a concentration of from about 0.5 M to about 15 M. [ In another embodiment, the protein solubilizing agent is guanidine-HCl at a concentration of about 0.5 M to about 15 M. In an embodiment, the guanidine-HCL has a concentration of about 6 M. Although the methods and compositions described below are described as using urea as a solubilizing agent, it should be understood that other suitable solubilizing agents such as, but not limited to, those discussed above may replace urea.
실시양태에서, 우레아, 또는 다른 단백질 가용화제와 혼합한 후, 고체는 가용화된 단백질-조 추출물 혼합물(예컨대, 우레아-조 추출물 혼합물)로부터 제거된다. 실시양태에서, 고체는 PE 혼합물을 원심분리하고, (고체를 함유하는) 펠릿을 폐기함으로써 제거된다. 본 단계는 다회에 걸쳐 반복될 수 있다. 고체를 제거한 후, PE 혼합물(예컨대, 상청액)을 투석하여 태반 추출물로부터 우레아, 또는 다른 단백질 가용화제를 제거한다. 실시양태에서, 투석액은 TBS이다. 실시양태에서, 일정 시간(예컨대, 1시간, 2시간, 3시간 등)이 경과한 후 투석액을 교환하고, 다회(예컨대, 2, 3, 4회 등)에 걸쳐 투석을 반복하여 PE로부터 실질적으로 모든 우레아를 제거한다(예컨대, 태반 추출물에는 우레아의 약 99%가 없고, 우레아의 약 95% 등이 없다). 실시양태에서, PE를 다시 원심분리하여 잔류 고체(예컨대, 중합화된 단백질 등)를 제거한다. 실시양태에서, 잔류 PE는 투명 내지 분홍색을 띠는 점성 물질이다. 본 개시내용의 태반 추출물을 제조하는 본 개시내용의 공정의 실시양태에 관한 추가의 상세한 설명은 하기 실시예에서 살펴볼 수 있다. In an embodiment, after mixing with urea, or other protein solubilizing agent, the solids are removed from the solubilized protein-crude extract mixture (e.g., urea-crude extract mixture). In an embodiment, the solids are removed by centrifuging the PE mixture and discarding the pellet (containing solids). This step can be repeated over multiple times. After removing the solids, the PE mixture (e.g., supernatant) is dialyzed to remove urea or other protein solubilizing agent from the placenta extract. In an embodiment, the dialysis fluid is TBS. In an embodiment, the dialysis fluid is exchanged after a period of time (e.g., 1 hour, 2 hours, 3 hours, etc.) has elapsed and dialysis is repeated over multiple (e.g., 2, 3, 4 times) Remove all urea (eg, placenta extract does not contain about 99% of urea, about 95% of urea, etc.). In an embodiment, the PE is centrifuged again to remove residual solids (e.g., polymerized proteins, etc.). In an embodiment, the residual PE is a viscous material that is transparent to pink. A further detailed description of embodiments of the process of this disclosure for preparing placental extracts of the present disclosure can be found in the following examples.
따라서, 본 개시내용의 실시양태는 또한 본 개시내용의 방법에 의해 제조된 PE를 포함한다. 실시양태에서, 본 개시내용은 인간 태반 샘플로부터 수득된 샘플로부터 혈액을 제거하여 조 PE를 제조하고; 태반 조추출물을 단백질 가용화제(예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 우레아, 구아니딘-HCl 등)와 혼합하여 조추출물 중의 단백질을 가용화시키고; 가용화된 단백질-PE 혼합물로부터 고형 물질을 분리하고; PE 혼합물을 투석하여 혼합물로부터 단백질 가용화제(예컨대, 우레아)를 제거하여 인간 PE를 제조함으로써 제조된 PE를 포함한다. Accordingly, embodiments of the present disclosure also include PEs produced by the methods of this disclosure. In an embodiment, the present disclosure provides a method for preparing crude PE by removing blood from a sample obtained from a human placenta sample; The placenta crude extract is mixed with a protein solubilizing agent (such as, but not limited to, urea, guanidine-HCl, and the like) to solubilize the protein in the crude extract; Separating the solid material from the solubilized protein-PE mixture; PE < / RTI > mixture by dialysis to remove the protein solubilizing agent (e. G., Urea) from the mixture to produce human PE.
따라서, 본 개시내용은 혈액 및 고형물이 실질적으로 제거되고, 태반 샘플에 존재했던 태반 단백질(일부 또는 모두)을 보유하는 인간 태반으로부터(예컨대, 인간 태반 샘플로부터) 수득된 추출물을 비롯한 인간 태반 추출물을 포함한다. 실시양태에서, 태반 단백질은 사이토카인 및 성장 인자를 포함한다. Thus, the present disclosure provides a method of treating a human placenta extract, including extracts obtained from a human placenta (e. G., From a human placenta sample) that has substantially removed blood and solids and has placental proteins (some or all) . In an embodiment, the placental protein comprises cytokines and growth factors.
본 개시내용의 PE의 분석 결과, PE는 사이토카인 및 성장 인자를 비롯한, 많은 단백질을 포함하는 것으로 밝혀졌다. 본 개시내용의 태반 추출물의 실시양태에서, 추출물은 20개 이상의 상이한 사이토카인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 최대 40개의 상이한 사이토카인을 함유한다. 다른 실시양태는 50개 이상의 사이토카인을 포함한다. 본 개시내용의 PE에 존재할 수 있는 일부 사이토카인은 하기 실시예에 열거된 것들을 포함한다. 예를 들어, 본 개시내용의 PE에 존재할 수 있는 사이토카인 중 일부는 안지오게닌, Acrp30Ag, IGFBP-1, NAP-2, 및 Fas/TNFGSF6, 및 RANTES, 및 MIF를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. As a result of the PE analysis of this disclosure, it has been found that PE contains many proteins, including cytokines and growth factors. In an embodiment of the placenta extract of the present disclosure, the extract comprises at least 20 different cytokines. In some embodiments, up to 40 different cytokines are included. Other embodiments include more than 50 cytokines. Some cytokines that may be present in the PEs of this disclosure include those enumerated in the following examples. For example, some of the cytokines that may be present in the PE of this disclosure include, but are not limited to, angiogenin, Acrp30Ag, IGFBP-1, NAP-2, and Fas / TNFGSF6, and RANTES, and MIF .
본 개시내용의 태반 추출물에 존재하는 사이토카인 및 성장 인자 및 다른 태반 화합물은 내피 세포 배양물, 조직, 조직 구조물, 조작된 바이오스캐폴드 등에서 혈관신생을 유도할 수 있다. 본 개시내용의 태반 추출물은 시험관내 및 생체내에서 혈관신생을 유도할 수 있다. 본 개시내용의 태반 추출물은 내피 세포의 성장을 자극시킬 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 인간 PE는 혈관신생을 조절할 수 있다. 혈관신생을 유도하는 데 사용되는 통상의 다른 화합물, 예컨대, BMM(단일 정제된 혈관신생 조절 인자(예컨대, 정제된 VEGF-알파 또는 SDF-1) 및 정제된 피브린을 포함하는 화합물)과 비교하여, 본 개시내용의 PE는 BMM에 비해 내피 세포의 혈관신생의 성장(예컨대, 세관 및 네트워크 형성)의 증가 및 근섬유모세포의 혈관신생형 성장(예컨대, 세관 형성)의 감소를 자극시킨다. 본 개시내용의 PE는 또한 BMM에 비해 다양한 세포주(예컨대, 줄기 세포, 평활근 세포 등)에 대해 상이한 성장 및/또는 분화 패턴을 자극시킴으로써, 이로써, 상기 세포의 성장/분화 패턴은 BMM을 이용한 성장과는 구별될 수 있다. The cytokines and growth factors and other placental compounds present in the placental extracts of this disclosure can induce angiogenesis in endothelial cell cultures, tissues, tissue structures, engineered bioscaffolds, and the like. Placenta extracts of this disclosure can induce angiogenesis in vitro and in vivo. The placenta extract of the present disclosure can stimulate the growth of endothelial cells. In an embodiment, the human PE of the present disclosure is capable of modulating angiogenesis. Compared to other conventional compounds used to induce angiogenesis, such as compounds comprising BMM (a single purified angiogenic regulator, such as purified VEGF-alpha or SDF-1) and purified fibrin, The PEs of the present disclosure stimulate an increase in the angiogenic growth of endothelial cells (e.g., tubule and network formation) and a decrease in angiogenic growth (e.g., tubulogenesis) of myofibroblasts relative to BMM. The PEs of the present disclosure also stimulate different growth and / or differentiation patterns for various cell lines (e.g., stem cells, smooth muscle cells, etc.) as compared to BMM, whereby the growth / Can be distinguished.
본 개시내용의 PE는 또한 PE 부재하에서 성장된 내피 세포와 비교하였을 때, 내피세포에서 다양한 유전자를 상향조절할 수 있다. 일부 상기 유전자로는 혈관신생 관련 유전자, 세포외 매트릭스 리모델링 유전자, 및 혈관 발생 유전자를 포함한다. 일부 혈관형성 관련 유전자로는 ANGPTL4, CXCL3, 인간 성장 인자(HGF: human growth factor), ANGPT2, PGF, TYMP, VEGFA, HIF1A, 및 FGF1을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 본 개시내용의 태반 추출물에 의해 유도될 수 있는 일부 세포외 매트릭스 리모델링 유전자로는 MMP2, MMP9, COL4A3, 및 LAMA5를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 혈관 발생 유전자로는 CDH2, HAND2, LECT1, 및 MDK를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. The PEs of this disclosure can also upregulate various genes in endothelial cells when compared to endothelial cells grown under the absence of PE. Some of these genes include angiogenesis-related genes, extracellular matrix remodeling genes, and angiogenic genes. Some angiogenesis related genes include, but are not limited to, ANGPTL4, CXCL3, human growth factor (HGF), ANGPT2, PGF, TYMP, VEGFA, HIF1A, and FGF1. Some extracellular matrix remodeling genes that can be induced by the placenta extract of this disclosure include, but are not limited to, MMP2, MMP9, COL4A3, and LAMA5. The angiogenic genes include, but are not limited to, CDH2, HAND2, LECT1, and MDK.
혈관신생 조절 방법 Methods for regulating angiogenesis
본 개시내용은 또한 본 개시내용의 인간 태반 추출물의 존재하에서 내피 세포를 성장시키는 단계를 포함하는, 세포 배양물에서 혈관신생을 유도하는 방법을 포함한다. 실시양태에서, 세포 배양물을 혈액 및 고체를 제거하기 위해 처리되고, 우레아와 혼합되고, 우레아를 제거하기 위해 투석된 인간 태반 샘플로부터 얻은 본 개시내용의 태반 추출물의 존재하에서 성장시키게 되며, 여기서, 태반 추출물은 사이토카인 및 성장 인자를 포함하는 태반 단백질을 포함한다. 실시양태에서, 내피 세포는 인간 내피 세포이다; 또 다른 실시양태에서, 세포는 인간 제정맥 내피 세포(HUVEC: human umbilical vein endothelial cell)이다. 세포 배양물에서 혈관신생을 유도하는 방법의 실시양태에서, 세포는 약 40,000개 이상의 세포/㎠의 밀도로 시딩된다. 실시양태에서, 세포는 약 80,000개 이상의 세포/㎠의 밀도로 시딩된다. 실시양태에서, 세포 배양물을 성장 배지 및 본 개시내용의 태반 추출물을 포함하는 플레이트 상에서 성장시킬 수 있다. The disclosure also includes a method of inducing angiogenesis in a cell culture comprising the step of growing endothelial cells in the presence of the human placenta extract of the present disclosure. In an embodiment, the cell cultures are treated to remove blood and solids, mixed with urea, and grown in the presence of placenta extract of the present disclosure obtained from dialyzed human placenta samples to remove urea, Placental extracts include placental proteins including cytokines and growth factors. In an embodiment, the endothelial cells are human endothelial cells; In another embodiment, the cell is a human umbilical vein endothelial cell (HUVEC). In an embodiment of the method for inducing angiogenesis in a cell culture, the cells are seeded at a density of at least about 40,000 cells / cm2. In an embodiment, the cells are seeded at a density of at least about 80,000 cells / cm2. In an embodiment, the cell culture can be grown on a plate comprising the growth medium and the placental extract of the present disclosure.
본 개시내용은 또한 본 개시내용의 인간 태반 추출물을 포함하는 조성물 중에서 생체물질을 인큐베이션시키는 단계, 및 숙주에 생체물질을 이식하는 단계를 포함하는, 생체내 생체물질의 혈관화를 유도하는 방법을 포함한다. 실시양태에서, 생체물질은 자연 유래된 물질 및/또는 세포를 포함한다. 실시양태에서, 생체물질은 인간 유래된 매트릭스 물질을 포함하는 조작된 바이오스캐폴드를 포함한다. 실시양태에서, 조작된 바이오스캐폴드는 인간 제정맥 스캐폴드를 포함한다. 실시양태에서, 인간 제정맥 스캐폴드는 세포가 제거된 것이다. 일부 실시양태에서, 생체 물질에 내피 세포, 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 인간 내피 세포(예컨대, HUVEC)가 시딩된다. 본 개시내용의 실시양태에서, 생체물질은 HUVEC가 시딩된 인간 제정맥 스캐폴드를 포함하는 조작된 스캐폴딩 물질을 포함한다. 일부 실시양태에서, HUVEC는 약 40,000개 이상의 세포/㎠ 상의 세포 밀도로 바이오스캐폴드 상에 시딩된다. 실시 양태에서, HUVEC는 약 80,000개 이상의 세포/㎠ 이상의 밀도로 시딩된다. 실시양태에서, 생체물질은 약 2시간 이상 태반 추출물 중에서 인큐베이션된다. The present disclosure also encompasses methods of inducing vascularization of a biomaterial in vivo, including incubating the biomaterial in a composition comprising human placenta extract of the present disclosure, and transplanting the biomaterial into the host do. In an embodiment, the biomaterial comprises a naturally occurring material and / or cell. In an embodiment, the biomaterial comprises a manipulated bioscaffold comprising a human derived matrix material. In an embodiment, the engineered bioscaffold comprises a human vein scaffold. In an embodiment, the human vein scaffold is one in which the cells have been removed. In some embodiments, the biomaterial is seeded with endothelial cells, such as, but not limited to, human endothelial cells (e.g., HUVEC). In an embodiment of the present disclosure, the biomaterial comprises a manipulated scaffolding material comprising a human vein scaffold seeded with HUVEC. In some embodiments, the HUVEC is seeded on the bioscaffold with a cell density above about 40,000 cells / cm2. In an embodiment, the HUVEC is seeded at a density of at least about 80,000 cells / cm2. In an embodiment, the biomaterial is incubated in the placenta extract for at least about 2 hours.
생체물질 및 조작된 Biomaterials and engineered 바이오스캐폴드의Bioscapable 혈관화Vascularization
본 개시내용은 또한 조작된 생체물질, 자연 유래된 생체물질, 및 숙주에 이식되는 다른 생체물질을 포함하나, 이에 한정되지 않는 생체물질을 혈관화하는 방법을 포함한다. 생체물질의 혈관화 이외에도, 본 개시내용의 태반 추출물로 생체물질을 처리하는 것은 또한 생체 수용성에 도움을 주며, 염증을 감소시키고, 거부 및 흉터형성을 감소시키는 등의 위해 생체내 이용을 위해 생체물질을 전처리하는데 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 태반 추출물 및 본 개시내용의 태반 추출물을 포함하는 조성물은 상기 이식의 결과를 향상시키기 위해 임의의 많은 생체물질을 "투여"하는 데 사용될 수 있다. The present disclosure also encompasses methods of vascularizing biomaterials including, but not limited to, engineered biomaterials, naturally occurring biomaterials, and other biomaterials implanted in the host. In addition to the vascularization of the biomaterial, treatment of the biomaterial with the placenta extract of the present disclosure also provides for bioavailability, reduces biomaterials for in vivo use, such as reducing inflammation, reducing rejection and scar formation, Lt; / RTI > Thus, a composition comprising a placenta extract of the present disclosure and a placenta extract of the present disclosure may be used to "administer" any of a number of biomaterials to improve the outcome of the transplant.
본 개시내용은 또한 구체적으로, 본 개시내용의 인간 태반 추출물을 포함하는 조성물 중에서 인큐베이션된 인간 유래된 기질 물질을 비롯한, 조작된 생체물질, 예컨대, 이식가능한, 조작된 바이오스캐폴드를 포함한다. 본 개시내용의 바이오스캐폴드는 포유동물, 예컨대, 인간에 이식될 수 있다. 본 개시내용의 바이오스캐폴드는 숙주에 이식하는 데 적합한 임의의 생체물질을 포함할 수 있다. 본 개시내용에서의 사용을 위한 바이오스캐폴드의 예로는 조직, 매트릭스 물질, 임의 개수의 자연 유래된 생체물질 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 실시양태에서, 바이오스캐폴드는 2D 또는 3D 바이오스캐폴드이다. 실시양태에서, 바이오스캐폴드는 인간 유래된 기질 물질을 포함한다. 실시양태에서, 바이오스캐폴드는 세포가 제거된 인간 제정맥 스캐폴드를 포함한다. 실시양태에서, 바이오스캐폴드에 세포, 제한하는 것은 아니지만, 인간 세포, 인간 내피 세포(예컨대, 인간 제정맥 내피 세포(HUVEC)), 줄기 세포, 다른 다분화능 세포 등이 시딩된다. This disclosure also specifically encompasses engineered biomaterials, including, for example, implantable, engineered bioscalves, including incubated human-derived substrate material in a composition comprising the human placenta extract of the present disclosure. The bioscapes of this disclosure can be implanted in mammals, such as humans. The bioscaffolds of this disclosure may comprise any biomaterial suitable for implantation into a host. Examples of bioscapes for use in the present disclosure include, but are not limited to, tissue, matrix material, any number of naturally occurring biomaterials, and the like. In an embodiment, the bioscapes are 2D or 3D bioscapes. In an embodiment, the bioscaffold comprises a human derived substrate material. In an embodiment, the bioscaffold comprises a human vein scaffold from which cells have been removed. In an embodiment, cells in a biocathode include, but are not limited to, human cells, human endothelial cells (e.g., human endothelial cells (HUVEC)), stem cells, other multipotent cells, and the like.
하기 실시예에 기술되는 바와 같이, 본 개시내용의 태반 추출물 중에서 인큐베이션된 본 개시내용의 바이오스캐폴드는 혈관신생 유도 화합물 BMM 또는 대조군 화합물 중에서 인큐베이션된 바이오스캐폴드보다 더 많은 혈관화(예컨대, 혈관신생) 및 더 적은 섬유화를 유도한다. 본 개시내용의 태반 추출물 중에서 인큐베이션된 바이오스캐폴드는 또한 BMM 또는 대조군 중에 인큐베이션된 바이오스캐폴드와 대조적으로, 면역 억제 및 혈관신생유발 양성 대식세포(예를 들어, CD205(M2)) 대 염증유발 양성 대식세포, 예컨대, (CD86(M1))을 더 높은 비율로 가졌다. As described in the Examples below, the biocapsule of the present disclosure incubated in the placenta extract of this disclosure contains more vascularization than the incubated bioscaffold in the angiogenesis inducing compound BMM or the control compound (e.g., angiogenesis ) And less fibrosis. Among the placenta extracts of the present disclosure, the incubated bioscaffold can also be used for immunosuppression and angiogenesis-inducing positive macrophages (e.g., CD205 (M2)) versus inflammation-inducible Macrophages such as (CD86 (M1)) at higher rates.
혈관신생 스크리닝 검정법Angiogenesis Screening Assay
본 개시내용의 태반 추출물이 세포 배양물에서 혈관신생을 유도하기 때문에, 혈관신생 조절 인자의 확인 및 스크리닝을 위한 우수한 검정법을 제공한다. 따라서, 본 개시내용은 또한 혈관신생 조절 인자를 확인하기 위한 방법 및 검정법을 포함한다. Since the placenta extract of this disclosure induces angiogenesis in cell cultures, it provides an excellent assay for identification and screening of angiogenesis factors. Accordingly, the disclosure also includes methods and assays for identifying angiogenesis regulatory factors.
실시양태에서, 본 방법은 본 개시내용의 인간 태반 추출물을 포함하는 화합물의 존재하에서 인간 내피 세포의 배양물을 배양하는 단계 및 인간 내피 세포 배양물을 시험 화합물과 접촉시키는 단계를 포함한다. 태반 추출물이 세포 배양물에서 혈관신생을 유도하기 때문에, 혈관신생이 예상한 것보다 더 적거나 많은 경우, 시험 화합물은 혈관신생 조절 인자인 것으로 확인될 수 있다. 따라서, 본 방법은 또한 배양물 중 혈관신생의 양을 측정하는 단계 및 세포 배양물 중 혈관신생 양이 시험 화합물 부재하에서 성장된 배양물 중의 혈관신생 양보다 더 많거나 더 적을 경우, 시험 화합물을 혈관신생 조절 인자로서 확인하는 단계를 포함한다. 실시양태에서, 시험 화합물 부재하에서 성장된 배양물 대비 혈관신생 양의 증가는 시험 화합물이 혈관신생을 유도한다는 것을 나타낸다. 시험 화합물 부재하에서 성장된 배양물 대비 혈관신생 양의 감소는 시험 화합물이 혈관신생을 억제한다는 것을 나타낸다. 하기 실시예에 기술되는 바와 같이, 본 개시내용의 방법에 따라 화합물 트롬보스폰딘 1(TSP-1)은 스크린을 통해 화합물이 혈관신생의 억제제인 것으로 확인되었다. 본 개시내용은 또한 본 개시내용의 인간 태반 추출물의 존재하에서 성장된 내피 세포 배양물을 포함하는, 혈관신생 조절 인자를 확인하기 위한 시험 화합물 스크리닝 검정법을 제공한다. 본 개시내용의 검정법은 혈관신생 조절 인자를 확인하는 본 개시내용의 방법과 함께 이용될 수 있다. In an embodiment, the method comprises culturing a culture of human endothelial cells in the presence of a compound comprising human placenta extract of the present disclosure, and contacting the human endothelial cell culture with the test compound. Since the placenta extract induces angiogenesis in cell cultures, if the angiogenesis is less or more than expected, the test compound may be identified as an angiogenesis modulator. Thus, the method also comprises the steps of measuring the amount of angiogenesis in the culture and, if the angiogenesis in the cell culture is more or less than the amount of angiogenesis in the culture grown in the absence of the test compound, RTI ID = 0.0 > regulatory < / RTI > In an embodiment, an increase in angiogenesis relative to the culture grown in the absence of the test compound indicates that the test compound induces angiogenesis. The decrease in angiogenesis relative to the culture grown in the absence of the test compound indicates that the test compound inhibits angiogenesis. As described in the following examples, compound thrombospondin 1 (TSP-I) according to the method of the present disclosure was found to be an inhibitor of angiogenesis through the screen. The present disclosure also provides test compound screening assays for identifying angiogenesis regulators, including endothelial cell cultures grown in the presence of human placenta extract of the present disclosure. Assays of this disclosure may be used in conjunction with the methods of this disclosure to identify angiogenesis regulatory factors.
지속적 전달 방법 및 조성물Continuous delivery methods and compositions
태반 추출물의 혈관신생 효과는 생체내에서 또는 생체물질(예컨대, 조직, 세포 배양물, 바이오스캐폴드 등)에서 장기간 동안 지속될 수 없기 때문에, 본 개시내용의 PE의 서방형 조성물 및 지속적인 방출 방법 또한 본 개시내용에서 제공된다. Since the angiogenic effect of the placenta extract can not be sustained in vivo or in a biological material (e.g., tissue, cell culture, bioscaffold, etc.) for a prolonged period of time, Are provided in the disclosure.
본 개시내용의 실시양태는 서방형/인간 PE 조성물을 제공하도록 생분해성 미세입자에 커플링된 본 개시내용의 인간 PE(hPE)를 포함하는 조성물을 포함한다. PE 적재된 생분해성 미세입자가 서방형 혈관신생 조절용 조성물을 제공한다. 따라서, 실시양태에서, 서방형 혈관신생 조절용 조성물은 인간 PE가 미세입자로부터 방출될 수 있도록 미세입자에 인간 PE가 커플링되어 있는, 본 개시내용의 인간 PE 및 생분해성 미세입자를 포함한다. 실시양태에서, 인간 PE는 인간 태반 샘플로부터 수득되고, 혈액 및 고형물이 상기 추출물로부터 실질적으로 제거되고, 여기서, 상기 추출물은 사이토카인 및 성장 인자를 비롯한, 태반 샘플 중에 존재한 단백질을 포함한다. 서방형 혈관신생 조절용 조성물에서 사용되는 인간 PE는 상기 기술된 바와 같은 인간 PE의 임의의 실시양태일 수 있다. Embodiments of the present disclosure include a composition comprising human PE (hPE) of the present disclosure coupled to biodegradable microparticles to provide a sustained / human PE composition. PE-loaded biodegradable microparticles provide a composition for controlled release angiogenesis. Thus, in an embodiment, the composition for the controlled release angiogenesis comprises human PE and biodegradable microparticles of the present disclosure in which human PE is coupled to the microparticles such that the human PE can be released from the microparticles. In an embodiment, the human PE is obtained from a human placenta sample, wherein blood and solids are substantially removed from the extract, wherein the extract comprises proteins present in a placenta sample, including cytokines and growth factors. Human PE used in the sustained release angiogenesis modulating composition may be any embodiment of human PE as described above.
실시양태에서, 인간 PE는 생체내 또는 시험관내에서 세포에의 노출시 미세입자로부터 방출된다. 실시양태에서, 생분해성 미세입자가 생체내에서 숙주에 있을 때, 또는 시험관내에서 세포 배양물 또는 세포가 시딩된 바이오스캐폴드와 접촉하고 있을 때, 생분해성 미세입자는 시간이 경과함에 따라 PE를 분해하고, 주변 세포, 조직 등으로 방출하기 시작한다. 실시양태에서, 생분해성 미세입자는 PE의 초기 버스트를 방출한 후, 지속적인 기간에 걸쳐(예컨대, 수일, 수일 등) PE를 천천히 방출한다. 미세입자의 방출 프로파일은 미세입자의 크기, 및 가교결합도를 달리함으로써 조절될 수 있다. 실시양태에서, 미세입자는 가교결합된 미세입자이고, 입자의 방출 파라미터를 변형시키기 위해 가교결합도는 조절될 수 있다. In an embodiment, the human PE is released from the microparticles upon exposure to the cell in vivo or in vitro. In embodiments, when the biodegradable microparticle is in a host in vivo, or in contact with a biocidal cell where the cell culture or cell has been seeded in vitro, the biodegradable microparticle will migrate over time to PE Decompose, and release into surrounding cells, tissues, and the like. In an embodiment, the biodegradable microparticles slowly release the PE over an extended period of time (e. G., Days, days, etc.) after releasing the initial burst of PE. The release profile of the fine particles can be controlled by varying the size of the fine particles and the degree of crosslinking. In an embodiment, the microparticles are crosslinked microparticles and the degree of cross-linking can be controlled to modify the release parameters of the particles.
실시양태에서, 생분해성 미세입자는 젤라틴으로 제조된다. 젤라틴 생분해성 미세입자의 실시양태에 관한 추가의 상세한 설명은 하기 실시예 2에서 기술된다. 실시양태에서, 생분해성 미세입자는 상이한 크기의 미세입자로 이루어진 혼합물을 포함한다. 상이한 크기의 입자가 다른 속도로 PE를 방출하는 바, 이에, 다양한 크기의 미세입자를 포함하는 것이 PE를 지속적으로 방출할 수 있을 것으로 간주된다. In an embodiment, the biodegradable microparticles are made of gelatin. A further detailed description of embodiments of gelatin biodegradable microparticles is described in Example 2 below. In an embodiment, the biodegradable microparticles comprise a mixture of microparticles of different sizes. It is believed that particles of different sizes emit PE at different rates, so that it is believed that the inclusion of fine particles of varying sizes will release PE continuously.
실시양태에서, 생분해성 미세입자는 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA) 미세입자이다. 실시양태에서, hPE는 PLGA 미세입자에 적재된다(예컨대, 그에 캡슐화된다). 실시양태에서, 본 개시내용의 hPE가 적재된 PLGA 미세입자의 평균 입자 크기는 약 10 내지 약 1,000 ㎛이다. 실시양태에서, PLGA 미세입자는 이중 균질화 단계를 포함하는 수중유 에멀젼 공정에 의해 제조된다. 실시양태에서, PLGA 미세입자는 PLGA 오일 용액을, 본 개시내용의 hPE를 포함하는 제1 수용액(W1)과 혼합하고, 제1 균질환 단계에서 PLGA 및 W1을 균질화하여 제1 에멀젼을 제거하고, 제1 에멀젼을, 물 중 용매(예컨대, 및 알콜, 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 폴리비닐 알콜)를 포함하는 제2 수용액(W2)에 첨가하여 제2 에멀젼(수중유중수 에멀젼)을 형성한 후, 상기 용매는 증발시킴으로써 제조된다. 실시양태에서, 제2 에멀젼을 균질화하는 데 제2 균질화 단계가 사용된다. 실시양태에서, 제1 균질화는 약 1 내지 약 2분 소요된다. 일부 실시양태에서, 어떤 다른 균질환 단계도 사용되지 않는다. 다른 실시양태에서, 제2 균질화 단계가 첨가된다. 실시양태에서, 제2 균질화는 약 20초 내지 약 1분 소요된다. hPE가 적재된 PLGA 미세입자를 제조하는 방법의 실시양태에 관한 추가의 상세한 설명은 하기 실시예 3에서 제공한다. 실시양태에서, 단일 균질화 단계로 제조된, hPE가 적재된 PLGA 미세입자의 크기는 직경이 약 100 내지 약 1,000 ㎛인 크기이다. 실시양태에서, 단일 균질화 단계가 약 2분 소요되는 경우, 생성된 미세입자의 크기는 직경이 약 50 내지 약 500 ㎛ 범위이고, 직경이 평균 약 260 내지 약 290 ㎛인 크기이다. 실시양태에서, 약 1 min의 제2 균질화 단계로 제조된, hPE가 적재된 PLGA 미세입자의 크기는 직경이 약 20 ㎛ 미만 내지 약 100 ㎛ 범위이고, 직경이 평균 약 36 내지 약 40 ㎛이다. 실시양태에서, 약 20 sec의 제2 균질화 단계로 제조된, hPE가 적재된 PLGA 미세입자의 크기는 20 ㎛ 미만 내지 약 200 ㎛ 범위이고, 직경이 평균 약 85 내지 약 95 ㎛이다. In an embodiment, the biodegradable microparticles are poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microparticles. In an embodiment, the hPE is loaded (e.g., encapsulated therein) in PLGA microparticles. In an embodiment, the average particle size of the hPE loaded PLGA microparticles of the present disclosure is from about 10 to about 1,000 microns. In an embodiment, the PLGA microparticles are prepared by an oil-in-water emulsion process comprising a double homogenization step. In an embodiment, PLGA microparticles are prepared by mixing a PLGA oil solution with a first aqueous solution (W1) comprising hPE of the present disclosure, homogenizing PLGA and W1 at a first microbial disease stage to remove the first emulsion, The first emulsion is added to a second aqueous solution (W2) comprising a solvent (e.g., and alcohol, such as, but not limited to, polyvinyl alcohol) in water to form a second emulsion , The solvent is prepared by evaporation. In an embodiment, a second homogenization step is used to homogenize the second emulsion. In an embodiment, the first homogenization takes about 1 to about 2 minutes. In some embodiments, no other bacterial disease stage is used. In another embodiment, a second homogenization step is added. In an embodiment, the second homogenization takes from about 20 seconds to about 1 minute. A further detailed description of embodiments of the process for preparing hPE loaded PLGA microparticles is provided in Example 3 below. In an embodiment, the size of the PLGA microparticles loaded with hPE, produced in a single homogenization step, is of a size from about 100 to about 1,000 microns in diameter. In embodiments, when a single homogenization step takes about 2 minutes, the size of the resulting microparticles ranges in size from about 50 to about 500 microns in diameter and averages from about 260 to about 290 microns in diameter. In embodiments, the size of the PLGA microparticles loaded with hPE, made with a second homogenization step of about 1 min, ranges from less than about 20 microns in diameter to about 100 microns in diameter and has an average diameter of from about 36 to about 40 microns. In embodiments, the size of the PLGA microparticles loaded with hPE, prepared in a second homogenization step of about 20 sec, is in the range of less than 20 [mu] m to about 200 [mu] m and an average diameter of about 85 to about 95 [mu] m.
본 개시내용은 또한 PE의 지속적 방출을 위해 상기 기술된 서방형 혈관신생 조절용 조성물을 사용하는 방법을 포함한다. 실시양태에서, 본 방법은 시간이 경과함에 따라 생체내 또는 시험관내에서 인간 PE를 지속적으로 방출할 수 있도록, 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 생체내 또는 시험관내에서 인간 PE를 생체물질(예컨대, 세포 배양물, 조직, 조직 구조물, 바이오스캐폴드 등)로 지속적으로 방출할 수 있도록 하는 서방형 조성물을 사용하는 것을 포함한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 방법은 세포(예컨대, 배양물 중 세포, 생체내 세포, 생체물질 중 세포 또는 조작된 생체물질과 접촉하고 있는 세포 등)를, 본 개시내용의 태반 추출물에 커플링된 생분해성 미세입자를 포함하는 상기 기술된 서방형 혈관신생 조절용 조성물과 접촉시켜, 미세입자의 세포에의 노출 이후 일정 기간 동안에 걸쳐 인간 태반 추출물이 미세입자로부터 생체물질로 방출되도록 하는 단계를 포함한다. 실시양태에서, 세포는 내피 세포, 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 인간 제정맥 내피 세포(HUVEC)이다. The present disclosure also encompasses methods of using the sustained release angiogenesis modulating compositions described above for sustained release of PE. In embodiments, so that the method can be continuously released into the human PE in vivo or in vitro over time, for example, but are not limited to, the biological material of human PE in vivo or in vitro (e. G., Cells Culture composition, culture, tissue, tissue structure, bioscaffold, etc.). In an embodiment, a method of the present disclosure is a method of coupling a cell (e. G., A cell in a culture, an in vivo cell, a cell in a biomaterial, or a cell in contact with a manipulated biomaterial, etc.) Comprising contacting the human placental extract with a sustained release angiogenesis-controlling composition comprising the biodegradable microparticles as described above, so that the human placenta extract is released from the microparticles into the biomaterial over a period of time after exposure of the microparticles to the cells . In an embodiment, the cell is an endothelial cell, such as, but not limited to, human endothelial cell (HUVEC).
실시양태에서, 서방형 혈관신생 조절용 조성물은 생체물질에 커플링된 것이다. 실시양태에서, 생체물질은 세포 배양물이다. 실시양태에서, 생체물질은 세포 배양물을 포함하는 조직 구조물 및/또는 조직 매트릭스이다. 실시양태에서, 생체물질은 알기네이트 매트릭스에 포매되어 있는 세포(예컨대, 인간 세포, 예컨대, HUVEC)를 포함하는 알기네이트 매트릭스이고, 서방형 혈관신생 조절용 조성물(예컨대, hPE가 적재된 생분해성 미세입자) 또한 알기네이트 매트릭스에 포매되어 있거나, 또는 그와 접촉하고 있다. 실시양태에서, 서방형 혈관신생 조절용 조성물에 커플링된 생체물질은 피험체에 이식되고, 생체물질의 혈관화를 유도한다. 실시양태에서, 생체물질은 인간 유래 기질 물질을 포함하는 조작된 바이오스캐폴드, 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 인간 내피 세포가 시딩된, 세포가 제거된 인간 제정맥 스캐폴드이다. 실시양태에서, 피험체는 포유동물이다; 실시양태에서, 피험체는 인간이다. 본 개시내용의 서방형 혈관신생 조절용 조성물을 이용하여 혈관신생을 유도하는 다른 변형 방법도 가능하며, 본 방법의 예시적인 실시양태는 하기 실시예에서 더욱 상세하게 기술된다. In an embodiment, the sustained release angiogenesis control composition is coupled to a biomaterial. In an embodiment, the biomaterial is a cell culture. In an embodiment, the biomaterial is a tissue construct and / or tissue matrix comprising a cell culture. In embodiments, the biomaterial is an alginate matrix comprising cells that are embedded in an alginate matrix (e. G., A human cell, such as HUVEC), and may include a composition for controlled release angiogenesis such as biodegradable microparticles loaded with hPE ) Is also embedded in, or in contact with, the alginate matrix. In an embodiment, the biomaterial coupled to the composition for the controlled release angiogenesis is implanted in the subject and induces vascularization of the biomaterial. In an embodiment, the biomaterial is a manipulated bioscaffold comprising a human-derived substrate material, for example, a human-made vein scaffold with cells removed, including, but not limited to, human endothelial cells seeded. In an embodiment, the subject is a mammal; In an embodiment, the subject is a human. Other modified methods for inducing angiogenesis using the sustained angiostatic composition of this disclosure are also possible, and exemplary embodiments of the method are described in further detail in the following examples.
항염증성 조성물 및 사용 방법Anti-inflammatory compositions and methods of use
하기 실시예에서 기술되는 바와 같이, 본 개시내용의 인간 PE 및 본 개시내용의 서방형/인간 PE 조성물이 주변 세포 및 조직에 항염증성 효과를 발휘하였다는 것 또한 밝혀졌다. 따라서, 본 개시내용의 조성물은 또한 본 개시내용의 인간 PE 또는 서방형/인간 PE 조성물을 포함하는 항염증성 조성물을 포함한다. 본 개시내용의 방법은 또한 피험체 또는 조직을 본 개시내용의 인간 PE 또는 서방형 인간/PE 조성물에 노출시킴으로써 피험체에서, 또는 피험체의 조직에서 염증을 치료하는 방법(예컨대, 감소시키는, 호전시키는, 중화시키는, 예방하는 등의 방법)을 제공한다. As described in the following examples, it has also been found that the human PE of this disclosure and the sustained release / human PE composition of this disclosure exerted an anti-inflammatory effect on the surrounding cells and tissues. Thus, the compositions of the present disclosure also include anti-inflammatory compositions comprising human PE or a sustained / human PE composition of the present disclosure. The methods of the present disclosure also include methods of treating inflammation in a subject or tissue of a subject by exposing the subject or tissue to a human PE or a sustained human / PE composition of the present disclosure (e.g., Neutralizing, preventing, etc.).
본 개시내용의 시험 및 방법에 관한 추가의 상세한 설명은 하기 실시예에서 제공된다. 하기의 구체적인 실시예는 단지 예시적인 것이며, 어느 경우에서든 개시내용의 나머지 부분을 제한하는 것이 아닌 것으로 해석되어야 한다. 추가의 노력 없이도, 당업자는 본원의 기술 내용에 기초하여 본 개시내용을 최대한으로 이용할 수 있을 것으로 본다. 본원에서 인용된 모든 공개 문헌은 그 전문이 본원에서 참조로 포함된다. Further details of the tests and methods of this disclosure are provided in the following examples. It is to be understood that the following specific embodiments are merely illustrative and are not to be construed as limiting the remainder of the disclosure in any case. Without further elaboration, it is believed that one skilled in the art can, based on the teachings herein, utilize the present disclosure to its fullest extent. All publications cited herein are incorporated herein by reference in their entirety.
본 개시내용의 실시양태, 특히, 임의의 "바람직한" 실시양태는 단지 개시내용의 원리를 명백하게 이해하기 위해 기술된 것으로서, 단지 실행 가능한 예시라는 것이 강조되어야 한다. 본 개시내용의 정신 및 원리로부터 실질적으로 벗어남 없이 상기에 기술된 본 개시내용의 실시양태(들)에 대해 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 상기의 모든 변형 및 수정은 본원에서 본 개시내용의 범주 내에 포함되고, 하기 실시양태에 의해 보호되도록 한다. It should be emphasized that the embodiments of the present disclosure, and in particular any "preferred" embodiments, are merely illustrative and are illustrative of the principles of the disclosure. Many variations and modifications may be made to the embodiment (s) of the present disclosure described above without departing substantially from the spirit and principles of the present disclosure. All such variations and modifications are included herein within the scope of this disclosure and are protected by the following embodiments.
하기 실시예는 당업계의 숙련가에게 본 방법을 수행하고, 본원에 개시된 조성물 및 화합물을 이용하는 방법에 대한 완전한 개시 및 설명을 제공하기 위해 제시되는 것이다. 수치와 관련하여(예컨대, 양, 온도 등) 정확도를 보장하기 위해 노력해 왔지만, 약간의 오차 및 편차에 대해 해명되어야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 부는 중량부이고, 온도는 섭씨 온도(℃)이고, 압력은 대기압이거나 대기압에 가까운 압력이다. 표준 온도 및 압력은 20℃ 및 1기압으로 정의된다. The following examples are presented to those skilled in the art to carry out the present methods and to provide a complete disclosure and description of how to use the compositions and compounds disclosed herein. While efforts have been made to ensure accuracy with respect to numerical values (e.g., quantity, temperature, etc.), some errors and deviations should be accounted for. Unless otherwise specified, parts are parts by weight, temperatures are in degrees Celsius (C), and pressures are atmospheric or near atmospheric. Standard temperature and pressure are defined as 20 ° C and 1 atm.
비, 농도, 양, 및 다른 수치 데이터는 본원에서 범위 형식으로 표현될 수 있다는 것에 주의하여야 한다. 이러한 범위 형식은 편의상 간결하게 하기 위해 사용되는 것이며, 따라서, 범위의 한계로서 명확하게 언급된 수치값을 포함할 뿐만 아니라, 마치 각각의 수치값 및 하위범위가 명확하게 언급된 것과 같이 상기 범위 내에 포함되어 있는 모든 개별 수치값 또는 하위범위도 포함하는 유연한 방식으로 해석되어야 함을 이해하여야 한다. 예시로서, "약 0.1% 내지 약 5%"인 농도 범위는 약 0.1 wt% 내지 약 5 wt%로 명확하게 언급된 농도를 포함할 뿐만 아니라, 명시된 범위 내의 개별 농도(예컨대, 1%, 2%, 3%, 및 4%) 및 하위범위(예컨대, 예컨대, 0.5%, 1.1%, 2.2%, 3.3%, 및 4.4%)도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 한 실시양태에서, "약"이라는 용어는 수치값의 유효 숫자에 따라 전통적인 반올림을 포함할 수 있다. It should be noted that the ratio, concentration, amount, and other numerical data may be expressed herein in a range format. It should be understood that this range format is used for the sake of brevity for convenience and thus includes not only the numerical values explicitly recited as ranges of limits but also the numerical values and sub- But should also be interpreted in a flexible manner that includes all the individual numerical values or subranges that are present. By way of example, a concentration range of "about 0.1% to about 5%" includes not only the concentrations explicitly stated from about 0.1 wt% to about 5 wt% , 3%, and 4%) and subranges (e.g., 0.5%, 1.1%, 2.2%, 3.3%, and 4.4%). In one embodiment, the term "about" may include conventional rounding depending on the significant number of numerical values.
실시예Example
이제까지는 본 개시내용의 실시양태를 일반적으로 기술하였으며, 하기 실시예는 본 개시내용의 일부 추가적인 실시양태를 기술한다. 본 개시내용의 실시양태는 하기 실시예 및 해당 본문 및 도면과 관련하여 기술되지만, 본 개시내용의 실시양태를 상기 기술 내용으로 제한하고자 하지는 않는다. 그에 반해, 본 개시내용의 실시양태의 정신 및 범위 내에 포함되는 모든 대체물, 변형 및 등가물을 포함하는 것으로 한다. Having generally described the embodiments of the present disclosure so far, the following embodiments describe some additional embodiments of the disclosure. The embodiments of the present disclosure are described with reference to the following embodiments and corresponding text and drawings, but are not intended to limit the embodiments of the present disclosure to the above description. On the contrary, it is intended to cover all alternatives, modifications and equivalents as may be included within the spirit and scope of the embodiments of the present disclosure.
실시예Example 1 One
태반 placenta 유래된Derived 추출물을 이용한 Extract 생체외In vitro 유래된Derived 바이오스캐폴드에서의In the BIOS CAFOLD 혈관신생 유도 및 조절 Induction and regulation of angiogenesis
도입Introduction
본 실시예는 복합 인간 태반 추출물(PE)을 이용한 혈관화를 유도하는 방법을 기술한다. PE는 인간 태반에서 유래되며, 2D 및 3D 시험관내 모델에서뿐 아니라, 생체조작된 조직 이식체 내의 생체내 혈관신생을 유도할 수 있다. 본 실시예는 또한 태반 추출물을 이용하여 현재 시험관내 모델에 비해 감수성이 증가된 혈관신생 억제 단백질로서 트롬보스폰딘 1을 효과적으로 스크리닝하는 것을 기술한다. 특히, 본 모델은 혈관신생의 속도 및 유형(장 중첩 대 발아)에 대한 조절을 가능하게 하고, 통상의 접근법에 비해 많은 이점 뿐만 아니라, 재생 의학 및 약학 분야에 폭넓은 적용을 제시한다. This example describes a method for inducing vascularization using a complex human placenta extract (PE). PE is derived from the human placenta and is capable of inducing in vivo angiogenesis in biologically engineered tissue graft as well as in 2D and 3D in vitro models. This example also describes the effective screening of
조직 내에서 물질 전달의 한계는 효과적인 생체물질을 제조하는 데 하나의 장애가 된다. 인간 바이오스캐폴드 내에서 세포 이동을 개선시켜 이러한 장애를 일시적으로 극복할 수 있다 하더라도, 효과적인 맥관 구조의 생성은 장기간에 걸쳐 두껍고, 세포가 조밀한 물질에 영양을 제공하는 중요한 목표가 여전히 남아 있다. 성인에서, 새로운 혈관은 궁극적으로 영양이 풍부한 혈관 네트워크를 형성하는 혈관신생의 생리학적 과정을 통해 주로 생성된다47. 본 실시예는 혈관신생이 인간 제정맥(HUV) 혈관 이식편에서 유도될 수 있으고, 장기간 영양 전달 시스템을 가져올 수 있다는 것을 증명하였다. The limitations of mass transfer within tissues are a barrier to the production of effective biomaterials. Even though this disorder can be temporarily overcome by improving cell migration within the human bioscaffold, the creation of effective vasculature remains an important goal to provide nutrition to thick, cellular dense materials over long periods of time. In the adult, the new blood vessels are primarily generated by the physiological processes of angiogenesis, which ultimately forms a nutrient-rich vascular network 47. This example demonstrates that angiogenesis can be induced in human vein (HUV) vascular grafts and can lead to a long-term nutritional delivery system.
혈관신생 조절 인자를 통하여 조작된 기관의 성공적인 혈관화 및 경색 조직의 생체내 수복은 성공적인 제생 의학 요법을 임상으로 전달하는 데 있어 주된 장애가 되어 왔다. 직접적인 세포 시딩(단일 및 공동 배양), 줄기 세포, 및 인간 유래 조절 인자/성장 인자의 조합을 포함하는 여러 가지 다양한 접근법이 혈관신생을 개시하고, 더 큰 혈관 형성을 유도하는 데 동원되었다. 지금까지, 전형적으로 비인간 동물 화합물을 이용하는 시험관내 접근법을 임상으로 전환하는 데에는 거의 성공을 거두지 못하였다. Successful vascularization of the engineered organ through an angiogenic regulator and in vivo restoration of infarct tissue has been a major obstacle to clinically delivering successful antibiotic therapy. Several different approaches have been used to initiate angiogenesis and to induce larger angiogenesis, including direct cell seeding (single and co-culture), stem cells, and a combination of human-derived regulators / growth factors. Until now, little success has been achieved in converting an in vitro approach using typically non-human animal compounds into clinical trials.
본 분야의 중요한 쟁점은 가장 일반적이고/성공적인 접근법(마트리겔 또는 기저막 매트릭스)이 엔젤브레스-홀름-스웜 마우스 육종 세포로부터 유래되고, 이로써 인간 요법에는 부적절하다는 것이다. 따라서, 시험관내 및 생체내 시스템, 둘 모두에서 혈관 형성을 활발하게 촉진하는 인간 기반 물질을 이용하는 접근법 또는 기전은 상당한 영향을 미칠 것이다. 본 실시예는 2D 및 3D 시험관내 모델에서뿐 아니라, 생체조작된 조직 이식체 내에서 혈관신생을 유도할 수 있는 인간 태반 추출물(hPE)을 제공한다. PE는 활성 인간 생체분자의 복합체이고, 본 실시예는 생체외 유래된 인간 제정맥 혈관 이식편에서 생체내 및 시험관내 혈관신생을 유도하는 것 이외에, 이 모델이 혈관신생의 속도 및 단계를 조절할 수 있다는 것을 증명한다. 본 실시예는 또한 PE가 투여된 콜라겐 기반 바이오스캐폴드를 이용하여 섬유화를 감소시키면서 모세혈관 형성을 개선시킨다는 것을 증명한다. An important issue in the field is that the most common / successful approach (Matrigel or basement membrane matrix) is derived from Angel Bres-Holm-Swarmsome sarcoma cells and is thus inappropriate for human therapy. Thus, an approach or mechanism using human-based materials that actively promote angiogenesis in both in vitro and in vivo systems will have a significant impact. This example provides a human placenta extract (hPE) that is capable of inducing angiogenesis in a biologically engineered tissue graft, as well as in 2D and 3D in vitro models. PE is a complex of active human biomolecules and in addition to inducing in vivo and in vivo angiogenesis in human IV vein grafts derived from ex vivo, this model can be used to control the rate and stage of angiogenesis . This example also demonstrates that using PE-administered collagen-based bioscalves improves capillary angiogenesis while reducing fibrosis.
방법Way
태반 추출물 유도. 만삭 태반을 UF 헬쓰 쉔즈 하스피탈(UF Health Shands Hospital: 미국 플로리다주 게인즈빌)에서 출산 12시간 이내에 수집하였다. 제대 및 태아막을 제거하고, 태반을 2 cm 큐브로 절개하여 냉동하였다. 1℃/min의 속도로 -86℃까지 점진적으로 냉동시키고 12시간 후에, 태반 큐브를 4℃로 유지되는 냉각실로 옮겨 나머지 과정을 완료하였다. 4℃에서, 100 그램의 조직을 150 mL 냉 3.4 M NaCl 완충제(1 L 증류수 중 198.5 g NaCl, 12.5 ml 2 M 트리스, 1.5 g EDTA, 및 0.25 g NEM)과 혼합하였다. NaCl 완충제/조직 혼합물을 티슈텍 호모게나이저(Tissuetek Homogenizer)를 이용하여 3200 RPM으로 페이스트로 균질화한 후, 7000 RPM으로 15분 동안 원심분리하여 상청액으로부터 분리하였다. 상기 NaCl 세척 공정을 추가 2회 반복하고, 매회 상청액을 폐기하여 혈액을 제거하였다. Placenta extract induction . The term placenta was collected from UF Health Shands Hospital (Gainesville, FL) within 12 hours of delivery. The umbilical cord and fetal membranes were removed and the placenta was incised into 2 cm cube and frozen. After gradual freezing to -86 ° C at a rate of 1 ° C / min and after 12 hours, the placenta cube was transferred to a cooling chamber maintained at 4 ° C to complete the rest of the procedure. At 4 DEG C, 100 grams of tissue was mixed with 150 mL cold 3.4 M NaCl buffer (198.5 g NaCl in 1 L distilled water, 12.5 ml 2 M Tris, 1.5 g EDTA, and 0.25 g NEM). The NaCl buffer / tissue mixture was homogenized using a TissueTek Homogenizer at 3200 RPM and centrifuged at 7000 RPM for 15 minutes to separate from the supernatant. The above NaCl washing step was repeated two more times, and the supernatant was discarded every time to remove blood.
이어서, 펠릿을 100 mL의 4 M 우레아 완충제(1 L 증류수 중 240 g 우레아, 6 g 염기, 및 9 g NaCl)에서 균질화하고, 자석 교반 플레이트에서 24시간 동안 교반한 후, 14,000 RPM으로 20분간 원심분리하였다(소발 RC6+ 센트리퓨즈(Sorvall RC6+ Centrifuge), 써모 사이언티픽(Thermo Scientific: 미국 노스캐롤라이나주). 상청액을 제거하고, 멸균을 위한 2.5 ml 클로로포름 및 1 L의 TBS(1 L 증류수 중 6 g 트리스 염기 및 9 g NaCl) 중 8000 MW 투석관(스펙트럼 라보라토리즈, 인크.(Spectrum Laboratories, Inc.; 미국 캘리포니아주)을 이용하여 투석하였다. 완충제를 2시간 간격으로 신선한 TBS로 4회 이상 교체하였다. 최종적으로, 투석관의 내용물을 3000 RPM으로 15분간 원심분리(알레그라 X-12R 센트리퓨즈(Allegra X-12R Centrifuge), 베크만 쿨터, 인크.(Beckman Coulter, Inc.: 미국 캘리포니아주))하여 중합된 단백질을 제거하고, 상청액(분홍색 점성 용해액)을 수집하고, 사용할 때까지 -86℃에서 보관하였다. The pellet was then homogenized in 100 mL of 4 M urea buffer (240 g urea in 1 L distilled water, 6 g base, and 9 g NaCl), stirred on a magnetic stir plate for 24 hours, centrifuged at 14,000 RPM for 20 minutes The supernatant was removed and 2.5 ml of chloroform for sterilization and 1 L of TBS (6 g of 1 L distilled water in distilled water) was added to the reaction mixture, and the supernatant was removed (Sorvall RC6 + Centrifuge, Thermo Scientific, NC, USA) (Spectrum Laboratories, Inc., Calif., USA) in an 8000 MW dialysis tube (base and 9 g NaCl) .The buffer was replaced with fresh TBS more than 4 times at 2 hour intervals Finally, the contents of the dialysis tube were polymerized by centrifugation at 3000 RPM for 15 minutes (Allegra X-12R Centrifuge, Beckman Coulter, Inc, California, USA) Protein , And collecting the supernatant (pink viscous lysate) was stored at -86 ℃ until use.
생체분자 조성물 분석. 레이바이오테크, 인크.(Ray Biotech, Inc)로부터의 샌드위치 면역검정법 어레이(휴먼 사이토카인 안티바디 어레이 C 시리즈 1000(Human Cytokine Antibody Array C Series 1000, Inc: 미국 조지아주 GA, USA를 이용하여 상대적인 사이토카인 수준을 측정하였다. 화학발광은 포토/애널리스트 루미나리fx 워크스테이션(Foto/Analyst Luminaryfx Workstation)(포토다인 인코포레이티드(Fotodyne Incorporated: 미국 위스콘신주))을 이용하여 검출하고, 신호 강도는 토탈랩(TotalLab) 100 소프트웨어(넌리니어 다이나믹스 리미티드(Nonlinear Dynamics, Ltd: 영국))를 이용하여 측정하였다. 기저막 생체분자의 상대 존재비는 오비트랩 벨로스 프로(Orbitrap Velos Pro)(써모피셔(ThermoFisher: 미국 매사추세츠주 월섬))에 접속된 워터스 나노어퀴티 HPEC(NanoAcquity HPEC)(워터스(Waters: 미국 매사추세츠주 밀포드)) 시스템이 구비된 나노 LC/MS/MS를 이용하는 MS바이오웍스(MSBioworks)(미국 미시간주 앤 아버)로 수행하였다. 단백질은 마스코트(Mascot) 데이터베이스 검색 엔진(미국 매사추세츠주 보스톤)을 이용하여 1차 서열 데이터 베이스로부터 확인하였다. Biomolecular composition analysis. A sandwich immunoassay array (Human Cytokine Antibody Array C Series 1000, manufactured by Ray Biotech, Inc., USA) was used to construct a sandwich immunoassay array (Human Cytokine Antibody Array C Series 1000, The chemiluminescence was detected using a Foto / Analyst Luminaryfx Workstation (Fotodyne Incorporated, Wisconsin, USA) and signal intensity was measured using a total The relative abundance ratios of basement membrane biomolecules were measured using the Orbitrap Velos Pro (ThermoFisher, Mass., USA) using
hPL 유도성 혈관신생의 네트워크로부터의 세포의 RT- PCR 분석. 상대적인 혈관신생의 유전자 발현은 384 웰의 RT2 휴먼 안지오제네시스 RT2 프로파일러 PCR 어레이(RT2 Human Angiogenesis RT2 Profiler PCR Arrays)(PAHS-024A: 미국 캘리포니아주 퀴아젠)를 이용하여 측정하였다. EC를 아큐타아제(Accutase)(이노베이티브 셀 테크놀러지즈(Innovative Cell Technologies: 미국 캘리포니아주 샌디에고))를 이용하여 배양 플레이트로부터 떼어내고, 100 ㎕의 RNA레이터(RNAlater)에 즉시 보관하였다. RNA를 RN이지 미니 키트(RNeasy Mini Kit)(퀴아젠: 미국 캘리포니아주)를 이용하여 추출하고, 게놈 DNA를 RN아제-프리 DN아제 키트(RNase-Free DNase kit)(퀴아젠: 미국 캘리포니아주)를 이용하여 분해하였다. 정제된 RNA를 42℃에서 15분간 인큐베이션시킨 후, 이어서, 반응을 정지시키기 위해 95℃에서 5분간 인큐베이션시키는 RT2퍼스트 스트랜드 키트(RT2First Strand Kit)(SA 바이오사이언시스(SA Biosciences: 미국 텍사스주))를 이용하여 cDNA로 역전사시켰다. 이어서, cDNA를 RT2 SYBR 그린 마스터믹스(RT SYBR Green Mastermix)(SA 바이오사이언시스: 미국 텍사스주)와 혼합하고 384 웰 휴먼 안지오제네시스 PCR 어레이스(Human Angiogenesis PCR Arrays)에 적재하였다. 바이오 래드(Bio Rad) CFX384 리얼-타임 시스템(Real-Time System)(바이오 래드: 미국 캘리포니아주)을 이용하여 적재된 어레이 플레이트를 95℃에서 10 min 동안 변성화 사이클, 60℃에서 30 sec 어닐링/신장 사이클을 40회 거치고, 최종적으로 초당 ℃인 속도로 60℃에서 95℃로 램핑하여 용융 곡선을 얻었다. 데이터를 ΔΔCt 방법 및 RT2 프로파일러 PCR 어레이 데이터 애널리시스 템플리트(RT2 Profiler PCR Array Data Analysis Template) v4.0 소프트웨어 패키지(퀴아젠: 미국 캘리포니아주)를 이용하여 분석하였다. RT- PCR analysis of cells from the network of hPL- induced angiogenesis . Relative angiogenesis gene expression was measured using a 384 well RT 2 Human Angio Genesis RT 2 Profiler PCR Array (RT 2 Human Angiogenesis RT 2 Profiler PCR Arrays) (PAHS-024A, Quijagen, CA). EC was removed from the culture plate using Accutase (Innovative Cell Technologies, San Diego, Calif., USA) and immediately stored in 100 [mu] l of RNA Later (RNA later ). RNA was extracted using an RNeasy Mini Kit (Qiagen: California, USA), and genomic DNA was extracted with an RNase-Free DNase kit (Qiagen: Calif., USA) . After the purified RNA was at 42 ℃ incubated for 15 minutes, then, RT 2 first-strand kit of from 95 ℃ incubated for 5 minutes to stop the reaction (RT 2 First Strand Kit) ( SA Bio Cyan System (SA Biosciences: Texas ) Was used to reverse-transcribe the cDNA. The cDNA was then mixed with RT 2 SYBR Green Mastermix (SA Biosciences, TX, USA) and loaded in a 384-well Human Angiogenesis PCR Arrays. Stacked array plates using a Bio Rad CFX384 Real-Time System (BioRad, Calif., USA) were incubated at 95 ° C for 10 min, denaturation cycle, 60 ° C for 30 sec annealing / The elongation cycle was run 40 times and finally ramped from 60 占 폚 to 95 占 폚 at a rate of 占 폚 per second to obtain a melting curve. The data ΔΔC t method and RT 2 Profiler PCR Arrays data aeneolrisiseu template (RT 2 Profiler PCR Array Data Analysis Template) v4.0 software package, was analyzed by (Qiagen, California, USA).
인간 제정맥 내피 세포 단리 및 근섬유모세포 세포 배양. 내피 세포는 포스페이트 완충처리된 염수 중의 소 I형 콜라게나제 1 mg/ml 용액(기브코(Gibco), 인비트로겐(Invitrogen: 미국 뉴욕주))을 이용하여 혈관 벽으로부터 떼어낸 인간 제정맥(UF 헬쓰 쉔즈 하스피탈(미국 플로리다주 게인즈빌)로부터 수지)에서부터 얻었다. 1차 유래된 인간 제정맥 내피 세포(HUVEC)는 모든 실험을 위해 1 내지 3회 계대접종물을 사용하였다. 증식을 위해, 세포를 완전 바스큐라이프 베이살 메디아(VascuLife Basal media)(바스큐라이프 VEGF 미디움 컴플리트 키트(VascuLife VEGF Medium Complete Kit), 라이프라인(Lifeline: 미국 메릴랜드주))를 이용하여 배양하였다. 혈관신생 실험을 위해, 내피 세포 배지는 500 mL에 25 ml의 글루타민, 0.5 ml의 하이드로코르티손, 0.5 ml의 아스코르브산, 10 ml의 FBS, 및 1.25 ㎕ bFGF를 포함하는 바스큐라이프 베이살 메디아(바스큐라이프 VEGF 미디움 컴플리트 키트, 라이프라인(미국 메릴랜드주))를 이용하여 제조하였다. 인간 근섬유 모세포(CRL 2854)는 5 내지 10회 계대접종물로 사용하였으며(ATCC, 미국 버지니아주 마나사스), 10% FBS 보충된 낮은 글루코스 DMEM을 사용하여 배양하였다. Human intravenous endothelial cell isolation and myxoblast cell culture . Endothelial cells were obtained from human vein (UF), which was detached from the vessel wall using a 1 mg / ml solution of small type I collagenase in phosphate buffered saline (Gibco, Invitrogen (New York, USA) Resins from Heath Schoenzhafthal (Gainesville, Fla.)). Human primary intravenous endothelial cells (HUVECs) derived from primary were used one to three subcultures for all experiments. For propagation, the cells were cultured using the complete VascuLife Basal media (VascuLife VEGF Medium Complete Kit, Lifeline, Maryland, USA). For angiogenesis experiments, the endothelial cell culture medium was supplemented with 500 mL of a solution containing 25 mL of glutamine, 0.5 mL of hydrocortisone, 0.5 mL of ascorbic acid, 10 mL of FBS, and 1.25 L of bFGF, Life Technologies, Maryland) using a Q-Life VEGF Medium Complete Kit. Human myofibroblast (CRL 2854) was used as a 5- to 10-fold subculture (ATCC, Manassas, Va.) And cultured in low glucose DMEM supplemented with 10% FBS.
태반 추출물 유래된 혈관신생 어세이의 제조. 달리 언급하지 않는 한, 32 ㎕ 태반 추출물을 해동시키고, 96 웰 플레이트의 각 웰에 피펫팅하였다. 회전형 진탕기를 이용하여 1분 동안 30 RPM으로 추출물을 각 웰의 바닥 위에 고르게 코팅하였다. 이어서, 코팅된 플레이트를 37℃에서 30분 동안 인큐베이션시켰다. 이어서, HUVEC을 20,000개의 세포/㎠, 40,000개의 세포/㎠, 또는 80,000개의 세포/㎠로 직접 피펫팅하여 플레이팅하였다. 1일, 3일, 및 5일을 포함하여 여러 시점을 각 농도에서 조사하였다. 트롬보스폰딘 1을 내피 세포 배지에 희석된 최종 농도 0, 5, 10, 20, 및 35 ㎍/㎕를 이용하여 혈관신생 억제 약물로서 시험하였다. Preparation of Placenta Extract - Derived Angiogenesis Assay . Unless otherwise noted, the 32 [mu] l placental extract was thawed and pipetted into each well of a 96 well plate. The extract was evenly coated on the bottom of each well at 30 RPM for 1 minute using a rotary shaker. The coated plates were then incubated at 37 [deg.] C for 30 minutes. The HUVEC was then plated by direct pipetting at 20,000 cells / cm2, 40,000 cells / cm2, or 80,000 cells / cm2. Several times, including
혈관신생 네트워크의 형태학적 특성화. 내피 세포 배양 배지를 2 ㎍/mL 농도의 칼세인 AM(인비트로겐-라이프 테크놀로지즈(Invitrogen-Life Technologies: 미국 뉴욕주))으로 염색한 후 네트워크 형성을 분석하였다. 암실에서, 염색된 세포를 37℃, 5% CO2에서 30분 동안 인큐베이션시킨 후, 이어서, 자이스 악시오버트 200 인버티드 플루오레센스 마이크로스코프(Zeiss Axiovert 200 Inverted Fluorescence Microscope)(자이스(Zeiss: 미국 뉴욕주 쏜우드))를 사용하여 영상을 촬영하였다. 이미지J(ImageJ) 1.45s(NIH: 미국 메릴랜드주 베세즈다)를 이용하여 이미지를 분석하여 세관 길이, 세관 너비, 분기점, 및 다른 메쉬워크 특성화를 측정하였다. 분기점을 분지가 만나거나, 세관의 발아가 이루어지는 모든 마디가 있는 위치로서 수동 지정하고, 세관 길이를 분기점에서부터 연결된 분기점까지의 곡선 길이를 측정하여 평가하였다. 세관 너비는 세관당 다른 세 구역, 시작과 끝으로부터 각각 10 ㎛씩인 두 구역 및 곡선 길이의 중앙부의 한 구역에서 측정하였다. 도달 면적(%)은 이미지J 함수 "binary>>convert to mask"를 이용하여 영상을 프로세싱한 후, "평균"을 측정함으로써 측정하였다. TSP-1 실험에서, 최종 값은 투여하지 않은 샘플에 대해 정규화하였고, 픽셀 값의 전체 계수에 상대적으로 "1" 값의 비율로서 계산하고 "도달 면적(%)"으로 제시하였다. Morphological characterization of angiogenic networks. The endothelial cell culture medium was stained with Calgain AM (Invitrogen-Life Technologies, New York, USA) at a concentration of 2 μg / mL and the network formation was analyzed. In the dark room, the stained cells were incubated for 30 min at 37 ° C, 5% CO 2 and then incubated with a
형태의 시차 주사 현미경 검사법 분석을 위해, 유리 슬라이드 사에서 성장시킨 미세혈관 네트워크를 2.5% 글루타르알데히드에 고정시키고, PBS 중에서 세척하고, 1% 사산화오스뮴 용액에 고정시키고, 25%, 50%, 75%, 85%, 95%, 및 3x100% 에탄올 용액 중에서 점진적으로 탈수시켰다. 이어서, 샘플을 임계점에서 건조시키고, 금/팔라듐으로 코팅시키고, 히타치 S-4000 FE-SEM(Hitachi S-4000 FE-SEM)을 이용하여 영상화하였다. For the analysis of differential scanning microscopy of the form, microvessel networks grown on glass slide were fixed in 2.5% glutaraldehyde, washed in PBS, fixed in 1% osmium tetroxide solution, 25%, 50% 75%, 85%, 95%, and 3x100% ethanol. The sample was then dried at the critical point, coated with gold / palladium, and imaged using a Hitachi S-4000 FE-SEM (Hitachi S-4000 FE-SEM).
인간 제정맥 스캐폴드 유도 및 태반 추출물 인큐베이션. 태반을 UF 헬쓰 쉔즈 하스피탈플로리다(미국 플로리다주 게인즈빌)로부터 수집하고, 앞서 기술된 바와 같은 자동화 방법을 이용하여 HUV를 절개하였다.32 절개된 HUV 샘플을 용매/조직 질량 20:1(w:v)로 1% SDS(써모 사이언티픽, 미국 일리노이주 로크포드) 용액 중에서 세포를 제거하였다. 샘플을 회전형 진탕기 플레이트 상에서 100 RPM으로 24시간 동안 세포를 제거하고, 이어서, PBS로 세척한 후, 37℃에서 밤새도록 PBS 중의 70 U/mL DN아제 I 용액(시그마-알드리치(Sigma-Aldrich: 미국 미주리주 세인트 루이스)) 중에서 인큐베이션시켰다. 샘플을 최종적으로 0.2% 과산화아세트산/4% 에탄올(시그마-알드리치: 미국 미주리주 세인트 루이스) 용액을 이용하여 2시간 동안 멸균시키고, 마지막으로 PBS를 사용하여 pH 평형을 맞추었다(7.4). 세포 제거 후에, 스캐폴드를 1.5 cm x 1.5 cm x 0.075 cm 시트로 절단하고, -85℃로 미리 냉동시킨 후, 이어서, 밀락(Millrock) 벤치 탑 매니폴드 냉동 건조기(미국 뉴욕주 킹스턴)를 이용하여 10 mT 진공하에 -85℃에서 24시간 동안 동결 건조시켰다. 세포 시딩 직전에, 스캐폴드를 2시간 동안 hPE, 마트리겔, 또는 PBS(대조군)에 침지시키고, 시딩하였다. Human intravenous scaffold induction and placenta extract incubation . The placenta was collected from UF HealthShangs Hasselfalter (Gainesville, Fla., USA) and the HUV was incised using an automated method as described previously. 32 incised HUV samples were removed in 1% SDS (Thermo Scientific, Rockford, IL, USA) with a solvent / tissue mass of 20: 1 (w: v). The samples were removed on a rotary shaker plate at 100 RPM for 24 hours and then washed with PBS and incubated overnight at 37 ° C with 70 U / mL DNase I solution (Sigma-Aldrich, Sigma-Aldrich, : St. Louis, Missouri, USA). Samples were finally sterilized with 0.2% peracetic acid / 4% ethanol (Sigma-Aldrich, St. Louis, Mo.) solution for 2 hours and finally pH equilibrated with PBS (7.4). After removal of the cells, the scaffold was cut into 1.5 cm x 1.5 cm x 0.075 cm sheets and pre-frozen at -85 deg. C, followed by centrifugation using a Millrock benchtop manifold freeze dryer (Kingston, NY, USA) And lyophilized at -85 캜 for 24 hours under 10 mT vacuum. Immediately prior to cell seeding, the scaffold was soaked in hPE, Matrigel, or PBS (control) for 2 hours and seeded.
동물 이식 재혈관화 연구. 수컷 스프라그-돌리(Male Sprague-Dawley) 래트(6개월령, 200 g)을 찰스 리버 라보라토리즈(Charles River Laboratories)(미국 매사추세츠주 윌밍턴)로부터 구입하였고, 모든 절차는 플로리다 대학(University of Florida) IACUC(UF#201207728)에 의해 허가받았다. 생물학적 후드에서, 최종 멸균된 HUV 스캐폴드를 5 mL의 hPE, 마트리겔, 또는 PBS(대조군)에서 각각 2시간 동안 인큐베이션시켰다. 이소플루란 흡입을 이용해 동물을 마취시키고, 가위로 무딘 방식의 제조에 의해 등 좌측 및 우측에 피하 주머니를 만들었다. 한 스캐폴드를 각 피하 주머니에 삽입하고, 피부를 4-0 봉합사(코비덴(Coviden: 미국 매사추세츠주 맨스필드)))를 이용하여 봉합하였다. 이식 5일 후, 동물을 안락사시키고, 분석을 위해 샘플을 제거하였다. Studies on vascularization of animal grafts . Male Sprague-Dawley rats (6 months, 200 g) were purchased from Charles River Laboratories (Wilmington, Mass., USA) and all procedures were performed at the University of Florida ) IACUC (UF # 201207728). In the biological hood, the final sterilized HUV scaffold was incubated in 5 mL of hPE, Matrigel, or PBS (control) for 2 hours each. Animals were anesthetized with isoflurane inhalation, and subcutaneous pouches were made in the dorsal and right side by dulling with scissors. A scaffold was inserted into each subcutaneous pocket and the skin was sutured using a 4-0 suture (Coviden, Mansfield, Mass., USA). Five days after transplantation, animals were euthanized and samples were removed for analysis.
모세혈관 네트워크 형성을 분석하기 위해, 동물로부터 제거 후 즉시, 섬유화 캡슐을 메스로 절개하고, HUV 샘플을 유리 슬라이드 위에 놓았다. 악시오캠(Axiocam) HRm 디지털 카메라(자이스: 독일 오버코헨)가 장착된 이미저(Imager) M2 광학 현미경(자이스: 독일 오버코헨)을 이용하여 반투명 스캐폴드 시트의 하향식 영상을 촬영하였다. 세포 이동 및 스캐폴드 리모델링을 정량화하기 위하여, 조직 샘플을 Neg-50 냉동 절편 매질에 표매시키고, 7 ㎛ 절편(마이크로 HM550(Microm HM550) 크라이오스탯, 써모 사이언티픽: 미국 매사추세츠주 월섬)으로 절단하고, 표준 헤마톡실린 및 에오신(H&E) 염색(리차드-알란 사이언티픽(Richard-Alan Scientific: 미국 미시간주 칼라마주))을 이용하여 염색하였다. To analyze the capillary network formation, immediately after removal from the animal, the fibro-capsules were incised with a scalpel and the HUV samples were placed on a glass slide. A top-down image of a translucent scaffold sheet was imaged using an Imager M2 optical microscope (Zeiss: Ober-Cohen, Germany) equipped with an Axiocam HRm digital camera (Zeiss, To quantify cell migration and scaffold remodeling, tissue samples were mounted on Neg-50 frozen section media and cut into 7 쨉 m sections (Microm HM550 cryostat, Thermosynthetic: Waltham, Mass., USA) , Standard hematoxylin and eosin (H & E) staining (Richard-Alan Scientific, Kalamazoo, MI).
통계. 결과는 평균 ± 표준 편차로 기록한다. 선형 회귀는 SPSS(IBM: 미국 뉴욕주 소머스)를 이용하여 수행하였다. Rt-PCR 데이터는 RT2 프로파일러 PCR 어레이 데이터 애널리시스 소프트웨어 v3.2(SA바이오사이언시스(SABiosciences: 미국 캘리포니아주 발렌시아))를 이용하여 분석하였다. Statistics . Results are reported as mean ± standard deviation. Linear regression was performed using SPSS (IBM: Somers, NY). Rt-PCR data is RT 2 Profiler PCR Arrays data aeneolrisiseu v3.2 software (Bio SA Cyan System (SABiosciences: Valencia, California)) were analyzed by.
관류 생물반응기 배양 및 HUV 바이오스캐폴드에서 혈관신생 유도. 세포가 시딩된 관상 구조물을 이중 관류 생물반응기(도 7)에서 5일 동안 60 펄스/min으로 내강 유속 4 mL/min으로 배양하였다. 혈관 벽에 전단 응력은 배지 흐름이 정상 상태이고, 층류 및 혈관은 비탄력적이고, 원통형이며, 일직선이라는 가정하, 하겐-포아즈(Haagen Poisseuille) 방정식을 이용하여 계산하였다:134 Perfusion bioreactor culture and HUV BIOS caching induced angiogenesis in the fold. Cell-seeded tubular structures were cultured in a dual perfusion bioreactor (FIG. 7) at a flow rate of 4 mL / min at a rate of 60 pulses / min for 5 days. The shear stress on the vessel wall was calculated using the Haagen Poisseuille equation, assuming that the medium flow was steady and the laminar flow and vessels were inelastic, cylindrical, and straight: 134
여기서, Q는 평균 부피 유속이고, μ는 37℃에서의 물의 유동성 점도(0.000692 kg/(m*s))이다.134 전단 응력은 각 펄스 동안 0 다인/㎠ 내지 0.04 다인/㎠ 주기로 사이클링하였다. 환경은 37℃ 및 5% CO2의 표준 세포 배양 조건하에 유지시켰다. 시스템 내의 압력은 내강 밖과 내강 흐름 순환 두 가지 모두에서 무시할 수준(<2 mmHg)으로 유지되어 스캐폴드를 가로지르는 압력 구배는 존재하지 않았다. 생물반응기 내에서 배양 배지는 2일마다 한번씩 보충하였다. 관류 배양 5일 후, 10 cm 길이의 관상 스캐폴드를 조직학적 분석을 위해 링렛(ringlet)로 절개하였다. Where Q is the average volume flow rate, and μ is the fluid viscosity of water at 37 占 폚 (0.000692 kg / (m * s)). The 134 shear stress was cycled from 0 dyne / cm2 to 0.04 dyne / cm2 cycles for each pulse. The environment was maintained under standard cell culture conditions of 37 ° C and 5% CO 2 . The pressure in the system remained negligible (<2 mmHg) in both the lumenal and luminal flow circulation, and there was no pressure gradient across the scaffold. The culture medium was replenished once every two days in the bioreactor. Five days after perfusion culture, a 10 cm long tubular scaffold was incised into a ringlet for histological analysis.
결과result
인간 태반 추출물의 유도 및 특성화 Induction and Characterization of Human Placenta Extract
초기 기계적 균질화 및 원심분리 후, hPE 유도 기술은 우레아 단계를 이용하여 분자를 선형화하고 가용화하였다. 이어서, 투석 분리하여 우레아를 제거하고, 생체분자가 원래 입체형태로 재폴딩하도록 하였다(도 1a). 유도의 모든 단계는 4℃ 냉각실에서 수행하였다. PE의 최종 용액은 반투명하고, 점성이 높았으며, 8 kD 내지 868 kD 사이의 생체분자로 이루어졌다. After initial mechanical homogenization and centrifugation, the hPE induction technique linearized and solubilized the molecules using a urea stage. Subsequently, the urea was removed by dialysis and separation so that the biomolecule was refolded in its original three-dimensional form (Fig. 1A). All steps of induction were performed in a 4 ° C cold room. The final solution of PE was translucent, viscous and consisted of biomolecules between 8 kD and 868 kD.
hPE를 생체물질에 침지실 수 있거나, 또는 조직 배양 어세이를 위해 박막으로제조할 수 있었다. n¼3개의 hPE 배치(각 배치는 3명의 개별 기증자로부터 얻은 동일 질량의 조직을 사용하여 생성) 중의 전체 단백질 함량의 표준 편차를 분석함으로써 hPE의 재현성을 평가하였고, 이는 마트리겔®과 유사한 재현성 및 단백질 함량을 가지는 것으로 밝혀졌다. 시차 주사 현미경 검사법 영상은 hPE의 표면 형태(도 1b-1c) 및 HUVEC를 hPE 박막 상에 4 x 104개의 세포/㎠로 시딩하고, 3일 동안 배양하였을 때의 혈관신생 네트워크 형성(도 1d-1e)을 보여준다.hPE could be immersed in biomaterials, or could be made into thin films for tissue culture assays. The reproducibility of hPE was assessed by analyzing the standard deviation of the total protein content in n¼3 hPE batches (each batch was generated using the same mass of tissue from three individual donors), which was similar to Martrigel &≪ / RTI > Differential scanning microscopy images show that the surface morphology of hPE (Fig. 1B-1C) and HUVEC were seeded at 4 x 10 4 cells /
인간 태반 추출물(hPE)의 혈관신생 잠재성은 초기에는 hPE로 코팅된 조직 배양 플레이트(TCP: tissue culture plate) 위에 1차 인간 제정맥 내피 세포(HUVEC)를 시딩함으로써 하여 특성화되었다. 조기 단계의 세포 코딩 및 발아는 세포 시딩 후 1시간 이내에 육안으로 관찰되었고(데이터를 나타내지 않음), 혈관신생 네트워크는 3 일(d)째 실험 종료시까지 계속해서 성숙한 상태 그대로 유지되었다(도 1f-1g). 개별 세포 코드(다세포)의 길이는 시딩 후 1일째(도 1c) 내지 3일째(도 1i) 사이에 유의적으로 증가하였다. 배양 3일 후, 세포는 대조군 샘플에 비해 광범위한 혈관신생 네트워크를 형성하였다(도 1j, 1k). The angiogenic potential of human placenta extract (hPE) was initially characterized by seeding primary human endogenous endothelial cells (HUVEC) on tissue culture plates coated with hPE. Early stage cell coding and germination were visually observed (not shown) within 1 hour after cell seeding and the angiogenic network remained mature continuously until the end of the 3 day (d) experiment (Figure 1f-1g ). The length of individual cell cords (multicellular) was significantly increased between the first day after seeding (Fig. 1C) to the third day (Fig. 1I). Three days after incubation, cells formed extensive angiogenic networks compared to control samples (Fig. 1j, 1k).
태반 추출물의 생체분자 특성화 Biomolecular Characterization of Placenta Extract
평가된 120가지의 사이토카인 중, 54개의 혈관신생 관련 사이토카인이 태반 용해물에서 검출되었다(도 2a). 가장 일반적인 혈관신생 관련 케모카인은 새로운 혈관 형성의 강력한 자극인자인 안지오게닌이었다 16 . 간세포 성장 인자(HGF: hepatocyte growth factor), 섬유모세포 성장 인자-4(FGF4: fibroblast growth factor-4), 렙틴(LEP), ICAM-1, ICAM-2 및 TIMP-2를 포함하나, 이에 한정되지 않는 중요한 혈관신생유발 케모카인이 검출되었다. LC-MS/MS 결과, 아넥신(ANXA1, ANXA2, ANXA4, 및 ANXA5), 호중구 디펜신(DEFA1), 인터류킨 인핸서 결합 인자(ILF2 및 ILF3), IL27, ITBG1, 및 MRC1을 비롯한 면역 관련 단백질이 존재하는 것으로 나타났다(도 2b). LC-MS/MS를 사용하여 라미닌(LAMA2, LAMA4, LAMA5, LAMB1, LAMB2, LAMB3, 및LAMC1), 피브로넥틴(FN1), 헤파린 술페이트(HSPG2) 및 4형 콜라겐(COL4A1, COL4A2, 및 COL4A3)(도 2c)를 포함하는 혈관신생 관련 기저막(BM) 단백질 또한 검출되었으며(도 2c), 이들은 각각 혈관신생에서 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.17-20 Among the 120 cytokines evaluated, 54 angiogenesis-related cytokines were detected in placental lysates (Fig. 2a). The most common angiogenic chemokine was angiogenin, a potent stimulant of new angiogenesis 16 . But are not limited to, hepatocyte growth factor (HGF), fibroblast growth factor-4 (FGF4), leptin (LEP), ICAM-1, ICAM-2 and TIMP-2 Important angiogenic chemokines were detected. Immunologically related proteins, including annexin (ANXA1, ANXA2, ANXA4, and ANXA5), neutrophil dyspensin (DEFA1), interleukin enhancer binding factors (ILF2 and ILF3), IL27, ITBG1 and MRC1 (Fig. 2B). LAMB1, LAMB2, LAMB3, and LAMC1), fibronectin (FN1), heparin sulfate (HSPG2) and type 4 collagen (COL4A1, COL4A2, and COL4A3) 2c) were also detected (Fig. 2c), which have been shown to play an important role in angiogenesis, respectively. 17-20
hPEhPE 유도성 혈관신생의 네트워크 내에서의 In the network of induced angiogenesis 내피 세포Endothelial cell 유전자 발현 Gene expression
케모카인 분석과 함께, HUVEC 유전자 분석으로 태반 추출물의 혈관신생 특징을 추가로 확인하였다. RT-PCR 분석 결과, 3 일(d) 동안 hPE에 시딩된 내피 세포는 간세포 성장 인자, 표피 성장 인자, 및 태반 성장 인자를 비롯한 광범위한 필수 혈관신생유발 유전자를 발현한 것으로 나타났다(도 2d). 상향조절된 추가의 유전자로는 MMP2 및 MMP9를 포함하는데, 이들은 내피 세포 뿐만 아니라, ECM 리모델링과 연관된 다른 세포의 이동을 촉진시키기 위해 주변 세포외 매트릭스의 분해를 돕는 단백질 분해 효소이다21. 미세혈관계를 성숙화시키는 데 있어 기저막의 형성과 연관된 IV형 콜라겐 또한 상향조절되었다22. In addition to chemokine analysis, HUVEC gene analysis further confirmed the angiogenic character of placenta extract. RT-PCR analysis revealed that endothelial cells seeded with hPE for 3 days (d) expressed a wide range of essential angiogenic genes including hepatocyte growth factor, epidermal growth factor, and placental growth factor (Fig. 2d). Additional up-regulated genes include MMP2 and MMP9, which are not only endothelial cells, but proteases that aid in the degradation of the surrounding extracellular matrix to promote the migration of other cells associated with ECM remodeling 21 . In the maturation of the microvasculature, type IV collagen associated with basement membrane formation was also upregulated [ 22] .
시험관내에서의In vitro 모세혈관 발생 및 형태 조절 Capillary blood vessel development and morphological control
지금까지, 시험관내 분석법은 혈관신생의 속도 및 단계를 거의 또는 전혀 조절하지 못하고 있다.9 본 데이터는 시험관내 hPE 기반 혈관신생 어세이가 초기 세포 시딩 밀도를 변화시킴으로써 혈관신생 네트워크 형성의 성숙 및 형태를 제어하도록 조절될 수 있다는 것을 보여준다. 1일 후, 40,000개의 세포/㎠의 밀도로 시딩된 HUVEC는 80,000개의 세포/㎠의 밀도로 시딩된 것과 비교하였을 때, 윤곽이 더욱 뚜렷한 세관을 형성하였지만, 5일째까지 두 밀도 모두로 시딩된 세포는 윤곽이 뚜렷한 세관을 가졌다(도 3a). 이러한 결과는 세포 시딩 밀도를 달리함으로써 배양물을 hPE에 노출시킬 때, 네트워크 형성의 성숙화 단계가 제어될 수 있다는 것을 보여준다. 예를 들어, 모세혈관 네트워크(평균 세관 길이[mm], 세관 밀도[#/㎟], 분기점[#/㎟], 메쉬[#/㎟], 및 평균 세관 너비[mm])의 정량적 영상 분석 결과(도 3c)는, 시딩 밀도가 높을수록 네트워크 성숙화 속도는 저속화된 것을 나타내었고(최장의 평균 세관 길이 및 최다 메쉬 개수/㎟에 도달하는 데까지 기간이 연장됨), 이는 네트워크 형성 기간이 연장될 수 있기 때문에 더욱 상세한 분석을 가능하게 한다. 유사하게, 세포 밀도가 낮을수록 성숙화 속도는 더 빨랐는데, 이는 (예컨대) 암 요법을 위한 혈관신생 차단제의 유효성을 시험하는 신속한 스크리닝 접근법에 더 많은 도움을 줄 수 있을 것이다. So far, in vitro methods have been unable to control the rate and stage of angiogenesis with little or no control. 9 This data shows that in vitro hPE-based angiogenesis assays can be modified to control the maturation and morphology of angiogenic network formation by altering the initial cell seeding density. After one day, the HUVEC seeded at a density of 40,000 cells / cm2 formed more distinct tubules with contours when compared to those seeded at a density of 80,000 cells / cm2, but cells seeded at both densities up to
시험관내 혈관신생 어세이를 위한 역사상 우수한 표준으로서 마트리겔 유도성 혈관신생 네트워크를 hPE 유도성 네트워크와 비교하였다(도 3d). 먼저 세포 배양물을 마트리겔 또는 hPE에 노출시키고, 칼세인 AM을 이용하여 내피 세포 모세혈관 네트워크의 형태를 분석하여 생존능 및 네트워크 구조를 측정하였다. 시딩 후 1일째, 마트리겔 코팅된 플레이트에서는 HUVEC가 윤곽이 뚜렷한 혈관신생 세관 네트워크를 형성한 것으로 나타났지만, 3 일(d) 후, 네트워크 구조는 아폽토시스성 세포의 구형 볼로 붕괴하였다(도 3a, 3d). hPE 유도성 네트워크에서 일부 세포 사멸이 관찰되기는 하였지만, 5 일(d)의 연장된 기간이 경과한 후에는 어떤 아폽토시스성 볼 형성도 관찰되지 않았다. The Martrigel-induced angiogenic network as an excellent standard for in vitro angiogenesis assays was compared to the hPE inductive network (Fig. 3d). First, the cell culture was exposed to Matrigel or hPE, and the morphology of the endothelial capillary network was analyzed using Calcine AM to determine the viability and network structure. On the first day after seeding, HUVEC in the matrigel coated plate formed a well-defined angiogenic tubule network, but after 3 d (d), the network structure collapsed into spherical balls of apoptotic cells (Fig. 3a, 3d ). Some apoptosis was observed in the hPE inducible network, but no apoptotic ball formation was observed after an extended period of 5 days (d).
혈관신생의 후기 단계 과정에서, EC는 모세혈관 네트워크가 성숙화됨에 따라, 혈관을 안정화시키기 위해 평활근 세포(SMC: smooth muscle cell)를 동원한다. 따라서, 평활근 세포 형태에 대해 hPE 및 마트리겔이 미치는 효과를 평가하였다. 흥미롭게도, HUVEC이 없는 경우, 마트리겔에 시딩된 SMC는 1 d 후에 세관을 형성하였지만(도 3b.i), hPE 코팅된 플레이트에서는 전형적인 '힐 앤드 밸리(hill and valley)' 형성을 유지하였으며(도 3b.ii), 이는 세포 유형 사이의 분자 신호 전달 경로에 있어 상당한 차이가 있다는 것을 나타낸다. SMC는 미세혈관 형성의 초기 단계에서 세관을 형성하다는 것으로는 알려져 있지 않은 바, 따라서, 상기 결과는 hPE 기반 혈관신생이 더 정확하게 정상적인 생리를 나타낼 수 있다는 것을 시사하는 것일 수 있다. In the late stage of angiogenesis, EC mobilizes smooth muscle cells (SMC) to stabilize blood vessels as the capillary network matures. Thus, the effects of hPE and matrigel on smooth muscle cell morphology were evaluated. Interestingly, in the absence of HUVEC, the SMC seeded in Matrigel formed tubules after 1 d (Fig. 3b.i), while maintaining a typical 'hill and valley' formation in hPE coated plates 3b), indicating that there is a significant difference in the molecular signaling pathway between cell types. SMC is not known to form tubules in the early stages of microvascular formation, and thus the results may suggest that hPE-based angiogenesis may more accurately represent normal physiology.
약물 스크리닝 적용을 위한 For drug screening applications hPEhPE 유도성 혈관신생의 분석 Analysis of inducible angiogenesis
재생 의학에서의 그의 역할 외에도, 인간 태반 추출물(hPE)에 의해 유도된 혈관신생을 시험관내에서 혈관신생 관련 약물을 스크리닝할 수 있는 그의 능력에 대하여 시험하였다. 마트리겔을 대조군으로서 사용하였다. 마트리겔 및 hPE 기반한 혈관신생 어세이를 신생 혈관화에 대해 강력한 억제 활성을 가지는 당단백질인 트롬보스폰딘 1(TSP-1)에 대해 스크리닝하였다. TSP-1은 고형 종양의 항혈관신생 치료를 위한 모델 약물을 대표한다23. 배양 1 d 후, 조직 배양 플레이트 상에 직접 시딩된 대조군 HUVEC는 TSP-1에는 어떤 영향도 받지 않았고, 세포는 전형적인 조약돌 형태를 형성하였다. 그에 반해, hPE 처리된 배양 플레이트에서 배양된 HUVEC는 혈관신생 네트워크 형성을 현저히 감소시켰다(도 4a). 결과에 따르면, 전체 세관 길이 및 분기점이 TSP-1 농도의 함수로서 선형으로 감소한다는 것을 나타낸다(도 4b). 중요하게는, 이러한 연구는 hPE 기반 어세이가 마트리겔 기반 어세이에 비해 약물 농도에 더 감수성이라는 것을 나타낸다. 이는 TSP-1 농도와, R2 값이 각각 0.97 및 0.36인, 혈관신생 네트워크의 도달 면적의 감소율(%) 사이에 더 높은 상관관계로 표현된다(도 4c). 네트워크 형성 억제는 비공지 스트레스 반응 이외의 실제 혈관 형성을 추가로 입증한다. 추가적으로, hPE는 인간에서 유래되기 때문에, 비인간 시스템을 이용하는 스크리닝으로 인해 발생할 수 있는 종간에 기초한 부정확성은 피한다13, 14.In addition to his role in regenerative medicine, human placenta extract (hPE) induced angiogenesis was tested for its ability to screen angiogenesis-related drugs in vitro. Matrigel was used as a control. Matrigel and hPE-based angiogenesis assays were screened against thrombospondin 1 (TSP-1), a glycoprotein with potent inhibitory activity against neovascularization. TSP-1 represents a model drug for the anti-angiogenic treatment of solid tumors 23 . After 1 d of incubation, the control HUVEC seeded directly onto the tissue culture plate was not affected by TSP-1 and the cells formed a typical pebble morphology. In contrast, HUVEC cultured in hPE treated culture plates significantly reduced angiogenesis network formation (Fig. 4A). The results indicate that total tubule length and bifurcation decrease linearly as a function of TSP-1 concentration (FIG. 4B). Significantly, these studies indicate that hPE-based assays are more susceptible to drug concentrations than matrigel-based assays. This is expressed in a higher correlation between the TSP-1 concentration and the% reduction in the area of reach of the angiogenic network with R 2 values of 0.97 and 0.36, respectively (FIG. 4C). Inhibition of network formation further demonstrates actual angiogenesis besides unrecognized stress response. Additionally, since the hPE is derived from human, inaccuracy based on the species that is caused by screening using a non-human system avoids 13,14.
3D 3D 바이오스캐폴드BIOS CABLE 내에서의 Within 시험관내In vitro 혈관신생의 네트워크 형성 Network formation of angiogenesis
조작된 기관에서 성공적으로 혈관화하는 과정은 성공적인 재생 의학 요법을 발전시키는 데 주된 걸림돌이 되어왔기 때문에24, hPE가 생체외 유래된 바이오스캐폴드에서 혈관신생을 유도할 수 있는 잠재성을 분석하였다. 본 연구 결과, 조작된(세포가 제거된) 인간 제정맥(HUV) 바이오스캐폴드에서 hPE가 혈관신생 네트워크의 형성을 유도한 것으로 나타났다(도 5a). 2D 배양 플레이트에서의 어세이와 일관되게, 바이오스캐폴드 상에 시딩된 내피 세포(EC)는 다세포 코드로 연결된 장방형 형태로 발달하여 서로 연결된 복합 네트워크를 형성하였다. Because successful vascularization in engineered organs has been a major impediment to the development of successful regenerative medicine therapies 24 , the potential for hPE to induce angiogenesis in in vitro derived bioscaffolds has been analyzed. The present study showed that hPE induced the formation of an angiogenic network in engineered (cell removed) human vein (HUV) bioscapes (Fig. 5A). Consistent with assays on 2D culture plates, endothelial cells (ECs) seeded on the biosecolds developed into a rectangular shape connected by multicellular cords to form a complex network of interconnected cells.
생체내 혈관신생은 다양한 기전, 가장 흔하게는 발아 또는 장 중첩에 의해 일어난다. 이 데이터는, hPE와 함께 인큐베이션되었을 때, 발아 대 장 중첩적 혈관신생이 시험관내에서 세포 밀도를 달리함으로써 조절될 수 있다는 것을 보여준다. 더 낮은 세포 밀도(2x104개의 세포/㎠)에서 hPE 인큐베이션된 스캐폴드에서 네트워크 형태는 발아 혈관신생을 보였고(도 5c.i, 5C.ii), 중간 밀도(4x104개의 세포/㎠)에서 네트워크 형태는 발아 및 장 중첩적 혈관신생의 조합을 보였고(도 5c.iii, 5C.iv), 더 높은 밀도(6x104개의 세포/㎠)에서 네트워크 형태는 장 중첩적 혈관신생에 더 가깝운 유사성을 보였다(도 5c.v, 5C.vi). 발아는 일반적으로 모세혈관이 없는 낮은 세포 밀도 영역에서 혈관신생의 조기 단계에서 일어나기 때문에, 세포 밀도와 혈관신생의 특이적 기전 사이의 상관관계는 생체내 모세혈관 및 네트워크 형성에 대해 현재 이해되고 있는 내용을 지지한다. 그에 반해, 장 중첩은 모세혈관 및 내피 세포가 이미 존재하는 더 높은 세포 밀도 영역에서 일어난다25, 26. In vivo angiogenesis occurs by a variety of mechanisms, most commonly by germination or intestinal overgrowth. This data shows that when incubated with hPE, germinal vesicle superimposed angiogenesis can be regulated by varying cell densities in vitro. The network form in the hPE incubated scaffold at lower cell density (2 x 10 4 cells / cm 2) showed germination (Fig. 5c.i, 5C.ii), medium density ( 4 x 10 4 cells / The morphology showed a combination of germination and intestinal angiogenesis (Fig. 5c.iii, 5C.iv) and at a higher density (6x10 4 cells / cm 2) the network morphology showed a similarity to that of long-overlapping angiogenesis (Fig. 5c.v, 5C.vi). Since germination occurs at an early stage of angiogenesis in low cell density areas, which are generally capillary free, the correlation between cell density and the specific mechanism of angiogenesis is currently understood for vascular capillary and network formation Lt; / RTI > On the other hand, Chapter overlap occurs at a higher cell density and area for capillary endothelial cells is already present 25,26.
생체내In vivo 혈관신생의 유도 Induction of angiogenesis
피하 래트 모델을 이용하여(도 6a), 투여된 스캐폴드(마트리겔 및 hPE)에 대한 혈관신생 반응을 이식 후 5일째에 평가하였다. 대조군 및 마트리겔 인큐베이션된 스캐폴드 두 가지 모두 스캐폴드 주변에 상당한 섬유화를 보인 반면, hPE 투여된 스캐폴드에서는 이식체 주변에 식별가능한 섬유화는 없었다(도 6b.i-6b.iii.). hPE 샘플에서 섬유화 방지는 LC-MS/MS로 검출된 바와 같이, 항염증성 아넥신(ANXA1, ANXA2, ANXA4, 및 ANXA5)27, 항미생물성 디펜신 펩티드, 예컨대, DEFA1-28, 및 MRC1(이는 바이러스 및 박테리아를 비롯한 잠재적인 병원체에 결합하는 것으로 공지되어 있다)을 포함하나, 이에 한정되지 않는, 면역 관련 분자로부터 생성되는 것으로 간주된다. Using the subcutaneous rat model (Fig. 6A), angiogenic responses to the administered scaffolds (Matrigel and hPE) were assessed on
명시야 현미경 검사법으로 나타난 바와 같이, 마트리겔 및 hPE 인큐베이션된 스캐폴드 두 가지 모두 대조군과 비교하였을 때, 신생 혈관화가 현저히 증가한 것으로 나타났다(도 6b.iv-6b.vi.). 전체 혈관화는 유사하게 보였지만, hPE 처리는 성숙화 모세혈관상의 형성을 보인 반면, 마트리겔 샘플은 성숙화 모세혈관상 형성에 관한 증거는 없이, 덜 구조화된 것으로 보였다. H&E 염색된 절편은 세포가 hPE에서 인큐베이션된 스캐폴드로 및 그 전역에 걸쳐 이동한 것으로 나타난 반면, 마트리겔 인큐베이션된 샘플에서는 세포 침윤이 감소되었고, 대조군 샘플 내의 세포는 스캐폴드 주변으로 국한되어 있는 것으로 나타났다(도 6b.vii.-6b.ix.). 마트리겔 및 hPE 인큐베이션된 샘플 두 가지 모두에서 세포 이동이 개선된 것은 스캐폴드 구조로 흡착된 화학주성 및 성장 인자 신호의 결과였다. 대조군에 비해 hPE 및 마트리겔 투여된 스캐폴드 두 가지 모두에서 세포 이동이 개선되었음에도 불구하고, 세포 리모델링은 샘플 군 사이에서 편차를 보였다. 마트리겔 인큐베이션된 샘플에서 세포 조밀 영역은, 거의 완전히 리모델링된 것처럼 보이는, 이로써, 더욱 조직화된 섬유 및 세포 구조를 나타내는 hPE 인큐베이션된 스캐폴드와 비교하였을 때, 정질적으로 더 무정형인 일반적인 구조를 가지는 원래의 HUV 섬유의 잔유물을 보였였다(도 6b.vii.-6b.ix.). As shown by bright field microscopy, both matrigel and hPE incubated scaffolds showed a significant increase in neovascularization when compared to the control (Fig. 6b.iv-6b.vi). While total vascularization was similar, hPE treatment showed formation of mature capillary vessels, while matrigel samples appeared to be less structured without evidence of mature capillary vasculature. The H & E stained slices showed that the cells migrated from hPE to incubated scaffolds and throughout, while the Matrige incubated samples showed decreased cell invasion and the cells in the control samples were localized around the scaffold (Fig. 6b.vii.-6b.ix.). Improved cell migration in both matrigel and hPE incubated samples was the result of chemotactic and growth factor signals adsorbed to the scaffold structure. Despite improved cell migration in both the hPE and matrigel-administered scaffolds compared to the control group, cell remodeling varied among the sample groups. In the Matrigel incubated sample, the cell density area was defined as the original, well-structured, generally more amorphous structure, as compared to an hPE incubated scaffold that appeared to be almost completely remodeled, thereby exhibiting more organized fiber and cell structure Of HUV fibers (Fig. 6b.vii.-6b.ix.).
논의 Argument
조직 재생, 경색 조직 및 허혈성 상처 복구는 상처 회복 또는 조직 대체를 위한 개선된 전략이 임상적으로 상당한 영향을 주는 3가지 임상 분야이다. 출생 전후 조직이 상당한 임상적 전망을 보인다는 것을 시사하는 증거가 늘어나면서, 지난 5년간 다양한 적용 분야에서 양막 및 융모막의 사용이 크게 증가하였다29-32. Tissue regeneration, infarct tissue and ischemic wound restoration are three clinical areas that have a clinically significant impact on improved strategies for wound healing or tissue replacement. The use of amniotic membrane and chorionic villi has greatly increased in various applications over the last five years, with an increasing number of evidence suggesting that the post-natal tissue has a significant clinical outlook29-32 .
본원에서 결과는 혈관신생 및 조직 리모델링의 인간 유래된 강력한 자극 인자의 생리학적 비율을 집중적으로 다루고, 이를 전달하는 신규 접근법을 상세하게 기술한다. 본 데이터는 모세혈관 형성(시험관내 및 생체내)을 개시하고, 성장 또는 성숙 동적 성질을 조절할 수 있는 능력을 가지고 혈관신생 과정 동안 EC 표현형을 조절하고, 생체내 조직 섬유화의 상당한 감소로의 개선된 세포 활성을 보여준다. The results herein focus on the physiological ratios of the human-derived potent stimulating factors of angiogenesis and tissue remodeling, and describe in detail a novel approach to delivering it. This data demonstrates the ability to initiate capillary angiogenesis (in vitro and in vivo), to regulate the EC phenotype during angiogenesis with the ability to regulate growth or matured dynamic properties, and to provide improved Cell activity.
모세혈관 네트워크 형성의 시험관내 성숙화 속도를 조절하고, 발아의 발생 및 장 중첩적 혈관신생의 네트워크 형태를 제어할 수 있는 능력은 상처 치유 및 조직 재생 과정에서 조절 경로를 더 많이 이해할 수 있는 유용한 플랫폼을 제공할 수 있다. 마트리겔과의 비교에 기초하여, hPE가 세포를 자극하는 기전은 근본적으로 다른 것으로 보인다. 마트리겔과 인큐베이션된 SMC는 모세혈관 유사 형성을 개시하였지만, hPE에 노출된 SMC는 그의 전형적인 힐 앤 밸리 형태를 유지하였으며, 이와 같이 인간 유래 hPE는 더욱 복잡한 모델에서 생리학적 혈관신생을 더욱 잘 나타내는 모델을 제공할 수 있다. The ability to control the rate of in vitro maturation of capillary network formation and to control the occurrence of germination and the network form of intestinal neovascularization is a useful platform for understanding the control pathways in wound healing and tissue regeneration . Based on a comparison with Martrigel, the mechanism by which hPE stimulates cells appears fundamentally different. SMCs incubated with Matrigel initiated capillary similarity formation, but SMCs exposed to hPE retained their typical heel and valley morphology, and thus human-derived hPE is a model more representative of physiological angiogenesis in more complex models Can be provided.
현재의 많은 방법은 단일의 혈관신생 조절 인자 또는 그의 개별적인 조합에 의존하는 인간 유래된 (재조합) 조절 인자에 기반한다33. 개별 조합은 변이를 제어하고, 다양한 접근법에 내재하는 복합성을 감소시키지만, 이들은 스크리닝 공정에 제약을 주고, 항혈관신생, 종양 억제 약물의 잠재성을 시험할 때 중요할 수 있는 광범위한 세트의 인간 생체내 분자 상호작용을 나타내지 못한다. Many of the current methods are based on the human-derived (recombinant) modulators that rely on a single angiogenic regulators or a combination of the individual 33. Although individual combinations control mutations and reduce the complexity inherent in the various approaches, they limit the screening process and can be used to test a broad set of human in vivo agents that can be important in testing the potential of antiangiogenic, Molecular interaction.
hPE 기반 모델에 내재하는 복합성은 종양 억제 약물을 위한 것으로 더 효과적인 스크리닝 접근법을 제공함으로써 약학 산업에 진보를 가져올 수 있다. 현행 기술에 비해, hPE에의 인간 EC의 노출은 검출 한도가 더 낮은 혈관신생 억제 약물 농도(TSP-1)에 대한 감수성이 증가된 것으로 보였다. The complexity inherent in the hPE-based model can lead to advances in the pharmaceutical industry by providing a more effective screening approach for tumor suppressor drugs. Compared to current technology, exposure of human EC to hPE appeared to increase susceptibility to an angiogenesis inhibitory drug concentration (TSP-1) with a lower detection limit.
hPE 기반 모델은 근접한 생리학적 비율로 광범위한 세트의 인간 유래 분자를 이용하여 혈관신생을 유도한다. 생체내 혈관 형성이 다양한 대사 경로의 유도를 요구하기 때문에, 오직 선택된 분자 경로만의 조절이 신규 항혈관신생 약물을 개발하기 위한 시도를 국한시킬 것으로 생각된다34 , 35. 이와 같이, 약물은 이러한 많은 경로 중 임의의 것과의 상호작용을 통해 혈관신생을 조절할 수 있지만, 국소 환경이 복합적이지 않을 경우, 충분한 혈관신생을 유도하는 효과는 거의 보이지 않을 수도 있다. 본 실시예에서의 생체내 분석 결과는 복합 PE가 많은 생화학적 경로에 영향을 주어 광범위한 효과를 초래할 수 있다는 증거를 추가로 제시한다. 데이터에 따르면, hPE는 혈관신생 특성을 개선시킬 뿐만 아니라, hPE 투여된 바이오스캐폴드에서 섬유화를 감소시킨 것으로 보인 바와 같이, 면역 감소 특성을 보였다. 혈관신생과 면역학적 분자 경로 사이의 복합적인 상호연결을 고려해 볼 때36, hPE의 분자 조성물은 중요한 면역학적 염증 반응 없이 모세혈관 형성을 유도하는 임상적으로 적용될 수 있는 기술을 개발하기 위한 적절한 기반을 제공한다. hPE-based models induce angiogenesis using a broad set of human-derived molecules at close physiological proportions. Since the in vivo blood vessel formation requires the induction of various metabolic pathways, it is considered that only the adjustment of only the selected path to molecules limited the attempts to develop a new anti-angiogenic drugs 34,35. Thus, drugs can regulate angiogenesis through interaction with any of these many pathways, but if the local environment is not complex, the effect of inducing sufficient angiogenesis may be scarcely visible. The in vivo analysis results in this example further provide evidence that the composite PE can affect many biochemical pathways and result in a wide range of effects. According to the data, hPE not only improves angiogenic properties, but also has immunosuppressive properties, as shown by reduced fibrosis in hPE-administered bioscalves. Considering the complex interconnection between angiogenesis and immunologic molecular pathways, the molecular composition of hPE 36 is an appropriate basis for developing clinically applicable techniques for inducing capillary angiogenesis without significant immunological inflammatory response to provide.
상기 기술된 연구의 긍정적인 결과는 PE 내의 중요한 성장 인자(GF)와 유전자 조절 인자가 존재한다는 것 뿐만 아니라, 그들이 생리학적 비율로 존재한다는 것과도 연관되는 것으로 보인다. 예를 들어, VEGF는 hPE 유도성 EC에서 상향조절되었지만, hPE 용액은 검출가능한 수준을 포함하지 않았다. 이는 표준 버전 및 GFR 버전(성장 인자가 감소된 버전: growth factor reduced) 두 가지 모두에서 VEGF를 활성 농도로 포함하는 마트리겔(BMM)과 대조된다. 본원의 결과에서는 더욱 성숙한 모세혈관상이 형성되는 것으로 나타났는데, VEGF의 존재는 단지 많은 기여 인자 중 하나이고, 다른 조절 인자의 존재는 가능하게는 혈관 발생에서 중요한 역할을 할 수 있다. 유사하게, 혈관신생을 개시하는 데 사용되는 인간 재조합 단백질과 비교하여, 이들은 고도로 농축된(전형적으로) 단일 GF에 의존한다37 -39. 단일의 높은 반응성의 GF가 임상적으로 적용되어 바람직하지 않은 효과를 초래하였다는 문제점이 보고되었다40-42. The positive results of the studies described above seem to be related not only to the presence of important growth factors (GF) and gene regulatory factors in PE but also to their presence in physiological proportions. For example, VEGF was up-regulated in hPE-inducible EC, but hPE solution did not contain detectable levels. This is in contrast to Matrigel (BMM), which contains VEGF as the active concentration in both the standard version and the GFR version (growth factor reduced). The results of this study showed that more mature capillary vessels were formed, the presence of VEGF is only one of many contributing factors, and the presence of other regulatory factors may possibly play an important role in angiogenesis. Similarly, compared with the human recombinant protein, which is used to initiate angiogenesis, these highly concentrated (typically) depends on a single GF 37 -39. It has been reported that a single, highly reactive GF is clinically applied and has undesirable effects 40-42 .
hPE 혈관신생 모델은 2D 및 3D 시험관내 모델뿐 아니라, 생체내 생체조작된 조직 이식체 내에서 입증되었으며, 다양한 임상 또는 약학적 용도로 쉽게 적용될 수 있다. 본 모델이 그의 혈관신생 및 면역 감소 특성과 조합된 생리학적으로 건강한 인간 혈관상으로부터 유도되었다는 사실은 현재 혈관신생 모델 중에서 그를 고유한 것으로 만든다. 본원에서 제시된 데이터는 대안적이고, 더 성공적인 접근법에 대한 요구가 임상적으로 우선되는 많은 중요한 임상적 사안에서 hPE가 중심적인 역할을 한다는 것을 보여주었다. hPE angiogenesis models have been demonstrated in 2D and 3D in vitro models as well as in vivo in vivo manipulated tissue implants and can be easily adapted for a variety of clinical or pharmaceutical applications. The fact that this model is derived from a physiologically sound human blood vessel in combination with its angiogenesis and immunosuppressive properties makes it unique among current angiogenesis models. The data presented here demonstrate that hPE plays a central role in many important clinical issues where the need for an alternative, more successful approach is clinically preferred.
실시예Example 1에 대한 참고 문헌References to 1
실시예Example 2 2
혈관신생 자극을 위한 태반 추출물의 조절형 전달Regulated delivery of placenta extract for angiogenic stimulation
도입Introduction
조직 조작은 아픈 환자 내로 이식하기 위해 시험관내에서 스크래치로부터 조직 및 기관을 구축하는 것을 목표로 한다. 그러나, 이식에 대한 이와 같이 혁신적인 대안은 이식된 이식편에 시딩된 세포에 산소 및 영양을 공급하는 데 적합한 맥관 구조를 형성하지 못함에 따라 후순위에 있다. 따라서, 조직 조작된 구조물에서 혈관신생을 유도하는 데 효과적인 방법이 절실히 요구되고 있다. Tissue manipulation aims at building tissue and organs from scratch in vitro to transplant into sick patients. However, this innovative alternative to grafting is subordinated to the failure to form an appropriate vasculature to supply oxygen and nutrition to the seeded cells in the grafted graft. Therefore, there is a desperate need for an effective method for inducing angiogenesis in tissue engineered structures.
현재까지, 조작된 생성물에서 혈관화를 촉진시키기 위해 시도된 모든 방법들은 만족스럽지 못한 결과를 이루어왔다. 본 개시내용은, 상기 실시예에 기술되어 있는 바와 같이, 혈관신생의 초기 단계를 유도하고, 조절하는 것으로 밝혀진 혈관신생유발 추출물을 인간 태반으로부터 얻는 프로토콜을 제공한다. To date, all methods attempted to promote vasculization in engineered products have produced unsatisfactory results. The present disclosure provides a protocol for obtaining angiogenesis-induced extracts from the human placenta that has been shown to induce and modulate the early stages of angiogenesis, as described in the above examples.
본 실시예는 모세혈관 네트워크의 형성을 촉진시키고, 시간 경과에 따라 그를 지속시키는 3D 시험관내 혈관신생 어세이를 기술한다. 이러한 목적을 위해, 시간 경과에 따른 태반 추출물의 혈관신생 잠재성 및 그의 생체활성을 분석하였다. 이러한 연구 결과, 추출물의 빈번한 투여가 성숙하고, 오래 지속되는 모세혈관 네트워크의 형성을 촉진시키는 것으로 나타났다. 따라서, 추출물의 도입 및 조절형 방출을 위한 생분해성 젤라틴 미세입자를 제조하였고, 그의 분해 동역학적 성질을 연구하였다. 마지막으로, 3D 시험관내 혈관신생 어세이를 개발하였다. 태반 추출물이 적재된 미세입자를, HUVEC가 시딩된 I형 콜라겐 하이드로겔 스캐폴드에 포매시키고, 매르틱스 내에서의 미세혈관 형성의 초기 단계에 대한 증거를 입증하였다. This example describes a 3D in vitro neovascular assay that promotes the formation of a capillary network and persists it over time. For this purpose, the angiogenic potential and its bioactivity of the placenta extract over time were analyzed. These studies have shown that frequent administration of extracts promotes the formation of mature, long-lasting capillary networks. Therefore, biodegradable gelatin microparticles for the introduction and controlled release of the extracts were prepared and their degradation kinetic properties were studied. Finally, a 3D in vitro angiogenesis assay was developed. The placenta-loaded microparticles were embedded in HUVEC-seeded type I collagen hydrogel scaffold and evidence for the early stages of microvascular formation in the matrices was demonstrated.
현대 사회에서는 기관 또는 조직의 손실 또는 부전이 가장 심각하고, 가장 많은 비용이 드는 인간 건강상의 문제 중 하나이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로서, 외과적 재건술, 약물 요법, 인공 보철, 기계 장치, 및 이식을 비롯한 많은 접근법이 시도되어 왔다. 장기적으로 볼 때, 이러한 접근법은 손실된 기관 또는 조직의 기능을 완전하게 대체하지 못하거나2, 이식인 경우에는 기관 수요 건수는 많고, 기증자 수는 충분하지 않기 때문에, 흔히 실패하게 된다. In modern society, loss or impairment of an institution or organization is one of the most serious and costly human health problems. Many approaches have been attempted to address these problems, including surgical reconstruction, pharmacotherapy, prosthetics, mechanical devices, and implants. In the long term, this approach does not completely replace the function of the missing organs or tissues. 2 , In the case of grafts, the number of donors is often high and the number of donors is often not enough.
한 해결책은 조작된 기관 또는 조직을 개발하는 것이 될 것이다. 그러나, 현행 조직 조작 접근법은 부분적으로는 두꺼운 바이오스캐폴드를 통과하는 데 발생하는 영양상의 장벽에 기인하여 제한된 성공만을 거두어 왔다. 두꺼운 (>200 ㎛) 조직 구조물을 조작하는 데 있어 큰 장애물은 산소 확산이 전형적으로 조직 조작된 스캐폴드에서 150 내지 200 ㎛인 거리로 제한되며, 이로 인해 3D 조직 구조물 내에서 세포 성장 및 생존능이 손상된다는 점이다6 ,7. 산소는 세포 생존에 중요한 영양이며, 산소가 없다면, 스캐폴드 내의 세포는 죽게 된다. 또한, 수송 조건이 불량할 경우, 대개는, 세포에 의해 분비되는 섬유화 캡슐이 형성되게 된다. 상기 캡슐 형성은 스캐폴드 내의 영양 물질 전달을 결여시키고, 결국에는 낮은 세포 밀도를 초래하게 된다. 따라서, 장기간 지속 가능한 조직을 조작하는 것은 3D 조직 구조물에 시딩된 세포에 산소 및 영양을 전달하는 것을 촉진시키는 방법으로부터 이익을 얻게 될 것이다. 본 개시내용의 태반 추출물 및 방법은 스캐폴드 내에서 영양이 풍부한 모세혈관계가 신속하게 발생될 수 있도록 유도하는 것을 포함하는, 산소 및 영양 결핍을 극복하는 접근법을 제공한다. 구조물의 변연부 뿐만 아니라, 중심부에도 상기 필수 영양소를 공급할 수 있는 실행 방법은 섬유화 캡슐의 형성을 막는 데 도움이 될 것이다. One solution would be to develop a manipulated organ or tissue. However, the current organizational manipulation approach has achieved limited success due in part to the nutritional barriers that result from passing through thick bioscapes. A major obstacle to operating thick (> 200 [mu] m) tissue structures is that oxygen diffusion is typically confined to distances of 150 to 200 [mu] m in the tissue manipulated scaffold, thereby damaging cell growth and viability in 3D tissue structures It is 6 , 7 . Oxygen is an important nutrient for cell survival. Without oxygen, cells in the scaffold die. Further, when the transportation conditions are poor, the fibrous capsules secreted by the cells are usually formed. The encapsulation lacks nutrient transport in the scaffold, resulting in low cell density. Thus, manipulating long-lived sustainable tissue will benefit from a method of promoting delivery of oxygen and nutrients to seeded cells in 3D tissue structures. The placenta extracts and methods of this disclosure provide an approach to overcome oxygen and malnutrition, including inducing rapid nutrient-rich capillary blood vessels in the scaffold. An implementation method that can supply the essential nutrients to the center as well as the limb of the structure will help prevent the formation of fibrous capsules.
혈관신생은 조직 발생 및 유지에 중요하며, 혈관신생이 성공적으로 조절될 때, 이식된 이식편의 확립된 혈관 네트워크가 조절 방식으로 형성되는 것이 촉진된다. 여러 생물학적 인자 및 분자 경로가, 아직도 여전히 부분적으로는 알려져 있지 않은 상기와 같이 복잡한 과정을 조절하는 데 관여한다. 혈관 성장을 개시하고, 조절하는 분자 기전을 더욱 잘 이해할 수 있도록 하기 위해, 연구는 간소화되고, 한정되고, 조절되는 조건하에 시험관내 또는 생체내에서 혈관신생의 최종 요소를 재생하는 세포 배양 시스템인 혈관신생 어세이를 개발하는 데 주력해 왔다. 시험관내 혈관신생을 촉진시키는 데 각종의 상이한 접근법들이 사용되어 왔지만, 현재까지 그를 임상 실시로 해석하는 데 있어서는 거의 성공을 거두지 못하였다. 대부분의 혈관신생 모델이 가지는 한계는 동물 유래이거나(예컨대, 마트리겔 기반인 것), 또는 살아있는 동물(예컨대, 병아리 융모 요막 및 토끼 각막 미세포켓)의 사용에 전적으로 의존한다는 점이다. 또한, 여기에는 천연의 생체내에 존재하는 다양한 사이토카인 및 화학적 구배가 없다. 결과적으로, 상기 검정법의 결과는 장기간 지속되는 혈관 형성이 없다는 이유에서 대개 실망스러운 정도였다. 따라서, 확실한 인간 기원의 시험관내 모델이 기계론적 연구 및 인간용 혈관신생 약물을 스크리닝하는 데 유용할 것이다. Angiogenesis is important for tissue development and maintenance, and when the angiogenesis is successfully regulated, the established vascular network of the implanted graft is facilitated to be regulated. Several biological factors and molecular pathways are involved in regulating such complex processes, which are still not yet partly known. To facilitate a better understanding of the molecular mechanisms that initiate and regulate vessel growth, studies have shown that vessels, which are cell culture systems that regenerate the final elements of angiogenesis in vitro or in vivo under conditions that are streamlined, We have been focusing on developing new assays. Although a variety of different approaches have been used to promote angiogenesis in vitro, to date there has been little success in interpreting him as a clinical trial. The limitations of most angiogenic models depend entirely on the use of animal-derived (e.g., matrigel-based) or live animals (such as chick villi and rabbit corneal micropocket). In addition, there are no various cytokines and chemical gradients present in the natural living body . As a result, the results of the assay were generally disappointing because there was no long-lasting angiogenesis. Thus, an in vitro model of authentic human origin will be useful for mechanistic research and for screening human angiogenic drugs.
태반은 쉽게 이용할 수 있는 조직이고, 혈관 조직 및 혈관신생 관련 성장 인자의 풍부한 공급원이라는 점을 고려하여, 본 연구에서는 앞서 상기 기술된 바와 같이, 및 실시예 1에서 기술된 바와 같이, 혈관신생을 촉진시키는, 사이토카인 및 혈관신생 관련 성장 인자가 풍부한, 점성 단백질 화합물인 다중 단백질 인간 태반 추출물 또는 매트릭스(hPE 또는 hPM)를 얻는 데 그를 사용하였다. hPE는 제한된 기간 동안 시험관내에서 혈관신생의 초기 단계를 유도하고, 조절할 수 있는 것으로 밝혀져 있다. 추가로, hPE는 또한 섬유화를 유의적으로 감소시키는 것으로 밝혀져 있다. Considering that the placenta is an easily available tissue and is an abundant source of vascular tissue and angiogenesis-related growth factors, this study demonstrated that, as described above, and as described in Example 1, (HPE or hPM), which is a viscous protein compound rich in cytokines and angiogenesis-related growth factors. hPE has been shown to induce and regulate the early stages of angiogenesis in vitro for a limited period of time. In addition, hPE has also been found to significantly reduce fibrosis.
본 실시예는 hPE 내의 성장 인자가 성숙한 모세혈관 네트워크의 형성을 가능하게 하는 데 충분히 긴 기간 동안 기능성인 상태 그대로 유지될 수 있도록 hPE를 지속적으로 전달하는 방법을 제공한다. 이러한 목적을 위해, 미세입자는 장기간 동안에 걸쳐 일정한 속도로 폴리펩티드를 효율적으로 캡슐화하고, 그를 방출할 수 있는 그의 능력에 기인하고, 그의 다재다능성에 기인하여 전달 시스템으로서 개발되었다22.This embodiment provides a method of continuously delivering hPE so that growth factors in the hPE can remain functional for a sufficiently long period of time to allow the formation of a mature capillary network. For this purpose, microparticles have been developed as a delivery system due to its ability to efficiently encapsulate and release the polypeptide at a constant rate over a long period of time, and due to its versatility 22 .
미세입자는 크기가 1 내지 1,000 ㎛ 범위이고, 표면 대 부피 비가 큰, 거의 구형에 가까운 고체 입자이다 23. 이는 상이한 기술, 예컨대, 고온 용융 압출, 분무 건조 또는 용매 제거를 사용하고, 천연(예컨대, 전분, 검) 및 합성(예컨대, 폴리락트산 및 폴리글리콜산) 물질 둘 모두인 수개의 상이한 물질을 이용하여 제조될 수 있다24. 미세입자의 방출 속도는 그의 크기에 변화를 줌으로써 조절될 수 있는데: 입자 크기가 작을수록, 그의 표면 대 부피 비가 증가함에 따라 큰 입자보다 더 빠른 속도로 용해된다. 이러한 이유에서, 크기가 다른 입자를 조합함으로써 전달 속도를 조절할 수 있다25. 미세입자로부터의 약물 또는 단백질 방출은 보통 간단한 매트릭스 생체부식에 의해 일어난다. 상기 과정은 입자 표면의 부식, 이어서, 벌크 부식 및 방출 매질의 입자 공극으로의 유입을 포함한다26 ,27.Fine particle size is in the range of 1 to 1,000 ㎛, surface to a near solid particles in a volume large, nearly spherical ratio is 23. This may be done using a number of different materials, both natural (e.g., starch, gum) and synthetic (e.g., polylactic acid and polyglycolic acid) materials using different techniques, such as hot melt extrusion, spray drying or solvent removal 24 can be prepared. The release rate of the fine particles can be controlled by varying their size: the smaller the particle size, the faster the particle is dissolved than the larger particles as the surface to volume ratio increases. For this reason, the size can change the transfer rate by combining the different particles 25. Drug or protein release from microparticles usually occurs by simple matrix bioerosion. This process involves corrosion of the particle surface, followed by bulk corrosion and the introduction of the release medium into the particle voids 26 , 27 .
본 실시예에서는 생분해성 젤라틴 미세입자를 제조하고, 이를 사용하여 3D 시험관내 혈관신생 어세이를 수행하였다. 혈관신생 어세이는 간소화되고, 한정되고, 조절되는 조건하에 시험관내 또는 생체내에서 혈관신생의 최종 요소를 재생하는 세포 배양 시스템이다28. 이는 2차원 또는 3차원일 수 있다. 3D 시험관내 어세이에서, EC는 기질 표면 상에 존재하고, 보통 바이오겔로 구성된 주변 매트릭스로 침입하는 관상 구조를 발생시킨다13. In this example, biodegradable gelatin microparticles were prepared and used for 3D angiogenesis assay in vitro. Angiogenesis assay is a cell culture system that is simplified, and only reproduces the final element of angiogenesis in vitro or in vivo under conditions which are modulated 28. Which may be two-dimensional or three-dimensional. 3D In vitro In the assay, EC is then present on the substrate surface and generating a tubular structure which enters the space surrounding matrix usually consists of bio-gel 13.
본 실시예는 이식된 이식편 내에서 장기간 지속되는 혈관 네트워크의 형성을 촉진시키는 3D 시험관내 혈관신생 어세이의 실시양태를 제공한다. 본 실시양태에서, 어세이는 콜라겐 I형 매트릭스에 PE가 적재된 미세입자와 함께 인간 제정맥 내피 세포(HUVEC)를 포매시킴으로써 제조된다. 이어서, 다른 인큐베이션 시점에 HUVEC의 혈관신생 반응을 분석하였다. This example demonstrates that in a 3D in vitro assay that promotes the formation of a long-lasting vascular network within an implanted graft An embodiment of an angiogenesis assay is provided. In this embodiment, the assay is prepared by embedding human hematopoietic endothelial cells (HUVEC) with microparticles loaded with PE in a collagen type I matrix. The angiogenic response of HUVEC was then analyzed at other incubation times.
실험 방법Experimental Method
내피 세포 단리 및 배양. (Jaffe) 등(문헌 [Culture of Human Endothelial Cells Derived from Umbilical Veins. 52, 2745-2756;1973](HUVECS의 단리 및 배양과 관련하여 본원에서 참조로 포함된다))에 의해 기술된 바와 같이 인간 제정맥으로부터 미리 단리되고, 미리 배양된 인간 제정맥 내피 세포(HUVEC)를 아큐타제(피셔 사이언티픽(Fisher Scientific))를 사용하여 플라스크로부터 떼어내고, 5분 동안 1,000 rpm으로 원심분리하였다. 세포 펠릿을 배지(500 ml의 바스큐라이프 베이살 메디아에 25 ml의 글루타민, 0.5 ml의 하이드로코르티손, 0.5 ml의 아스코르브산, 10 ml의 FBS, 1.25 ㎕의 VEGF, 및 1.25 ㎕의 bFGF 첨가됨)에 재현탁시키고, 혈구계를 이용하여 HUVEC를 계수하였다. Endothelial cell isolation and culture . As described by Jaffe et al. (Culture of Human Endothelial Cells Derived from Umbilical Veins. 52 , 2745-2756; 1973), which is incorporated herein by reference in the context of isolation and cultivation of HUVECS) Pre-isolated, pre-cultured human intravenous endothelial cells (HUVEC) from the vein were removed from the flask using an accelerator (Fisher Scientific) and centrifuged at 1,000 rpm for 5 minutes. The cell pellet was resuspended in medium (25 ml glutamine, 0.5 ml hydrocortisone, 0.5 ml ascorbic acid, 10 ml FBS, 1.25 l VEGF, and 1.25 l bFGF in 500 ml Basque Life Life Basal medium) And HUVEC was counted using a hemocytometer.
시간 함수에 따른 hPM 혈관신생성 분석. hPE 인큐베이션 시간이 HUVEC 혈관신생 반응에 어떻게 영향을 미치는지 평가하기 위해, 세포를 hPE 코팅된 조직 배양 플레이트 상에 플레이팅하고, hPE와 함께 1일, 3일 또는 5일 동안 인큐베이션시켰다. 간략하면, 상기 실시예에 기술된 단리 방법을 사용하여 태반 매트릭스를 제조하였다. 추출물을 함유하는 바이알을 해동시키고, 96 웰 플레이트의 웰에 피펫팅(100 ㎕/㎠)하였다. 세포 용액을 20,000개의 세포/㎠로 직접 피펫팅하여 플레이팅함으로써 HUVECS를 제조하였다. 혈관신생 배지를 제조된 각 플레이트 샘플에 첨가하고(200 ㎕/㎠), 상기 후자의 것을 37℃에서 습윤화된 5% CO2 인큐베이터에 놓았다. HPM according to time function Angiogenesis analysis . To evaluate how hPE incubation time affects HUVEC angiogenesis, cells were plated on hPE coated tissue culture plates and incubated with hPE for 1, 3 or 5 days. Briefly, the placental matrix was prepared using the isolation method described in the above examples. The vial containing the extract was thawed and pipetted (100 μl / cm 2) into the wells of a 96-well plate. HUVECS was prepared by directly pipetting and plating the cell solution at 20,000 cells / cm2. Was added to each plate sample prepared angiogenesis and medium (200 ㎕ / ㎠), placed on the wetting of the latter in the incubator 37
hPE가 시간이 경과함에 따라 어떻게 생체활성을 유지하는지 측정하기 위해, 20일, 15일, 9일, 7일, 5일, 3일 및 1일을 비롯한 다른 기간 동안 (37℃ 및 5% CO2 인큐베이터에서) 보관하였다. 이어서, 각 시점으로부터 얻은 필름 hPE를 상기 기술된 바와 같이 조직 배양용 96 웰 플레이트 상에 코팅하고, HUVEC를 시딩하였다. 세포를 3일 동안 배양하고, 혈관신생 네트워크를 정질적으로 특성화하였다. To determine how hPE maintains bioactivity over time, incubation was carried out at 37 < 0 > C and 5% CO 2 In an incubator). The film hPE from each time point was then coated onto a 96 well plate for tissue culture as described above and seeded with HUVEC. Cells were cultured for 3 days and the angiogenic network was qualitatively characterized.
접종 횟수 함수에 따른 hPE 혈관신생성 분석. hPE 접종 횟수에 대한 HUVEC의 반응 또한 분석하였다. 1일째 먼저 세포를 hPE 상에 시딩하고, hPE를 1일째 이후에 hPE 투여를 위해 배양 배지와 함께 혼합하였다. 세포를 5일 동안 배양하였는데, 일부 샘플 군은 1일째(시딩 당일날) 단 한번의 hPE 접종을 받았고, 다른 샘플 군은 1 및 3일째 2회 접종을 받았고, 다른 샘플 군은 1, 3, 및 4일째 3회 접종을 받았다. HPE according to inoculation frequency function Angiogenesis analysis . The response of HUVEC to the number of hPE inoculations was also analyzed. On
젤라틴 미세입자 제조. (Tabata) 등 (젤라틴 미세입자의 제조와 관련하여 본원에서 참조로 포함된다)33에 의해 기술된 방법을 사용하여 젤라틴 미세입자를 제조하였다. 사용된 모든 시약은 피셔 사이언티픽으로부터 입수하였다. 간략하면, 1 g의 젤라틴을 9 mL의 탈이온수에 첨가함으로써 10% wt B형 젤라틴 수용액을 제조하였다. 온도를 45℃로 승온시키고, 용액을 400 rpm으로 일정하게 교반하면서, 시린지 및 21 G 니들을 통해 375 ml의 가온(45℃) 올리브 오일에 적가하였다. 10 min 후, 에멀젼 온도를 15℃로 감온시키고, 30 min 동안 계속해서 교반함으로써 겔화를 유도하였다. 100 mL의 냉 아세톤을 첨가하고, 에멀젼을 1시간 동안 교반하였다. 진공 여과에 의해 미세입자를 제거하고, 아세톤으로 세척하고, 건조시켰다. 일단 건조되고 나면, 이를, 0.1% wt의 트윈(Tween) 80 및 0.5% wt의 글루타르알데히드를 함유하는 수용액에 놓았다. 용액을 4℃에서 15시간 동안 125 rpm으로 일정하게 교반하여 미세입자의 가교결합을 촉진시켰다. 진공 여과에 의해 가교결합된 미세입자를 수집하고, 탈이온수 중에서 세척한 후, 100 mL의 10 mM 글리신 수용액 중에서 교반하여 임의의 비반응 글루타르알데히드를 차단하였다. 1시간 후, 여과에 의해 다시 미세입자를 수집하고, 탈이온수 중에서 세척하고, 냉동 건조시켰다. 미세입자 1 mg당 100 ㎕의 순수한 hPM을 인큐베이션시켜 가교결합된 냉동 건조시킨 젤라틴 미세입자를 적재하였다. 혼합물을 최대 속도로 와동시키고, 4℃에서 밤새도록 인큐베이션시켜 흡착될 수 있게 하였다. Manufacture of gelatin microparticles . (Hereby incorporated by reference herein in relation to the manufacture of gelatin microparticles) (Tabata), etc. to prepare a gelatin microparticles using the method described by 33. All reagents used were obtained from Fisher Scientific. Briefly, a 10% wt B-type gelatin aqueous solution was prepared by adding 1 g of gelatin to 9 mL of deionized water. The temperature was raised to 45 < 0 > C and the solution was added dropwise to 375 ml warm (45 < 0 > C) olive oil through a syringe and 21 G needle with constant stirring at 400 rpm. After 10 min, the emulsion temperature was lowered to 15 캜 and stirring was continued for 30 min to induce gelation. 100 mL of cold acetone was added, and the emulsion was stirred for 1 hour. The fine particles were removed by vacuum filtration, washed with acetone and dried. Once dried, it was placed in an aqueous solution containing 0.1
시험관내에서의 hPE가 적재된 미세입자로부터의 방출 동역학적 성질. 젤라틴 미세입자의 분해 동역학적 성질을 평가하기 위해, 37℃에서 10 mg (건식 중량)의 비가교결합된 블랭크 미세입자를 1 ml의 포스페이트 완충제 염수(PBS: Phosphate Buffer Saline)(pH 7.4) 중에서 인큐베이션시키고, 단백질 검정용 키트를 사용하여 단백질 방출 동역학적 성질을 hPE가 적재된 가교결합된 미세입자 및 hPE가 적재되지 않은 가교결합된 미세입자로부터의 방출을 비교하였다. 간략하면, 각 표본의 상청액을 주기적으로 수집하고(1, 2, 3, 및 6시간 후, 및 이어서, 매일), 새 PBS로 교체하였다. 마이크로 BCA 어세이 키트(Micro BCA Assay Kit) (써모 사이언티픽: 미국 매사추세츠주 월섬)를 이용하여 플레이트 판독기(바이오 테크 시너지 2(Bio Teck Sinergy 2) 플레이트 판독기, 바이오 테크 인스트루먼트, 인크.(Bio Teck Instrument, Inc.: 미국 버몬트주 위누스키))로 562 nm에서 측정된 흡광도를 통해 상청액 중 단백질을 정량화하였다. 단백질 농도를, 농도가 200 내지 0.5 ㎍/mL 범위인, 새로 제조된 소 혈청 알부민 표준과 비교하였다. 최종 값은 실험 시작으로부터의 전체 단백질 방출량으로서 제시하고, 비가교결합된 블랭크 미세입자 건식 중량의 함수로서, 또는 실험 시작 전의 습식 중량 추정치의 함수로서 정규화한다. 흡광도 값을 포스페이트 완충처리된 염수(pH 7.4)의 값으로 정규화한다. 어세이의 선형 작용 범위는 2-40 ㎍/mL이고, 검출 한계는 0.1 ㎍/mL였다. 각 실험은 3회 반복 수행하였다. In vitro Release kinetic properties of hPE loaded microparticles . To evaluate the decomposition kinetic properties of the gelatin microparticles, non-crosslinked blank microparticles of 10 mg (dry weight) at 37 占 폚 were incubated in 1 ml of phosphate buffered saline (PBS) (pH 7.4) , And protein release kinetic properties were compared using a kit for protein assay from crosslinked microparticles loaded with hPE and crosslinked microparticles loaded with hPE. Briefly, supernatants from each sample were periodically collected (1, 2, 3, and 6 hours, and then daily) and replaced with fresh PBS. (
3D 시험관내 혈관신생 어세이 제조. HUVEC 및 PE가 적재된 미세입자가 포매된 콜라겐 I형 매트릭스를 이용하여 비평면형 3D 시험관내 혈관신생 어세이를 제조하였다. 8 mL의 냉 비트로겐(Vitrogen) 콜라겐, 1 mL의 멸균 PBS 및 1.166 mL의 0.1 M NaOH 용액을 혼합하여 콜라겐 하이드로겔 매트릭스를 제조하였다. 용액의 색상이 적색에서 보라색으로 변하는 색 전이가 pH 변화를 나타내었다. 용액의 pH를 pH 종이로 체크하고, 0.1 M NaOH 또는 0.1 M HCl 용액 몇 방울을 적가하여 pH 7.4로 조정하였다. 앞서 기술된 바와 같이17, 겔화 전, 용액 중 3 mL의 HUVEC를 40,000개의 세포/mL의 농도로 첨가하고, 2 mg의 적재된 미세입자를 첨가하였다. 이어서, 콜라겐/세포/미세입자 용액을 균질화될 때까지 피펫팅하여 혼합하고, 500 ㎕를 48 웰 플레이트의 각 웰로 피펫팅하였다. 콜라겐 겔화를 유도하기 위해, 배양 플레이트를 37℃ 오븐에 30분 동안 높았다. 콜라겐 하이드로겔의 최종 두께는 6.6 mm였다. 최종적으로, 100 ㎕/㎠의 혈관신생 배지를 (세포가 시딩되고, 겔화되고, 미세입자 포매된 하이드로겔을 함유하는) 각 웰에 첨가하고, 플레이트를 37℃에서 습윤화된 5% CO2 인큐베이터에 놓았다. 3D in vitro angiogenesis assay . HUVEC and PE-loaded microparticles were embedded in non-planar 3D in vitro Angiogenesis assay was prepared. 8 mL of cold Vitrogen collagen, 1 mL of sterile PBS and 1.166 mL of 0.1 M NaOH solution were mixed to prepare a collagen hydrogel matrix. The color transition of the solution from red to violet showed a pH change. The pH of the solution was checked with pH paper, and a few drops of 0.1 M NaOH or 0.1 M HCl solution was added dropwise to adjust the pH to 7.4. As previously described 17 , before gelling, 3 mL of HUVEC in solution was added at a concentration of 40,000 cells / mL and 2 mg of loaded microparticles were added. The collagen / cell / microparticle solution was then pipetted to mix until homogenized and 500 [mu] l was pipetted into each well of a 48 well plate. To induce collagen gelation, the culture plates were incubated in a 37 < 0 > C oven for 30 min. The final thickness of the collagen hydrogel was 6.6 mm. Finally, 100 ㎕ / ㎠ vascular a new medium of (the cells being seeded and gelation, the fine particles containing the embedded hydrogel) was added to each well, wetting the plates at 37
분석 방법Analysis method
칼세인 AM을 이용한 형광 염색. 라이브-데드 어세이(Live-Dead Assay)(인비트로겐-라이프 테크놀로지즈: 미국 뉴욕주)를 이용하여 칼세인 AM 염색을 수행하였다. 간략하면, 칼세인 AM을 최종 농도 2 ㎍/ml로 배양 웰에 존재하는 배지에 직접 피펫팅하였다. 염색된 세포를 37℃에서 30 min 동안 인큐베이션시킨 후, 도립 형광 현미경(자이스 악시오버트 200 인버티드 플루오레센스 마이크로스코프)을 이용하여 관찰하였다. Fluorescent staining with Calcine AM . Calcine AM staining was performed using Live-Dead Assay (Invitrogen-Life Technologies, New York, USA). Briefly, Calcine AM was directly pipetted into the medium present in the culture well at a final concentration of 2 [mu] g / ml. The stained cells were incubated at 37 [deg.] C for 30 min, and then observed using an inverted fluorescence microscope (
정질적 및 정량적 네트워크 형성 분석. 이전 연구에서 수개의 반정량적 및 정량적 방법(이들은 각각 본원에서 참조로 포함된다)34-37으로 혈관신생의 시험관내 모델에서 실험 조건에 대한 세포 반응 분석을 수행하였다. 형태학적 파라미터(평균 세관 길이) 및 국소 해부학적 파라미터(분기점 개수 및 메쉬 개수), 이 둘 모두를 고려하였는데, 그 이유는 모세혈관 유사 네트워크 중 EC의 공간 조직의 특성화를 가능하게 하기 때문이다. Qualitative and quantitative network formation analysis. In previous studies, cell response analyzes were performed on experimental conditions in an in vitro model of angiogenesis with several semi-quantitative and quantitative methods (each of which is incorporated herein by reference) 34-37 . Both the morphological parameters (mean tubulin length) and the local anatomical parameters (bifurcation number and mesh count) were considered because they enable the characterization of the spatial organization of the EC in the capillary-like network.
세포 염색 후, 각 샘플에 대해 선택된 시야를 사진 촬영하였다. 획득한 영상을 분석하였다. 이미지J 1.45s(웨인, 라브밴드(Wayne, Rasband) - 미국 국립 보건원(National Institutes of Health: 미국))를 이용하여 획득한 영상을 분석하였다.After cell staining, the selected field of view was photographed for each sample. The acquired images were analyzed. Images were analyzed using images J 1.45s (Wayne, Rasband - National Institutes of Health, USA).
분지가 만나거나, 그로부터 세관의 발아가 이루어지는 마디인 분기점(BP: branch point)을 확인하고, 계수하였다. 또한, 세포 네트워크의 메쉬는 육각형으로 배열된 혈관으로 둘러 싸여져 있는 무혈관 구역으로 확인되었고38, 이를 수동으로 계수하였다. 마지막으로, 각 세관을 따라 선(도 8의 줌 영상에서 흰색 점선)을 그림으로써 세관 길이를 평가하고, 상기 선의 측정 길이는 소프트웨어에 의해 자동으로 계산되었다. The branch point (BP), a node where the branch met or from which germination of the tubule occurred, was identified and counted. In addition, the mesh of the cell network was identified as a blood vessel area surrounded by hexagonally arranged blood vessels 38 , which was manually counted. Finally, the tubule length was evaluated by drawing a line along each tubule (white dotted line in the zoom image of FIG. 8), and the measured length of the line was automatically calculated by software.
시차 주사 현미경 검사법( SEM : Scanning Electron Microscopy). 시차 주사 현미경 검사법(S-4000 FE-SEM, 히타치 하이 테크놀러지즈(Hitachi High Technologies: 미국 텍사스주))에 의해 미세입자 표면 구조를 조사하였다. 냉동 건조된 샘플을 양면 흑연 테이프를 이용하여 알루미늄 스터브에 탑재하고, 살포기(데스크V(deskV), 덴톤 배큠(Denton Vacuum))를 이용하여 금 및 팔라듐으로 코팅하였다. 히타치 S-4000 FE-SEM(미국 텍사스주)을 이용하여 샘플의 영상을 촬영하였다. Scanning Electron Microscopy ( SEM ). The fine particle surface structure was investigated by differential scanning microscopy (S-4000 FE-SEM, Hitachi High Technologies, Texas, USA). The lyophilized sample was mounted on an aluminum stub using double-sided graphite tape and coated with gold and palladium using a spreader (desk V, Denton Vacuum). Samples were taken using a Hitachi S-4000 FE-SEM (Texas, USA).
통계학적 분석. 실험은 3중으로 반복 수행하였다. 그래프 데이터 및 표로 작성된 데이터는 모두 평균±표준 편차로 제시되었다. SPSS(IBM: 미국 뉴욕주 소머스)를 이용하여 데이터 분석을 수행하였다. 유의도 검정은 이분산과 함께 독립, 양측, 스튜던츠 t 검정을 이용하여 계산하였다. 유의 수준을 p < 0.05로 설정하였다. Statistical analysis . The experiment was repeated in triplicate. The graph data and the data in the table were all shown as mean ± standard deviation. Data analysis was performed using SPSS (IBM: Somers, NY, USA). The significance test was calculated using independent, bilateral and Student's t test with this variance. The significance level was set to p < 0.05.
결과result
PE의 혈관신생 잠재성. 수집된 데이터는 HUVEC의 PE에의 혈관신생 반응 정도는 인큐베이션 시간 및 제공된 PE 접종 횟수에 크게 영향을 받는다는 것을 나타낸다. The angiogenic potential of PE . The collected data indicate that the degree of angiogenesis response of HUVEC to PE is greatly influenced by the incubation time and the number of PE doses provided.
인큐베이션 시간의 경우, PE와 함께 인큐베이션된 HUVEC는 인큐베이션 시간의 함수로서 혈관신생 유사 네트워크를 형성하였고, 그의 형태는 달랐다(도 9a-b). 시딩 후 1일째, HUVEC는 아직 윤곽이 뚜렷한 네트워크를 형성하지 못했다(도 9a, 1일째). 메쉬는 많았고(102.67±3.52개), 작았으며, 짧은 세관이 관찰되었다(평균 세관 길이: 78.85±3.24 ㎛). 또한, 분기점 개수(BP)는 많았지만(105±9.85개), 일부 세포 클러스터의 존재하에서는 확인하기가 어려웠다. 배양 3일째(도 9a에서 3일째), 잘 형성된 네트워크가 출현하였다. 이는 또한 더 적은 BP 개수(71±6.25개), 더 긴 세관(평균 길이: 136.43±15.23 ㎛)에 의해, 및 더 넓고, 더 적은 개수의 메쉬(61.33±8.02개)의 존재에 의해 확인된다. 배양 5일째(도 9a, 5일째), 네트워크가 여전히 육안으로 관찰되기는 하였지만, 분해되기 시작하였으며: 세관의 길이는 더 길지만(170.56±16.51 ㎛), 개수는 더 적고, 더 가늘었다. 메쉬는 확인이 어려웠고, 그 개수는 감소되었다(36.33±6.02개). BP의 경우, 그 개수는 약간 감소하였다(63±4개). 네트워크 분해는 PE에 함유되어 있는 혈관신생 분자를 세포가 이미 소진하였기 때문일 수도 있다. 대조군 플레이트에서는 어떤 세관 형성도 관찰되지 않았으며(각 영상에서 우측 상단 코너), 이는 세포 형태의 변화는 스트레스 또는 다른 외부 원인에 기인하는 것이 아니라는 것을 시사한다. For incubation time, HUVEC incubated with PE formed an angiogenic neural network as a function of incubation time, and its morphology was different (Figs. 9a-b). On the first day after seeding, HUVEC did not yet form a well-defined network (Fig. 9A, day 1). Mesh was large (102.67 ± 3.52), small, and short tubules were observed (average tubule length: 78.85 ± 3.24 μm). In addition, although the number of bifurcations (BP) was large (105 ± 9.85), it was difficult to confirm in the presence of some cell clusters. On the third day of culture (
HUVEC의 공간 조직의 반정량적 분석은 도 9b에 히스토그램으로 제시되어 있다. 막대는 평균 세관 길이, BP 개수 및 메쉬 개수를 나타낸다. 고려된 3가지 파라미터 모두에서 1일째와 5일째 사이에 통계학적 차이가 발견되었다는 점에 주목할 수 있다. A semi-quantitative analysis of the spatial organization of the HUVEC is shown in Figure 9b as a histogram. The bar represents the average tubular length, BP number, and mesh number. It can be noted that statistical differences were found between
본 연구에서, 모세혈관 유사 네트워크 형성이 PE 접종 회수에 영향을 받았다(도 10a-b). 평균 세관 길이는 1회 접종받은 세포에서 3회 접종받은 세포로 증가한 반면, BP 개수 및 메쉬 개수, 이 둘 모두는 감소하였다(도 10a 및 10b). PE 1회 접종 후, 윤곽이 뚜렷한 네트워크 형성은 없었고: 메쉬는 많았지만(76.67±19.74개), 평균 세관 길이(129.71±12.88 ㎛)에 의해서도 또한 확인되는 바와 같이 확산되지는 않았다(도 10a, 첫번째 패널). 또한, 수개의 BP(110.78±15.40개) 및 세포 클러스터가 존재하였고, 따라서, 이는 세포가 잘 연결되어 있지는 않았다는 것을 시사한다. 2회 접종받은 세포는 네트워크를 형성하였지만, 일부 클러스터는 여전히 존재하였다(도 10a, 두번째 패널). 이는 네트워크가 완전하게 성숙된 상태는 아니었다는 것을 제안하는 것일 수 있다. 그러나, 평균 세관 길이는 증가한 반면(139.91±8.93 ㎛), 메쉬 개수 및 분기점 개수는 감소하였으며(각각 52.67±19.74개 및 84.33±11.86개), 따라서, 이는 네트워크가 윤곽이 더욱 뚜렷한 구조로 변할 가능성이 있었다는 것을 나타낸다. 3회 접종받은 세포는 더 넓지만, 더 적은 개수의 메쉬(43.89±6.52개), 및 감소된 개수의 BP(80.67±11.92개)를 가졌다(도 10a, 세번째 패널). 세관 길이가 증가하였는데(153.89±8.54 ㎛), 이는 세관이 함께 연결됨으로써 네트워크가 구조가 향상되었다는 것을 제안한다. 상기 경우에서도 또한 대조군 플레이트에서는 어떤 세관 형성도 관찰되지 않았다(각 패널에서 우측 상단 코너). In this study, capillary-like network formation was affected by the number of PE inoculations (Fig. 10a-b). Mean tubular length increased from cells inoculated to cells inoculated three times, while BP number and mesh count decreased (Figs. 10a and 10b). There was no well-defined network formation after one round of PE: mesh was high (76.67 ± 19.74), but not diffuse as also confirmed by mean tubular length (129.71 ± 12.88 μm) (Figure 10a, panel). In addition, several BPs (110.78 +/- 15.40) and cell clusters were present, thus suggesting that the cells were not well connected. The cells inoculated twice, but some clusters still existed (Figure 10a, second panel). This could be suggesting that the network was not fully mature. However, while the average tubular length was increased (139.91 ± 8.93 μm), the number of meshes and number of bifurcations decreased (52.67 ± 19.74 and 84.33 ± 11.86, respectively), thus indicating that the network is likely to become more prominent . The triplicate cells were wider, but had fewer meshes (43.89 +/- 6.52), and a reduced number of BPs (80.67 +/- 11.92) (Figure 10a, third panel). The length of the tubing increased (153.89 ± 8.54 ㎛), suggesting that the network improved structure by connecting the tubing together. In this case as well, no tubular formation was observed in the control plates (upper right corner in each panel).
도 10b의 막대 그래프는 HUVEC의 공간 구조의 반정량적 분석을 나타낸 것이다. 평균 세관 길이, BP 개수 및 메쉬 개수를 나타내는 막대는 PE를 받은 접종 횟수에 따라 3개 군으로 나뉜다(1, 2, 또는 3군). 데이터는 평균 세관 길이가 1회 접종받은 세포(129.71 ±12.88 ㎛)에서 3회 접종받은 세포(153.89±8.54 ㎛)로 증가하였다는 것을 나타내며, 이는 세포가 더욱 성숙한 네트워크로 조직화되었다는 것을 제안한다. 이러한 관찰 결과는 또한 메쉬 개수(76.67±19.74개에서 43.89±6.52개로), 및 BP 개수(110.78±15.40개에서 80.67±11.92개로), 둘 모두가 감소하였다는 관찰 결과를 통해 지지된다. 수행된 통계학적 분석 결과, 1회 접종받은 세포와 3회 접종받은 세포 사이에 3가지 파라미터 모두에서 차이가 발견되었다. The bar graph in Figure 10B shows a semi-quantitative analysis of the spatial structure of the HUVEC. The average tubule length, number of BPs, and number of meshes are divided into three groups (1, 2, or 3 groups) according to the number of inoculations with PE. The data indicate that the mean tubulin length was increased from the first inoculated cells (129.71 ± 12.88 μm) to the third inoculated cells (153.89 ± 8.54 μm), suggesting that the cells were organized into a more mature network. These observations are also supported by observations that the number of meshes (from 76.67 ± 19.74 to 43.89 ± 6.52) and the number of BPs (from 110.78 ± 15.40 to 80.67 ± 11.92), both decreased. A statistical analysis performed revealed differences in all three parameters between the first and third inoculated cells.
추출물의 생체활성 유지와 관련하여, 이는 37℃에서 습윤화된 5% CO2 인큐베이터에서의 보관 15일째까지 그의 혈관신생 잠재성을 유지한다(도 11). 보관 1일째내지 7일째 사이에는 어떤 유의적인 차이는 관찰되지 않았다. PE의 상기 특징들 모두를 고려하였을 때, 이는 시간 경과에 따라 일정하고, 지속적으로 방출하는 데 적합한 것으로 간주되었다. With respect to the bioactivity maintenance of the extract, it maintains its angiogenic potential until 15 days of storage in a 5% CO 2 incubator humidified at 37 ° C (FIG. 11). No significant differences were observed between
젤라틴 미세입자의 특성화. 여러 제제의 젤라틴 미세입자의 크기 분포 분석 결과, 그의 크기 범위가 20.886±3.53 내지 124.083±13.01 ㎛인 것으로 나타났다. 그의 거의 80%의 직경은 20-80 ㎛ 범위였다(도 12b). 미세입자를 SEM으로 검사하였을 때, 도 12a에 도시된 바와 같이, 블랭크 미세입자와 적재된 미세입자 사이에는 표면 형태상의 차이가 있는 것으로 나타났다. 블랭크 미세입자(윗줄)는 매끈한 표면 및 규칙적인 형상을 나타내었다. 적재 후(아랫줄), 입자의 크기는 더 컸고, 불규칙적인 표면을 가졌다. 이는 (i) PE의 표면에의 부착(흡착), 및 (ii) PE의 입자 내부로의 침투(흡수)라는 2가지 측면을 암시한다27. Characterization of gelatin microparticles . Analysis of the size distribution of the gelatin microparticles of the various preparations revealed that the size range was 20.886 ± 3.53 to 124.083 ± 13.01 μm. Its nearly 80% diameter ranged from 20-80 μm (FIG. 12B). When the fine particles were examined by SEM, there was a difference in surface morphology between the blank fine particles and the loaded fine particles as shown in FIG. 12A. Blank fine particles (upper line) showed smooth surface and regular shape. After loading (bottom row), the particle size was larger and had an irregular surface. This suggests the two terms of (i) adhering to the surface of the PE (adsorption), and (ii) infiltration (absorption) of the particles inside the PE 27.
도 13은 비가교결합된 미세입자의 분해 프로파일을 보여주는 것이다. 본 실험은 PBS 중 젤라틴의 분해 동역학적 성질을 평가하기 위해 오직 블랭크 미세입자만을 사용하여 수행하였다. 초기 버스트가 관찰되었는 데: 6시간 후, 누적 방출률(%)은 6.45%±0.12였다(도 13, 삽도). 이어서, 버스트 후, 저속화된 방출이 이루어졌다. 20일 후, 전체 누적 방출률은 18.65%±0.09였다(도 13, 주요 그래프).Fig. 13 shows the decomposition profile of the non-crosslinked fine particles. This experiment was performed using only blank microparticles to evaluate the degradative kinetic properties of gelatin in PBS. An initial burst was observed: after 6 hours, the cumulative release rate (%) was 6.45% ± 0.12 (Figure 13, illustration). Subsequently, slowed-down release was achieved after the burst. After 20 days, the cumulative cumulative release rate was 18.65% ± 0.09 (FIG. 13, main graph).
도 14a는 블랭크 미세입자의 시험관내 분해(검은색, PE 없음) 및 PE가 적재된 미세입자의 시험관내 방출(회색 PE)을 보여주는 것이다. 상기 두 경우 모두에서, 작은 초기 버스트가 관찰되었다. 48시간 후, 적재된 미세입자로부터의 누적 방출률(%)은 1.03%±0.08인 반면, 블랭크 미세입자의 경우에는 0.76%±0.05였으며, 상기 두 경우 모두에서, 그 이후에는 방출이 거의 일정하게 일어났다. 22일 후, 그래프에서도 또한 강조 표시되어 있는 바와 같이, 각각 각각 4.65%±0.07 및 4.65%±0.11로, 적재된 미세입자 및 블랭크 미세입자로부터의 누적 방출률(%)은 거의 동일하였다. 23일째, 블랭크 미세입자로부터의 방출이 적재된 입자로부터의 것보다 약간 더 컸다(각각 5.18±0.05 및 4.92±0.09). PE 대부분이 방출되었다는 증거에 기초하여, 본 실험을 종결지었다. 14A shows in vitro dissolution (black PE, no PE) and in vitro release (PE PE) of the microparticles loaded with PE. In both cases, a small initial burst was observed. After 48 hours, the cumulative release (%) from the loaded microparticles was 1.03% ± 0.08, while for blank microparticles it was 0.76% ± 0.05, in both cases thereafter the release occurred almost constant . After 22 days, the cumulative release (%) from loaded microparticles and blank microparticles was approximately the same, 4.65% ± 0.07 and 4.65% ± 0.11, respectively, as also highlighted in the graph. On day 23, the emissions from the blank microparticles were slightly larger (5.18 +/- 0.05 and 4.92 +/- 0.09, respectively) than those from the loaded particles. Based on the evidence that most of the PE was released, this experiment was terminated.
도 14b는 적재된 미세입자와 블랭크 미세입자 사이의 시험관내 방출률 차이(%)를 보여주는 것이다. 처음 1시간째부터 5일째까지에서 첫번째 피크, 및 5일째부터 22일째까지에서 두번째 피크인, 2개의 피크를 관찰할 수 있다. 첫번째 피크는 입자 표면에 결합되어 있던 PE가 처음에 내지 단시간 경과 후에 방출되었다는 것을 나타낸다. 가능하게는 입자의 벌크 부식에 기인하는 것일 수 있는 두번째 피크는 더 긴 시간 동안 지속되고, 전체 누적 방출률은 더 크다. 이는 PE가 방출 매질에 의해 형성된 미세입자 중의 공극 또는 채널로부터 점진적으로 방출된다는 것을 나타내는 것이다. Fig. 14B shows the difference in the in vitro release rate between the loaded fine particles and the blank fine particles. Two peaks, the first peak from the first hour to the fifth day, and the second peak from the fifth day to the 22nd day, can be observed. The first peak indicates that the PE bound to the particle surface was released after the first to a short time. Possibly the second peak, which may be due to bulk corrosion of the particles, lasts longer and the overall cumulative release rate is greater. This indicates that PE is gradually released from the pores or channels in the microparticles formed by the release medium.
초기 "버스트"가 존재함에도 불구하고, 여과를 거쳐 수득된 미세입자로부터 나타난 방출 동역학적 성질은 0차 프로파일에 가까운데, 이는 방출이 거의 일정하게 일어난다는 것을 의미한다. 이는 같은 샘플 중에 크기가 다른 입자들이 공존하기 때문에 일어날 수 있다고 본 발명자들은 주장하고 있다. 방출 속도는 입자 크기에 의해 영향을 받는데, 정확하게는, 표면적 대 부피 비의 증가의 결과로서, 더 작은 미세입자가 더욱 크게 방출된다. 이러한 현상은 거의 0차에 가까운 조절형 방출 프로파일을 달성하기 위해 약물 또는 단백질 방출을 조절하는 데 이미 사용되어 오고 있다25.Despite the presence of an initial "burst ", the release kinetic properties exhibited by the fine particles obtained via filtration are close to the zero order profile, meaning that the release occurs almost constantly. It is believed by the present inventors that this can happen because particles of different sizes coexist in the same sample. The release rate is influenced by the particle size, which is precisely as a result of the increase of the surface area to volume ratio, the smaller the microparticles are released more largely. This phenomenon has been already used to control the drug release or proteins in order to achieve close control type in almost zero-order release profile of 25.
블랭크 미세입자 및 적재된 미세입자, 둘 모두로부터 방출되는 전체 누적 방출량은 보통 20% 초과인 것으로 문헌상에 보고된 값보다 다소 더 낮다39 ,40. 이는 가교결합도가 높은 것에 기인할 수 있다. Blank microparticles and loaded microparticles, total accumulated emission amount emitted from the both is usually 20% greater than that of slightly lower than the values reported in the literature 39,40. This can be attributed to the high degree of crosslinking.
3D 시험관내 혈관신생 어세이 . 최적의 세포 밀도 및 PE 부피를 결정한 후, 상기 방법에 기술된 바와 같이 혈관신생 어세이를 제조하였다. 배양 3일 후, 관형성에 관한 어떤 징후도 없었고, HUVEC가 시딩되고, PE가 적재된 미세입자와 대조군 사이에는 어떤 차이도 관찰할 수 없었다(결과는 나타내지 않음). 배양 5일 후, 비록 모세혈관 유사 네트워크가 아직 형성되지는 않았지만, 세포 형태 변화 및 발아가 관찰되었다(도 15). 발아는 혈관신생의 초기 단계인 바, 따라서, 배양 5일 후, 발아가 존재한다는 것은 HUVEC로부터의 혈관신생 반응을 입증하는 것이다41. 시딩 후 3일 경과 후에도 네트워크는 형성되지 않았기 때문에, 입자에 의해 방출되는 PE 방출량이 관찰되는 기간에 혈관신생을 촉진시키는 데에는 충분하지 않을 수도 있다. 그러나, 발아 형성은 PE가 방출되었고, 혈관신생 반응이 개시되었다는 것을 시사하는 것이다. 미세입자의 방출 속도는 더욱 짧은 기간에 세관 형성을 촉진시키도록 최적화될 수 있다. 3D in vitro angiogenesis assay . After determining the optimal cell density and PE volume, angiogenesis assays were prepared as described in the methods above. After 3 days of incubation, there was no sign of tube formation, HUVEC was seeded, and no difference was observed between the microparticles loaded with PE and the control (results not shown). After 5 days of culture, cell shape changes and germination were observed, although no capillary-like network was formed yet (Fig. 15). Germination is that after 5 days thus the bar and the early stages of angiogenesis, culture, germination is present to demonstrate the angiogenic response 41 from HUVEC. Since no network was formed after 3 days of seeding, the release of PE by the particles may not be sufficient to promote angiogenesis during the observed period. However, germination suggests that PE was released and an angiogenic response was initiated. The release rate of the fine particles can be optimized to promote tubule formation in a shorter period of time.
논의 & 결론Discussion & Conclusion
본 실시예는 관찰 결과는 HUVEC의 혈관신생 반응이 인큐베이션 시간 뿐만 아니라, 받는 PE 접종 횟수에 의해서도 영향을 받는다는 것을 나타낸다. 특히, 초기 실험에서, 모세혈관 네트워크는 시딩 후 1일째 형성되기 시작하여 3일 후에는 윤곽이 뚜렷해졌고, 5일 후에는 분해되기 시작하였다. HUVEC는 PE를 1회 초과로 받았을 때, 더욱 성숙한 모세혈관 네트워크를 형성한 것으로도 나타났다. 추가로, 본 실시예에서, 네트워크는 상기 논의된 실험에서와 같이 5일 경과 후 분해되지는 않았다. 마지막으로, 추출물은 보관 15일째까지는 그의 혈관신생 잠재성을 유지한다. PE의 상기 특징들 모두를 고려하였을 때, 이는 시간 경과에 따라 일정하고, 지속적으로 방출하는 데 적합한 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 혈관신생을 유도하고, 조절할 수 있는 PE의 능력을 개선시키는 것을 목표로 생체활성을 추가로 보존하고, hPE의 방출을 조절하고 연장시키기 위해 생분해성 젤라틴 미세입자를 이용하는, 다중 단백질 혼합물용의 약물 전달 방법이 개발되었다. This example demonstrates that the angiogenic response of HUVEC is affected not only by the incubation time, but also by the number of PE doses received. In particular, in the early experiments, the capillary network began to form on
이러한 목적을 위해, PE를 위한 전달 시스템으로서 생분해성 젤라틴 미세입자를 제조하였다. SEM 검사에 의해, 및 시험관내 방출 동역학적 성질 분석에 의해 hPE의 젤라틴 입자로의 흡수 및 흡착을 평가하였다. SEM 분석 결과, 적재된 입자 및 블랭크 입자 사이에 크기 증가 및 형태 변화가 있는 것으로 나타났는데, 이는 hPE의 표면에의 부착(흡착), 및/또는 입자 내로의 침투(흡수)의 결과이다. 방출 동역학적 성질은 2개의 피크를 보였는데, 첫번째 피크는 미세입자 표면에 결합되어 있던 단백질 방출의 결과인 것으로 간주되며, 이 피크는 두번째 피크보다 더 작고, 더욱 짧은 기간 동안에 걸쳐 발생하였다. 두번째 피크는 벌크 부식의 결과인 것으로 간주되었는데, 그 이유는 더 긴 기간 동안에 걸쳐 더 높은 전체 누적 방출률을 보였기 때문이다. 초기 "버스트"에도 불구하고, 방출 동역학적 성질은 1일째 이후, 0차 프로파일에 가까웠다. 본 분석 결과, 입자는 3D 시험관내 혈관신생 어세이에서 추출물의 지속적인 방출을 위한 비히클로서 사용하는 데 적합하였다는 것으로 나타났다. For this purpose, biodegradable gelatin microparticles were prepared as delivery systems for PE. Absorption and adsorption of hPE to gelatin particles was evaluated by SEM examination and in vitro release kinetic property analysis. SEM analysis showed that there was a size increase and morphological change between the loaded particles and the blank particles, which is the result of adhesion (adsorption) of hPE to the surface and / or penetration (absorption) into the particles. The release kinetic properties showed two peaks, the first being considered to be the result of protein release bound to the microparticle surface, which was smaller than the second and occurred over a shorter period of time. The second peak was considered to be the result of bulk erosion because of the higher overall cumulative release over a longer period of time. Despite the initial "burst", the release kinetic properties were close to zero order profiles after
본 연구는 또한 3D I형 콜라겐 매트릭스 내로 도입되었을 때, hPE가 적재된 젤라틴 미세입자는 배양 5일 후 세포를 장방형 형태로 유도하였고, 일부 세포 발아와 함께 세관 형성의 초기 단계를 유도하였다는 것을 나타낸다(도 15, 우측). 발아가 혈관신생의 초기 단계이기 때문에, 발아 존재가 HUVEC로부터의 혈관신생 반응을 암시한다. 23일 후 관찰되는, 블랭크 미세입자 및 적재된 미세입자, 둘 모두로부터의 방출되는 전체 누적 방출률은 거의 5%였고, 이는 젤라틴 미세입자로부터 단일 단백질이 방출될 때의 값인, 문헌상에 보고된 20-30%인 값보다 유의적으로 더 낮은 값이다. 누적 방출률이 낮음에도 불구하고, 입자에 의해 방출되는 hPE 농도는 콜라겐 하이드로겔 내에서 혈관신생 반응을 일으키는 데 충분할 정도로 여전히 높았다. 따라서, 콜라겐 하이드로겔에 포매된, hPE가 적재된 젤라틴 미세입자는 항혈관신생 암 약물 스크린에서부터 세관 및 혈관신생 네트워크 형성에 관한 기계론적 연구에 이르는 범위에서의 사용을 포함하는 시험관내 혈관신생 어세이에서 잠재적으로 적용된다. This study also showed that hPE-loaded gelatin microparticles, when introduced into the 3D I collagen matrix, induced the cells to a rectangular shape five days after incubation and induced early stages of tubule formation with some cell germination (Fig. 15, right). Since germination is an early stage of angiogenesis, germination suggests an angiogenic response from HUVEC. The total cumulative release rate released from both the blank microparticles and the loaded microparticles, observed after 23 days, was nearly 5%, which is the value at which a single protein was released from the gelatin microparticles, Which is significantly lower than the value of 30%. Despite the low cumulative release rate, the hPE concentration released by the particles was still high enough to cause an angiogenic response in the collagen hydrogel. Thus, hPE loaded gelatin microparticles embedded in collagen hydrogels can be used as an in vivo angiogenesis assay, including use ranging from anti-angiogenic drug screen to mechanistic studies on the formation of tubular and angiogenic networks . ≪ / RTI >
전반적으로, 본 실시예는 생분해성 젤라틴 미세입자가 3D 혈관신생 어세이에서 다중 단백질 hPE의 지속적인 방출을 위한 비히클로서 사용될 수 있다는 것을 입증하였다. 세포 발아는 hPE가 적재된 젤라틴 미세입자를 사용하였을 때, 배양 5일 후에 관찰되었지만, 서로 연결된 모세혈관 네트워크는 형성되지 않았다. 입자에 의해 방출되는 hPM 방출량 증가 또는 배양 시간 연장이 더욱 많이 서로 연결된 모세혈관 네트워크의 형성을 촉진시킬 수 있다. Overall, this example demonstrates that biodegradable gelatin microparticles can be used as a vehicle for sustained release of multiprotein hPE in 3D angiogenesis assays. Cell germination was observed after 5 days of incubation when hPE loaded gelatin microparticles were used, but no interconnected capillary network was formed. Increased hPM emissions or prolonged incubation times emitted by the particles can promote the formation of more interconnected capillary networks.
실시예Example 2에 대한 참고 문헌References to 2
실시예Example 3 3
혈관신생을 조절하기 위한 To control angiogenesis PLGAPLGA 미세입자로부터의 태반 추출물 방출 Emitting placenta extract from microparticles
도입Introduction
상기 실시예 1에 기술된 바와 같이, 본 개시내용의 인간 태반 추출물의 단일 투여는 시험관내 및 생체내 혈관신생의 초기 단계를 유도하고, 조절하는 것으로 밝혀졌다. 시간 경과에 따른 hPM의 다중 투여가 추가의 모세혈관 네트워크 발생을 촉진시키는 것으로 나타났으며, 따라서, 상기 실시예 2에 기술된 바와 같이, 조절형 전달이 장기간 동안에 걸쳐 네트워크 형성을 추가로 안정화시킨다는 가설이 제기되었다. 본 실시예에서는, 방출 기간을 연장시키기 위해, hPE를 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA) 미세입자에 캡슐화하였다. 미세입자 제제를 hPE 적재를 위해 최적화하고, 형태학적 특징(크기, 캡슐화 효율, 다공성)을 특성화하고, 단백질 방출을 프로파일링하였다. As described in Example 1 above, a single administration of the human placenta extract of this disclosure has been found to induce and regulate early stages of in vitro and in vivo angiogenesis. It has been shown that multiple administrations of hPM over time promote the development of additional capillary blood vessels and thus the hypothesis that regulated delivery, as described in Example 2 above, further stabilizes network formation over an extended period of time . In this example, hPE was encapsulated in poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microparticles to extend the release period. The fine particle formulation was optimized for hPE loading, characterizing morphological characteristics (size, encapsulation efficiency, porosity), and profiling of protein release.
이식된 조직 또는 조직 구조물의 경우 혈관신생을 유도하는 데 있어 상기 확인된 문제점들을 극복하기 위해, 본 개시내용의 방법에서는 인간 태반을 사용하여 상기 실시예에 기술된 바와 같이, 모세혈관 네트워크 형성을 유도할 수 있고, 혈관신생 및 면역조절 단백질을 함유하는, 본 실시예에서는 인간 태반 매트릭스(hPM)로 지칭되는 인간 태반 추출물을 얻었다. 시험관내에서 hPM 상에 시딩된 내피 세포(HUVEC)는 상기에서 혈관신생 유전자의 상향조절과 함께 혈관신생 네트워크를 형성하는 것으로 나타났고, 생체내에서 매트릭스는 조직 섬유화는 억제시키면서, 투여된 바이오스캐폴드 내에서 혈관 형성을 유도하는 것으로 나타났다. 추가로, 일정한 시점(배양 1일째, 3일째 및 5일째) 다회에 걸쳐 hPM 접종을 받은 내피 세포는, 그의 네트워크가 5일 후에는 분해되기 시작하는 단 1회의 접종만을 받은 세포와 비교하였을 때, 더욱 안정적이고, 더 오랫 동안 지속되는 혈관신생 네트워크를 형성하였다. 따라서, 더 오랫 동안 지속되고, 더욱 안정적인 모세혈관 네트워크가 형성될 수 있도록 하기 위해 시간 경과에 따라 매트릭스를 조절형으로 전달하기 위한 접근법을 연구하였다. In order to overcome the identified problems in inducing angiogenesis in the case of grafted tissue or tissue structures, the method of the present disclosure uses a human placenta to induce capillary network formation, as described in the above example. Human placenta extracts, referred to herein as human placenta matrix (hPM), which contain angiogenic and immunomodulatory proteins, can be obtained. Endothelial cells (HUVEC) seeded on hPM in vitro have been shown to form an angiogenic network with upregulation of angiogenesis genes in the above, and the matrix in vivo has been shown to inhibit tissue fibrosis, Induced angiogenesis. In addition, endothelial cells subjected to hPM inoculation at multiple time points (
hPM의 복합적이고, 이종성인 성질이 조절형 방출의 기전을 복잡하게 만들 수 있다. 예를 들어, 조절형 방출에 사용되는 물질과의 상반 상호작용 및 상호작용 때문에, 단백질의 상이한 전하 및 쇄 특성이 적재율에 영향을 미칠 수 있다. 천연 및 합성 미세입자 물질, 둘 모두, 단백질을 캡슐화할 수 있는 그의 잠재성에 대하여 조사하였다. 천연 물질, 예컨대, 콜라겐, 키토산, 및 알기네이트는 생체적합성 및 비공격적인 캡슐화 기술을 제공하고, 그의 분해 속도는 약 7 내지 10일인데, 이는 어느 정도의 지속적인 방출을 허용하기는 하지만, 보다 장기간 동안 단백질을 지속적으로 방출하는 데 사용하는 것은 제한할 수 있다11 , 12, 13. 화학적 또는 광화학적 가교결합이 상기 미세입자의 분해를 저속화시킬 수 있다9 , 14 .The complex, heterogeneous nature of h PM can complicate the mechanism of regulated release. For example, due to counteraction interactions and interactions with materials used in controlled release, different charge and chain properties of the protein may affect the loading rate. Both natural and synthetic microparticulate materials, both of which have potential to encapsulate proteins, have been investigated. Natural materials such as collagen, chitosan, and alginate provide biocompatible and non-aggressive encapsulation techniques, and their rate of degradation is about 7 to 10 days, which allows for some sustained release, The use of sustained release of proteins may be limited 11 , 12, 13 . Chemical or photochemical cross-linking can slow the degradation of the fine particles 9 , 14 .
PLA-공중합체는 생체의학적 적용에서 단백질 캡슐화를 위해 사용되어 왔고, 이는 FDA의 승인을 받은 생체적합성 합성 물질이다15 ,16,17. 상기 중합체는 장기 지속적인 조절 방식으로 단백질을 방출할 수 있고, 복합물 및 다층 미세입자를 생성하는 데 사용될 수 있다15 ,18. 이러한 물질들 중에서, PLGA 또는 폴리(락틱-코-글리콜산)이 특정 성장 인자 (예컨대, BMP, VEGF, bFGF)의 조절형 방출을 위해 사용된다19 , 20, 21. PLA- copolymers have been used to encapsulate proteins in vivo medical applications, which is a biocompatible synthetic materials that are approved by the FDA in the 15, 16 and 17. The polymer may be released protein in the long run continuous adjustment method may be used to create a complex and multi-layered fine particles 15 and 18. Among these materials, or a PLGA poly (lactic-co-glycolic acid) it is used for the controlled release of the type-specific growth factors (e.g., BMP, VEGF, bFGF) 19 , 20, 21.
많은 연구들을 통해 단일 단백질의 PLGA 캡슐화가 평가되었고, 여러 연구들은 다중 단백질의 공동 캡슐화에 대하여 조사해 왔지만22 , 23 어떤 연구에서도 단백질로 이루어진 복합 이종성 혼합물의 캡슐화에 대해 평가한 바는 없다. 본 실시예는 PLGA 미세입자를 사용하는 hPM에 대한 조성 및 캡슐화 기술을 설명하고, 내피 세포의 3D 배양물에서의 상기 혼합물의 조절형 방출의 효과를 평가한다. Through a number of studies were evaluated PLGA encapsulation of a single protein, several studies have not examined came against the co-encapsulated 22 and 23 bar in a review for the encapsulation of complex heterogeneous mixture of proteins in any study of multiple proteins. This example illustrates the composition and encapsulation technique for hPM using PLGA microparticles and evaluates the effect of controlled release of the mixture in a 3D culture of endothelial cells.
hPM이 이종성 조성물임을 고려하여, 본 실시예에 기술되는 본 실시양태에서는 다중 단백질 hPM 방출을 세포 배양물에서의 적용에 맞게 적합화하기 위해 PLGA 합성 프로토콜을 최적화하였다. 고려 사항으로는 (재생 의학 적용에 적합한) 미세입자 크기 최적화, 높은 적재율 및 캡슐화 효율, 낮은 초기 버스트, 및 조절형 방출 프로파일을 포함하였다. 추가로, hPM이 내피 세포를 사용하여 혈관신생을 유도하는 적절한 농도로 미세입자로부터 방출되었다는 것을 확인하였다. 미세입자 합성 및 적재 후, 캡슐화 공정이 hPM 단백질에 선택적인지 여부를 평가하는 분석을 수행하였다. HUVEC가 시딩된 알기네이트 기반 하이드로겔로 포맷된 hPM이 적재된 미세입자를 포함하는 3D 배양 시스템을 사용하여 hPM의 조절형 방출이 혈관신생 유도에 미치는 효과를 평가하였다. 28일 동안 특정 시점에 세포 거동을 평가하여 배양 전 기간 동안에 걸쳐 PLGA 미세입자로부터 조절 방식으로 hPM을 투여받은 세포와의 비교로 hPM을 1일째 단일의 직접 접종으로 받은 세포 사이의 반응을 평가하였다. Considering that hPM is a heterogeneous composition, this embodiment described in this example optimizes the PLGA synthesis protocol to adapt the multiprotein hPM release for application in cell cultures. Considerations included fine particle size optimization (suitable for regenerative medicine applications), high loading and encapsulation efficiency, low initial burst, and controlled release profile. In addition, it was confirmed that hPM was released from the microparticles at an appropriate concentration to induce angiogenesis using endothelial cells. After microparticle synthesis and loading, an assay was performed to evaluate whether the encapsulation process was selective for the hPM protein. The effect of regulated release of hPM on angiogenesis induction was evaluated using a 3D culture system containing hPM loaded microparticles formatted with alginate based hydrogel seeded with HUVEC. At 28 days, cell behavior was assessed to assess the response between cells receiving a single direct inoculation of hPM on
방법Way
다중 볼루스 hPM 접종이 미치는 효과 . 피펫핑하고, 1분 동안 30 rpm으로 회전형 진탕기를 이용하여 96 웰 조직 배양 플레이트의 웰을 고르게 코팅함으로써 시험관내에서 HUVEC를 사용하여 혈관신생 네트워크 형성 동안 hPM 투약 프로파일의 효과 분석을 확인하였다. 이어서, 플레이트를 37℃에서 30분 동안 인큐베이션시켜 hPM을 가온시켰다. HUVEC를 혈관신생 배지에 현탁시키고, hPM 상부에 피펫팅한 후, 37℃에서 습윤화된 6% CO2 인큐베이터에 놓았다. 대조군의 경우, HUVEC를 혈관신생성 배지에 20,000개의 세포/㎠로 배양하였다. hPM 접종의 3가지 상이한 프로파일: 1) hPM을 오직 1일째(시딩 당일)에만 접종, 2) 1) hPM을 1 및 3일째 접종, 및 3) 1) hPM을 1, 3, 및 5일째 접종한 것을 비교하였다. 세포를 7일 동안 배양하고, 3 및 5일째 배지를 교체하였다. 대조군으로서, 세포를 플레이트의 바닥에 직접 같은 밀도로 직접 시딩하였고, 배지를 2일마다 교체하였다. 세포를 7일째 염색하고, 형광 현미경으로 영상화하고, "혈관신생 정량화" 섹션에 기술되어 있는 바와 같이 영상을 분석하여 혈관신생을 정량화하였다. Multi bolus Effect of hPM inoculation . An effect analysis of the hPM dosage profile during angiogenesis network formation was confirmed using HUVEC in vitro by pipetting and evenly coating the wells of a 96 well tissue culture plate with a rotary shaker at 30 rpm for 1 minute. The plate was then incubated at 37 DEG C for 30 minutes to warm the hPM. HUVEC was suspended in angiogenesis medium, pipetted on top of hPM, and placed in a humidified 6% CO 2 incubator at 37 ° C. For the control group, HUVECs were cultured in angiogenesis medium at 20,000 cells / cm2. Three different profiles of hPM inoculation: 1) inoculated hPM only on day 1 (seeding day), 2) inoculated on
PLGA 미세입자 제조. 수중유중수 에멀젼(프로토콜 1) (듀렉트(Durect: 미국 캘리포니아주 쿠퍼티노))을 이용하여 PLGA(폴리(DL-락티드-코-글리콜리드)) 미세입자를 제조하였다. 앞서 실시예 1에 기술되어 있는 바와 같이 hPM 단백질 혼합물을 사용하여 한 수용액(W1)을 제조하고, 나머지 다른 한 수용액(W2)은 100 mL의 DI 수에 2 g의 폴리비닐 알콜(wt 30,000-70,000, 87-90% 가수분해, 시그마-알드리치: 미국 미주리주 세인트 루이스)을 용해시켜 제조하였다. 오일 용액(O)은 상기 용액이 투명하게 보일 때까지 3 mL의 클로로포름 중에 90 mg의 PLGA를 용해시킴으로써 수득하였다. W1을 O에 첨가하고, 1분 동안 20,000 rpm으로 균질화하였다. 300 rpm으로 교반하면서, 마이크로피펫을 사용하여 수득한 1차 에멀젼을 W2에 적가하였다. 1차 에멀젼을 모두 첨가하였을 때, 생성된 2차 에멀젼을 느슨하게 알루미늄 호일로 덮고, 흄 후드에서 밤새도록 교반(300 rpm)되도록 하여 용매를 증발시켰다. 이어서, 2차 에멀젼을 10분 동안 1,000 rpm으로 원심분리하고, 상청액을 제거하고, DI 수로 2회 초과로 미세입자를 세척하였다. 경화된 미세입자를 DI 수에 현탁시키고, 48시간 동안 냉동 건조시킨 후, 필요시까지 4℃에서 보관하였다. 대조군의 경우, W1을 제조하는 데 hPM(시그마-알드리치: 미국 미주리주 세인트 루이스) 대신 소 혈청 알부민(BSA: bovine serum albumin)으로 치환하여 단일 단백질이 적재된 PLGA 미세입자를 생성하였다. Manufacture of PLGA microparticles . PLGA (poly (DL-lactide-co-glycolide)) microparticles were prepared using a water-in-oil heavy water emulsion (Protocol 1) (Durect (Cupertino, CA)). An aqueous solution (W1) was prepared using the hPM protein mixture as described previously in Example 1 and the other aqueous solution (W2) was added to 100 mL of DI water with 2 g of polyvinyl alcohol (wt 30,000-70,000 , 87-90% hydrolysis, Sigma-Aldrich: St. Louis, Mo.). The oil solution (O) was obtained by dissolving 90 mg of PLGA in 3 mL of chloroform until the solution appeared transparent. W1 was added to O and homogenized at 20,000 rpm for 1 minute. While stirring at 300 rpm, the primary emulsion obtained by using a micropipette was added dropwise to W2. When all the primary emulsions were added, the resulting secondary emulsion was loosely covered with aluminum foil and stirred overnight (300 rpm) in a fume hood to evaporate the solvent. The secondary emulsion was then centrifuged at 1,000 rpm for 10 minutes, the supernatant was removed, and the microparticles were washed twice more with DI water. The cured microparticles were suspended in DI water, freeze-dried for 48 hours and stored at 4 < 0 > C until needed. In the control group, W1 was replaced with bovine serum albumin (bSA) instead of hPM (Sigma-Aldrich: St. Louis, Mo.) to produce PLGA microparticles loaded with a single protein.
hPM 혼합물의 이종성인 성질에 기인하여, 캡슐화가 PLGA 미세입자로부터의 조절형 방출의 도전적인 요소를 나타낸다. 따라서, 프로토콜 수정이 크기 및 방출에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저, 제1 단계인 균질화의 장기화가 미치는 효과를 평가하였다(프로토콜 2: 1분 대신 2분). 이어서, 2차 수중유중수 에멀젼의 형성 후 및 용매 제거 이전에 도입된 추가의 균질화 단계가 미치는 효과를 조사하였다(프로토콜 3: 1분의 추가의 균질화; 프로토콜 4: 20초의 추가의 균질화). 각 수정 후, 최적화 공정으로 진행하기 이전에, 미세입자 형태학적 특징 및 연관된 방출 속도를 평가하고, 비교하였다. Due to the heterogeneous nature of the hPM mixture, encapsulation represents a challenging element of controlled release from PLGA microparticles. Therefore, we analyzed the effect of protocol modification on size and emission. First, the effect of prolonged homogenization on the first stage was evaluated (protocol 2: 2 minutes instead of 1 minute). Then, the effect of additional homogenization steps introduced after the formation of the secondary water-in-oil emulsion and before the removal of the solvent was investigated (protocol 3: additional homogenization in 1 minute; protocol 4: additional homogenisation in 20 seconds). After each modification, the microparticle morphological characteristics and associated release rates were evaluated and compared before proceeding to the optimization process.
PLGA 미세입자 형태학적 특성화. 현미경 검사법을 사용하여 PLGA 미세입자의 형태학적 특징을 평가하였다. 컬러 디지털 카메라가 부착된 도립 광학 라이카 현미경(라이카(Leica) DM IL LED, 라이카 마이크로시스템즈 인크.(Leica Microsystems Inc.: 미국 일리노이주))을 이용하여 미세입자의 평균 크기를 평가하였다. 무상 소프트웨어 이미지J 1.45s(웨인, 라브밴드 - 미국 국립 보건원(미국)- http://imagej.nih.gov/ij/)를 이용하여 촬영 영상을 분석하였다. 입자를 수동으로 추적한 후, 라이카 LAS 소프트웨어(독일 베츨라어)를 사용하여 자동으로 측정함으로써 각 입자의 직경을 측정하였다. Morphological characterization of PLGA microparticles . Microscopic examination was used to evaluate the morphological characteristics of the PLGA microparticles. The mean size of the microparticles was evaluated using an inverted optical Leica microscope (Leica DM IL LED, Leica Microsystems Inc., IL, USA) with a color digital camera. The images were analyzed using the free software image J 1.45s (Wayne, Rabbend - US National Institutes of Health (USA) - http://imagej.nih.gov/ij/). After manually tracking the particles, the diameter of each particle was measured by automatic measurement using Leica LAS software (Wetzlar, Germany).
시차 주사 현미경 검사법(SEM)(S-4000 FE-SEM, 히타치 하이 테크놀러지즈: 미국 텍사스주)을 사용하여 미세입자의 표면 형태 및 다공성을 특성화하였다. 형상 및 표면 분석을 위해, 냉동 건조된 샘플을 양면 흑연 테이프를 이용하여 알루미늄 스터브에 탑재하고, 살포기(데스크V, 덴톤 배큠)를 이용하여 금 및 팔라듐으로 코팅하였다. 이어서, 코팅된 샘플을 2 kV의 가속 전압으로 조사하고, 평균 크기 및 형상을 평가하기 위해 저배율을 이용하여 사진 촬영하고, 다공성 및 형태 특징 변화를 평가하기 위해 고배율을 이용하여 사진 촬영하였다. The surface morphology and porosity of microparticles were characterized using differential scanning microscopy (SEM) (S-4000 FE-SEM, Hitachi High Technologies, Texas, USA). For shape and surface analysis, the lyophilized sample was mounted on an aluminum stub using double-sided graphite tape and coated with gold and palladium using a spreader (Desk V, Denton Batch). The coated samples were then exposed at an accelerating voltage of 2 kV, photographed using a low magnification to evaluate the average size and shape, and photographed using a high magnification to evaluate porosity and morphological feature changes.
적재율. 미세입자 용해 후 캡슐화된 단백질을 직접 측정하여 PLGA 미세입자 중의 hPM 적재율을 측정하였다. 문헌 [Ravi., et al., Development and characterization of polymeric microspheres for controlled release protein loaded drug delivery system. 70, (2008)] 및 [Igartua, M. et al., Stability of BSA encapsulated into PLGA microspheres using PAGE and capillary electrophoresis. International Journal of Pharmaceutics 169, 45-54 (1998)](상기 두 문헌 모두 가수분해 기술에 대하여 본원에서 참조로 포함된다)에 기술된 가수분해 기술을 개조하여 수행하였다. 간략하면, 15 mg의 동결 건조된 미소구를 5 mL의 0.1 M NaOH 함유 5% w/v SDS로 분해하고, 투명한 용액을 수득할 때까지 실온에서 15 h 동안 진탕기 상에서 가수분해하였다. 이어서, 생성된 투명한 용액에 1 M HCl을 첨가하여 pH 7로 중화시키고, 10 min 동안 5,000 rpm으로 원심분리하였다. 이어서, 상청액 중의 단백질 농도를 피어스(Pierce) BCA 표준 단백질 검정법과 함께, UV-가시광선 분광광도계(UV-Visible Spectrophotometer)를 이용하여 562 nm에서 3중으로 분석하였다. 캡슐화 효율은 실제 단백질 함량 대 이론상의 단백질 함량의 비로 표시하였다. Load factor . After the microparticle dissolution, the encapsulated protein was directly measured to determine the hPM loading rate in the PLGA microparticles. Ravi., Et al., Development and characterization of polymeric microspheres for controlled release protein loaded drug delivery system . 70, (2008)] and Igartua, M. et al., Stability of BSA encapsulated into PLGA microspheres using PAGE and capillary electrophoresis. International Journal of Pharmaceutics 169, 45-54 (1998)), both of which are incorporated herein by reference in their entirety for hydrolysis techniques. Briefly, 15 mg of lyophilized microspheres were digested with 5 mL of 5% w / v SDS containing 0.1 M NaOH and hydrolyzed on a shaker for 15 h at room temperature until a clear solution was obtained. The resulting clear solution was then neutralized to pH 7 by the addition of 1 M HCl and centrifuged at 5,000 rpm for 10 min. The protein concentration in the supernatant was then analyzed in triplicate at 562 nm using a UV-Visible Spectrophotometer along with the Pierce BCA standard protein assay. The encapsulation efficiency is expressed as the ratio of the actual protein content to the theoretical protein content.
시험관내 hPM 방출 특성화. PLGA 미세입자로부터의 hPM의 방출을 특성화하기 위해, 10 mg의 적재된 미세입자를 1 mL의 포스페이트 완충제 염수(PBS) 중에 현탁시켰다. 관을 진탕기 인큐베가터에서 인큐베이션시키고, 샘플 3개를 각 프로토콜에 대하여 평가하였다. 2일마다 관을 5분 동안 5,000 rpm으로 원심분리하고, 상청액을 수집하고, 동량의 새 PBS를 관에 첨가하였다. 분광광도계를 이용하여 562 nm에서 흡광도를 측정하여 단백질 농도를 정량화하였다. 표준 피어스 BSA 검정법으로부터 얻은 결과와 마이크로단백질 BSA 검정법으로부터 얻은 결과를 비교하여 시험된 모든 시점에서 방출된 단백질을 더욱 신뢰가능한 방식으로 평가할 수 있었다. 측정값은 3중 반복으로 수집하였다. 단백질 농도를, 200 내지 0.5 ㎍/mL 범위인, 새로 제조된 표준과 비교하였다. 표준 PBS의 평균 흡광도를 모든 측정값에서 감산하였다. 각 샘플 중의 단백질 양을 각각의 이전 시점에 얻은 양과 합산하여 누적 방출 곡선을 작성하였다. In vitro hPM emission characterization. To characterize the release of hPM from PLGA microparticles, 10 mg of the loaded microparticles were suspended in 1 mL of phosphate buffered saline (PBS). The tubes were incubated in a shaking cuvette garter and three samples were evaluated for each protocol. The tubes were centrifuged at 5,000 rpm for 5 minutes every two days, the supernatant was collected, and an equal volume of fresh PBS was added to the tubes. The protein concentration was quantified by measuring the absorbance at 562 nm using a spectrophotometer. By comparing the results from the standard Pierce BSA assay with the results from the microprotein BSA assay, we were able to evaluate the release of the released protein at all time points in a more reliable way. Measurements were collected in triplicate. Protein concentrations were compared to freshly prepared standards ranging from 200 to 0.5 [mu] g / mL. The average absorbance of the standard PBS was subtracted from all measurements. The amount of protein in each sample was added to the amount obtained at each previous time point to create a cumulative release curve.
hPM은, 성장 인자, 세포외 매트릭스 단백질, 및 다양한 전하 및 특성을 특징으로 하는 생체분자를 포함하는 복합 단백질 혼합물이기 때문에, 본 연구는 hPM이 적재된 미세입자로부터의 단백질 방출을 분석하여 캡슐화가 선택적으로 이루어졌는지 여부를 측정하였다. 밤새도록 교반한 후 수집된 상청액에 대해 SDS-PAGE 분석을 수행하였다. hPM이 적재된 미세입자 및 BSA가 적재된 미세입자 뿐만 아니라, 미세입자 적재시 사용된 농도와 동일한 농도의, PVA 중 hPM 및 BSA(50 mL DI 수 중 10 mg BSA 및 5 mL DI 수 중에 희석된 50 ㎕ hPM)를 포함하는 4가지 용액을 분석하였다. 단백질 표준을 사용하여 검출되는 단백질의 분자량을 평가하였다. BIO-RAD 전기영동 시스템(미국 캘리포니아주 허큘리스)을 이용하여 SDS-page를 수행하였다. 전기영동 후, 연속 진탕시키면서, 폴리아크릴아미드 겔을 1시간 동안 쿠마시 블루로 염색하였다. 이어서, 4:1:5 메탄올: 아세트산: DI 수용액 중에서 겔을 탈염색하여 단백질 밴드를 증강시켰다. 최종 겔을 DI 수에서 세척하고, 영상화하였다. Since hPM is a complex protein mixture comprising growth factors, extracellular matrix proteins, and biomolecules characterized by various charges and properties, this study analyzed protein release from microparticles loaded with hPM, Were measured. SDS-PAGE analysis was performed on the supernatant collected after overnight stirring. hPM and BSA in PVA (diluted in 10 mg BSA and 5 mL DI water in 50 mL DI water, at the same concentration as the concentration used for loading the fine particles, as well as the microparticles loaded with hPM and BSA, 50 [mu] l hPM). Protein standards were used to evaluate the molecular weight of the detected protein. SDS-page was performed using a BIO-RAD electrophoresis system (Hercules, CA, USA). After electrophoresis, the polyacrylamide gel was stained with Coomassie blue for 1 hour while continuously shaking. The gel was then decolorized in a 4: 1: 5 methanol: acetic acid: DI water solution to enhance the protein band. The final gel was washed in DI water and imaged.
알기네이트 하이드로겔 기반 3D 배양물. hPM의 조절형 방출을 위한 적용을 평가하기 위해 적재된 미세입자를 사용하여 혈관신생 어세이를 생성하였다. 인간 제정맥 내피 세포(HUVEC)를 시딩하고, hPM이 적재된 미세입자가 포매된 3D 알기네이트 겔(1.5% 알기네이트)에서 배양하였다. 샘플 군은 순수한 hPM을 함유하는 알기네이트에 현탁된 세포, 포매된 hPM이 적재된 미세입자를 함유하는 알기네이트에 현탁된 세포, 미세입자가 없는 알기네이트에 현탁된 세포, 및 블랭크 미세입자를 포함하는 알기네이트에 현탁된 세포를 포함하였다. 모든 샘플 군에 대하여, HUVEC를 배지에 현탁시키고, 중합화 이전에 0.054 M 염화칼슘 용액을 피펫팅함으로써 알기네이트 매트릭스에 온화하게 현탁시켰다. 알기네이트 세포 현탁액을 15분 동안 중합화가 일어날 수 있도록 안정 상태 그대로 유지시킨 후, 겔을 PBS로 세척하고, 배양 배지를 첨가하고, 플레이트를 37℃에서 습윤화된 6% CO2 인큐베이터에서 인큐베이션시켰다. Alginate Hydrogel- based 3D culture . Angiogenic assays were generated using the loaded microparticles to evaluate the application for controlled release of hPM. Human hepatic vein endothelial cells ( HUVECs) were seeded and cultured in 3D alginate gel (1.5% alginate) embedded with hPM loaded microparticles. The sample group included cells suspended in alginate containing pure hPM, cells suspended in alginate containing microparticles loaded with embedded hPM, cells suspended in alginate without microparticles, and blank microparticles Lt; RTI ID = 0.0 > alginate < / RTI > For all sample groups, HUVEC was suspended in the medium and gently suspended in an alginate matrix by pipetting a 0.054 M calcium chloride solution prior to polymerization. The alginate cell suspension was kept stationary for 15 minutes to allow polymerization to occur, then the gel was washed with PBS, the culture medium was added, and the plates were incubated in a humidified 6% CO2 incubator at 37 ° C.
hPM을 매트릭스에 직접 첨가한 경우의 조건과, hPM이 미세입자로부터 방출된 조건 사이에 유사한 결과를 수득하기 위해, 각각의 겔에서 혼합된 hPM의 농도는 21일 후에 포매된 미세입자로부터 방출된 단백질 농도(78 ㎍의 단백질/㎠)와 같았다. 칼세인 AM(라이프 테크놀로지즈(Life Technologies: 미국 뉴욕주 그랜드 아일랜드))을 이용하여 염색된 겔 내의 세포 네트워크의 형태학적 특성화에 따르면, 미세입자로부터의 hPM의 지속적인 조절형 방출의 효과는 7, 14, 21 및 28일째 hPM의 볼루스 접종과 유사하였다. To obtain similar results between the conditions when hPM was added directly to the matrix and the conditions where the hPM was released from the microparticles, the concentration of hPM mixed in each gel was such that the protein released from the embedded microparticles after 21 days Concentration (78 [mu] g protein / cm < 2 >). According to the morphological characterization of the cell network in the stained gel using Carlsein AM (Life Technologies, Grand Island, NY, USA), the effect of the sustained controlled release of hPM from the microparticles is 7, 14 , 21 and 28 days post hPM bolus inoculation.
혈관신생 정량화. 이미지J 1.45s(NIH: 미국 메릴랜드주 베세즈다)를 이용하여 혈관신생 결과를 정량화하였다. 도립 형광 현미경을 사용하여 촬영된 5X 배율의 영상을 프로세싱하고, 하기 파라미터: 실시예 1에 기술된 시간 동안 HUVEC에 의해 형성된 메쉬 개수, 분기점 개수 및 세관 유사 구조의 길이를 평가하고, 정량화하였다. Quantification of angiogenesis . An image J 1.45s (NIH, Bethesda, MD, USA) was used to quantify the angiogenic outcome. Images of 5X magnification photographed using an inverted fluorescence microscope were processed and the number of meshes, number of bifurcations and length of tubule-like structure formed by HUVEC during the time period described in the following parameters: Example 1 were evaluated and quantified.
통계학적 분석. 미세입자 및 3D 배양물, 둘 모두에 대한 실험은 3중으로 반복 수행하였다. 그래프 데이터 및 표로 작성된 데이터는 모두 평균±표준 표준 오차로 제시되었다. 엑셀(Excel)(마이크로소프트 오피스(Microsoft Office)) 및 미니탭 15(Minitab 15)(미니탭: 미국 펜실베이니아주 스테이트 칼리지)를 이용하여 분석을 수행하였다. 2 초과의 조건을 평가할 경우, ANOVA 검정을 이용하여 유의도를 계산하고, 사후 검정을 이용하여 특정 차이를 평가하였다. 오직 2가지 조건만이 유사한 경우에는, 이분산과 함께 독립, 양측, 스튜던츠 t 검정을 이용하였다. 유의 수준을 * p < 0.05로 설정하였다. Statistical analysis . Experiments on both microparticles and 3D cultures were repeated in triplicate. Both graph data and tabulated data are presented as mean ± standard error. Analysis was performed using Excel (Microsoft Office) and Minitab 15 (Minitab: State College, Pennsylvania, USA). When evaluating the condition above 2, the ANOVA test was used to calculate the significance and the post test was used to assess the specific difference. If only two conditions were similar, independent, bilateral, and Student's t test was used with this variance. The significance level was set to * p <0.05.
결과result
다중 볼루스 hPM 접종이 미치는 효과 . HUVEC의 혈관신생 네트워크로의 형성은 시간이 경과함에 따라 hPM을 투여받은 횟수에 영향을 받았다(도 16a-16d). 도 16e에 제시된 바와 같이, 세관 길이는 접종 횟수의 함수로서 증가하였다. 비록 메쉬 개수 및 분기점 개수에 있어서는 어떤 유의적인 차이도 없었지만(도 16f-16g), 접종 횟수의 함수로서 성숙한 메쉬는 증가하고, 더 많아지는 경향이 있는 것으로 관찰되었다. 성숙한 혈관신생은 긴 세관 및 분기점 및 메쉬 개수 감소를 특징으로 하는 바, 상기 결과는 hPL의 연속 투여가 내피 세피가 안정적인 네트워크로 조직화하는 데 도움을 준다는 것을 확인시켜 준다. Multi bolus Effect of hPM inoculation . The formation of HUVEC into the angiogenic network was influenced by the number of times hPM was administered over time (Figs. 16a-16d). As shown in Figure 16e, the tubule length increased as a function of the number of inoculations. Although there were no significant differences in the number of meshes and number of bifurcations (Fig. 16f-16g), it was observed that mature meshes as a function of number of inoculations tended to increase and become more numerous. Mature angiogenesis is characterized by long tubuli and bifurcation and reduced mesh counts, which confirms that continuous administration of hPL helps endothelial cells to organize into a stable network.
초기 PLGA 미세입자 제조: 프로토콜 1. 프로토콜 1로부터 생성된 PLGA 미세입자의 평균 크기는 447±32 ㎛이고, 크기의 정규 분포 범위는 100 내지 1,000 ㎛였다. 동일 조건하에서 3개의 미세입자 배치를 제조하였고, 반복가능한 분포가 입증될 수 있었다. PLGA 미세입자 중 hPM의 적재율은 64±4%였다(데이터를 나타내지 않음). Initial PLGA microparticle preparation :
시험관내 방출 분석 결과, 초기 버스트는 낮게 나타났는데, 이는 캡슐화된 단백질 총량의 10%에 상응하는 값(21.38±0.83 ㎍/mL)이었고, 21일 후에는 초기 캡슐화된 단백질 중 51.23±0.19%(134.56±0.50 ㎍/mL)가 PLGA 미세입자로부터 방출되었다(데이터를 나타내지 않음). 방출 속도 프로파일은 평가된 21일 전 기간 동안에 걸쳐 선형이고, 일정한 것으로 보였지만, 평가 기간 종료시 미세입자로부터 방출된 hPM 방출량은 (상기 기술된 바와 같이) 혈관신생 반응을 유도하는 데 hPM의 볼루스 주사를 사용하는 경우(500 ㎍/mL)와 비교하였을 때, 그 농도는 유의적으로 더 낮았다. In vitro release analysis showed that initial bursts were low, corresponding to 10% of the total encapsulated protein (21.38 ± 0.83 μg / mL) and after 21 days 51.23 ± 0.19% of the initial encapsulated proteins (134.56 ± 0.50 g / mL) was released from PLGA microparticles (data not shown). The release rate profile was linear over the estimated 21 day period and appeared to be constant, but at the end of the evaluation period, hPM release from the fine particles (as described above) resulted in bolus injection of hPM to induce an angiogenic response The concentration was significantly lower when used (500 / / mL).
대조군인 BSA가 적재된 PLGA 미세입자의 평균 크기는 239.60±9.45 ㎛이고, 크기의 정규 분포는 50 내지 400 ㎛였고, 여기서, 미세입자 중 70%는 150 내지 350 ㎛ 범위였다. BSA가 적재된 PLGA 미세입자의 적재율은 초기에 적재된 단백질 총량의 76±3%였다. 시험관내 방출 분석 결과, 캡슐화된 BSA 총량의 20%(51.52±1.76 ㎍/mL)인 hPM이 적재된 미세입자와 비교하였을 때, 초기 버스트는 더 높은 것으로 나타난 반면, 21일 후에는 초기에 캡슐화된 단백질의 66.7±9.55%(166.74±23.8 ㎍/mL)가 PLGA 미세입자로부터 방출되었다(데이터를 나타내지 않음). 방출 속도 프로파일은 평가된 21일 전 기간 동안에 걸쳐 선형이고, 일정한 것으로 보였다. hPM이 적재된 PLGA 미세입자와 BSA가 적재된 PLGA 미세입자 사이에 관찰되는 결과상 차이는 방출 동역학적 성질이 제조 및 적재 프로토콜의 최적화를 통해 개선될 수 있다는 것을 제안한다. The mean size of the PLGA microparticles loaded with the control BSA was 239.60 ± 9.45 μm and the normal distribution of the sizes was 50 to 400 μm, where 70% of the microparticles were in the range of 150 to 350 μm. The loading rate of PLGA microparticles loaded with BSA was 76 ± 3% of the total amount of the initially loaded protein. In vitro release analysis showed that the initial burst was higher when compared to the loaded microparticles with hPM of 20% (51.52 ± 1.76 ug / mL) of the total encapsulated BSA, whereas after 21 days the initial encapsulated 66.7 ± 9.55% (166.74 ± 23.8 μg / mL) of the protein was released from the PLGA microparticles (data not shown). The release rate profile was linear over a period of 21 days evaluated and appeared to be constant. The observed differences between the hPM loaded PLGA microparticles and the BSA loaded PLGA microparticles suggest that the release kinetic properties can be improved through optimization of the fabrication and loading protocols.
PLGA 미세입자 크기 최적화 및 형태의 특성화 . 1차 에멀젼을 2분 동안 균질화시키는 (프로토콜 1보다 추가로 1분 더 균질화시킴) 프로토콜 2를 사용하여 생성된 미세입자로부터의 크기 분석 결과, 평균 직경이 276.78±13.41 ㎛(도 17a, 17d)인 것으로 나타났다. 2차 에멀젼 제조 단계에 1분의 균질화 단계가 추가된, 프로토콜 3을 사용하여 생성된 미세입자의 평균 크기는 37.79±1.30 ㎛인 반면(도 17b, 17e), 2차 에멀젼에 20초 균질화 단계가 추가된, 프로토콜 4를 사용하여 생성된 미세입자의 평균 크기는 91.85±2.92 ㎛였다(도 17c, 17f). Optimization of PLGA fine particle size and characterization of morphology . Size analysis from the microparticles produced using
SEM 분석으로부터 얻은 결과는 상이한 프로토콜 사이의 표면 다공성에 있어서의 어떤 유의적인 차이도 보이지 않았다. 기술된 상이한 변형법을 사용하여 수득된 미세입자의 표면들은 모두 균질한 표면을 가진 둥근 형성을 보였다(도 18a-18f). 도 18a-18c는 미세입자 형상을 보여주는 것이고, 도 18d-f는 각각 프로토콜 2, 3, 및 4에 의해 제조된 입자의 미세입자 표면 다공성을 보여주는 것이다. The results from SEM analysis showed no significant difference in surface porosity between the different protocols. The surfaces of the microparticles obtained using the different variants described all showed rounded formation with homogeneous surfaces (Figures 18a-18f). Figures 18a-18c show the fine particle shape and Figures 18d-f show the microparticle surface porosity of the particles prepared by
적재율. 캡슐화 효율은 미세입자의 크기와 선형 관계가 있는 것으로 보이지 않았다(도 19a). 캡슐화 효율은 프로토콜 2의 경우, 73±4%로 증가하였고, 프로토콜 3에서 크기가 유의적으로 감소된 경우에는 63±3%로 감소한 것으로 나타났다. 프로토콜 4의 경우, 초기의 전체 단백질 적재 중 캡슐화된 단백질의 79±9%에 해당되는 값으로, 가장 높은 캡슐화 효율을 얻었다. Load factor . The encapsulation efficiency did not appear to have a linear relationship with the size of the fine particles (Fig. 19A). The encapsulation efficiency increased to 73 ± 4% for
최적화된 hPM이 적재된 미세입자로부터의 hPM의 시험관내 방출. 최적화된 프로토콜을 사용하여 생성된 미세입자로부터의 hPM의 방출 속도는 크기 및 적재율 차이에 따른 직접적인 결과였고, 균질화 단계의 변형으로 수득된 방출 프로파일 경향은 유사한 것으로 보였다. 초기 버스트가 1차 에멀젼 균질화 단계의 지속 기간 변형에 따라 유의적으로 변하지는 않았고, 프로토콜 1에서의 8.14±0.31%(21.38±0.83 ㎍ 단백질/mL) (데이터를 나타내지 않음)로부터 프로토콜 2에서의 6.42±2.07%(18.88±6.11 ㎍ 단백질/mL)로 상승하였다. 2차 에멀젼의 균질화를 도입하였을 때, 버스트 방출이 유의적으로 증가한 것이 관찰되었다: 프로토콜 4의 경우, 27.72±3.73%(106.33±14.33 ㎍/mL)인 것과 비교하였을 때, 프로토콜 3의 경우, 캡슐화된 전체 단백질(60.82±1.03 ㎍/mL)의 23.75±0.40%가 처음 1일 이내에 방출되었다(도 19b). Optimized hPM- loaded hPM from fine particles In vitro release . The rate of release of hPM from the fine particles produced using the optimized protocol was a direct result of the difference in size and loading ratio and the release profile trends obtained with the modification of the homogenization step appeared to be similar. The initial bursts did not change significantly with duration variation of the primary emulsion homogenization step, but were significantly lowered from 8.14 ± 0.31% (21.38 ± 0.83 μg protein / mL) in protocol 1 (data not shown) to 6.42 ≪ / RTI > ± 2.07% (18.88 ± 6.11 μg protein / mL). When the homogenization of the secondary emulsion was introduced, a significant increase in the burst release was observed: in
21일 후 누적 방출은 미세입자 크기와 상관관계가 있었는데, 미세입자가 작을수록 검정 기간에 방출되는 hPM의 방출량은 더 많았다. 방출 21일 후, 프로토콜 2로부터 미세입자는 캡슐화된 전체 단백질의 64.09±1.70%(188.43±5 ㎍/mL)를 방출한 반면, 프로토콜 3으로부터의 MP는 98.62±1.40%(252.48±3.6 ㎍/mL)를 방출하였고, 프로토콜 4로부터의 MP는 87.60±1.12%(335.98±4.72 ㎍/mL)를 방출하였다(도 19b). 연장된 기간에 걸친 P3 및 P4 방출 프로파일을 비교하는 추가 분석 결과, 30일 후, 프로토콜 3으로부터의 미세입자는 완전히 분해되었고, hPM의 방출은 더 이상 이루어지지 않은 반면, 프로토콜 4로부터의 미세입자는 캡슐화된 전체 단백질의 최대 93.12±0.2%(357±4.09 ㎍/mL)까지 방출하였다. Cumulative release after 21 days correlated with microparticle size, the smaller the microparticle, the greater the release of hPM released during the assay period. After 21 days of release, the microparticles from
SDS page로부터의 결과는 수집되고, 분석된 상청액에 함유되어 있는 단백질의 농도가 낮은 것에 기인하여 제한되어 있다. 그러나, 분석 결과, PLGA 미세입자에서 hPM의 캡슐화는 균일하게 일어났고, 특정 단백질에 대한 선택적인 캡슐화에 관한 증거는 없었다. BSA가 적재된 미세입자 및 hPM이 적재된 미세입자, 둘 모두, 미세입자 경화 이후에 수집된 상청액 분석 결과, 농도가 더 낮은 경우에 단백질 함량은 유사한 것으로 나타났다(도 20). The results from the SDS page are limited due to the low concentration of protein contained in the supernatant collected and analyzed. However, the analysis showed that the encapsulation of hPM in PLGA microparticles occurred uniformly, and there was no evidence of selective encapsulation of specific proteins. Both the BSA loaded microparticles and the hPM loaded microparticles, both of which were collected after microparticle curing, showed that the protein content was similar when the concentration was lower (Figure 20).
알기네이트 하이드로겔 기반 3D 배양물. 혈관신생 어세이로부터 얻은 결과는 hPM의 조절형 방출이 내피 세포가 시딩된 매트릭스에서 모세혈관 유사 구조의 안정성을 개선시킬 수 있다는 것을 나타내었다. 도 21은 배양 7일 후, hPM이 적재된 미세입자가 포매된 알기네이트 하이드로겔에서 배양된 HUVEC에서 단지 몇개의 발아 및 관상 구조가 관찰된 반면(성숙한 네트워크는 관찰되지 않았다), 순수한 hPM을 함유하는 매트릭스에서의 혈관신생 형성은 같은 기간에 비교적 더욱 성숙한 상태였고, 여기서, 평균 세관 길이 = 207.90±15.31 ㎛, 1.27±0.84개의 메쉬/mm2, 및 9.60±0.70개의 분기점/㎟인 것을 도시한 것이다. 그러나, 배양 14일 후, hPM이 적재된 MP가 포매된 알기네이트 겔은 평균 길이 = 137.41±9.77 ㎛ 및 6.66±0.47개의 분기점/㎟로 1차 세관을 조직화하기 시작한 반면, 순수한 hPM을 함유하는 매트릭스에서는 분해된 혈관신생 네트워크가 나타났고, 메쉬가 관찰되지 않고, 평균 길이가 226.58±25.64 ㎛인 단리된 세관만이 있었다. 21일째, MP가 포매된 겔은 미숙한 메쉬 형성을 보였고, 평균 세관 길이는 204.07±12.75 ㎛이고, 평균 분기점 개수는 11±1.25개의 분기점/㎟였다. 전반적으로, 배양 21일 후, 형성된 혈관신생 네트워크는 안정한 상태 그대로 유지되었고, 단지 분기점 개수/㎟에서만 소량의 변화가 있었다(도 21). 배양 28일 후, 평균 세관 길이는 168.88±10.31 ㎛이고, 평균 분기점 개수는 12.93±1.61개의 분기점/㎟이고, 평균 메쉬 개수는 3.17±0.93개/㎟였다. Alginate Hydrogel- based 3D culture . Results from angiogenesis assays showed that regulated release of hPM could improve the stability of capillary-like structures in the matrix in which endothelial cells were seeded. Figure 21 shows that after 7 days of incubation, only a few germination and coronary structures were observed in HUVECs cultured in microparticle-embedded alginate hydrogel loaded with hPM (no mature network was observed), whereas pure hPM Angiogenesis in the matrix was comparatively more mature during the same period wherein the average tubulin length was 207.90 ± 15.31 μm, 1.27 ± 0.84 mesh / mm 2 , and 9.60 ± 0.70 bifurcation / mm 2 . However, after 14 days of incubation, the MP-loaded alginate gel loaded with hPM started to organize primary tubules with an average length of 137.41 ± 9.77 μm and 6.66 ± 0.47 bifurcation /
논의Argument
PLGA 미세입자를 사용하여 캡슐하된 단백질이 성장 인자의 조절형 방출을 위한 약물 전달 시스템이며, 보편적으로 사용되는 제조 기술은 수중유중수 방법이다.19, 20, 21 본 연구에서, 2,600여종 초과의 혈관신생 및 항섬유화 단백질을 함유하는 복합 인간 유래 다중 단백질 혼합물(태반 매트릭스 또는 hPM)을 PLGA 미세입자로 캡슐화하였다. 결과에 따르면, hPM이 적재된 PLGA 미세입자를 사용하였을 때, 혈관신생유발 단백질 및 섬유화 단백질을 함유하는 다중 단백질 융합물의 방출은 시간 경과에 따라 지속되고, 조절될 수 있다. 시험관내 배양 동안 내피 세포와 함께 사용될 때, hPM이 적재된 PLGA 미세입자는 안정한 혈관신생 네트워크가 형성될 수 있게 한다. An encapsulated protein using PLGA microparticles is a drug delivery system for the controlled release of growth factors and a commonly used manufacturing technique is the water-in-oil heavy water method. 19, 20, 21 In this study, a complex human-derived multiparticulate mixture (placental matrix or hPM) containing more than 2,600 angiogenic and anti-fibrotic proteins was encapsulated in PLGA microparticles. According to the results, when using hPM-loaded PLGA microparticles, the release of multiprotein fusions containing angiogenic proteins and fibrotic proteins can be sustained and controlled over time. When used with endothelial cells during in vitro culture, hPM loaded PLGA microparticles enable a stable angiogenic network to be formed.
본 연구 결과, hPM이 PLGA 적재 및 복합체로부터 생성되는 미세입자 형태인 다중 단백질 조성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 단일 단백질(BSA) 캡슐화와 비교하였을 때, hPM이 적재된 미세입자의 평균 크기는 BSA가 적재된 것보다 유의적으로 더 큰 것으로 나타났다. 이는 가능하게는 hPM 중 단백질과 PLGA 중합체 상이의 복잡한 상호작용의 결과일 수 있으며, 이로써, BSA가 적재된 미세입자와 비교하였을 때, 상이한 분자 전하, pH, 및 크기로 이루어진 광범위한 어레이를 가질 수 있다. SDS-PAGE 분석 결과, hPM이 적재된 PLGA 미세입자로부터 방출되는 단백질의 농도가 낮음에도 불구하고, 조성이 희석된 hPM과 유사한 상청액 중에서 광범위한 분포를 관찰할 수 있다. 이러한 결과는 단백질 혼합물의 캡슐화는 특정 단백질에 대하여 선택적이지 않으며, 균질하고, 미세입자 제조 동안 hPM의 단백질 조성이 영향을 받지 않는다는 것을 제안하였다. The results of this study showed that hPM affects multiprotein composition in the form of microparticles produced from PLGA loading and complexes. When compared to single protein (BSA) encapsulation, the mean size of hPM loaded microparticles was significantly greater than that loaded with BSA. This may possibly be the result of intricate interactions of the protein with the PLGA polymer phase in hPM and thus can have a wide array of different molecular charge, pH, and size when compared to the microparticles loaded with BSA . SDS-PAGE analysis showed that although the concentration of protein released from the PLGA microparticles loaded with hPM is low, a broad distribution can be observed in a supernatant similar to the composition-diluted hPM. These results suggest that the encapsulation of the protein mixture is not selective for a particular protein, is homogeneous, and the protein composition of hPM is not affected during microparticle preparation.
균질화 단계의 지속 기간 및 속도, 이 둘 모두는 앞서 미세입자 크기에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다.17 27 본 실시예에서는 hPM이 적재된 PLGA 미세입자 크기와 시험관내 방출 속도 사이에 상관관계가 있다는 것이 밝혀졌다. 비록 1차 에멀젼 단계의 균질화를 최적화함으로써 원하는 조절형 방출 특징을 가지는 미세입자를 생성하기는 하였지만, 이들 입자 중의 hPM의 적재율은 평가되는 다른 제조 프로토콜에 비해 다소 낮았다. 1차 에멀젼 단계의 균질화를 최적화함으로써 단백질 용액의 캡슐화가 (최대 78%로) 증가되고, 크기 범위가 원하는 크기 범위인 미세입자를 수득하였다. 흥미롭게도, 캡슐화 효율은 미세입자의 크기와는 상관관계가 없었지만, 대시 2차 에멀젼의 균질화 기간에 영향을 받았으며, 이는 가능하게는 이종성 단백질 혼합물과 중합체 사이의 상호작용에 의해 유발된 단편화된 불완전 입자의 형성의 결과일 수 있다. Both the duration and rate of the homogenization step were found to affect the fine particle size in advance. 17 27 In this example it has been found that there is a correlation between the hPM loaded PLGA microparticle size and the in vitro release rate. Although optimizing the homogenization of the primary emulsion step produced fine particles with the desired controlled release characteristics, the loading rate of hPM in these particles was somewhat lower than other manufacturing protocols being evaluated. By optimizing the homogenization of the primary emulsion step, the encapsulation of the protein solution was increased (up to 78%) and microparticles with a size range of the desired size range were obtained. Interestingly, although the encapsulation efficiency was not correlated with the size of the fine particles, it was influenced by the homogenization period of the dash secondary emulsion, possibly due to the fragmented incomplete particles caused by the interaction between the heterogeneous protein mixture and the polymer Lt; / RTI >
(비최적화된 프로토콜과 비교하였을 때, 더 높은 hPM 캡슐화 효율, 최적화된 미세입자 크기 및 30일 동안에 걸친 선형 방출을 허용하는) 상기 기술된 최적화된 PLGA 미세입자 합성 프로토콜을 사용하여, hPM이 적재된 미세입자를 알기네이트 기반 혈관신생 어세이에 도입하여 시간 경과에 따른 hPM의 조절형 방출에 대한 내피 세포(HUVECS) 반응을 평가하였다. 비용면에서 효과적인 가공성 및 전반적으로 세포외 물질로서 우수한 특성에 기인하여, 어세이에 대한 기초로서 선택된 알기네이트 겔 내로 hPM이 적재된 미세입자를 포매시킴으로써 3D 혈관신생 어세이를 생성하였다.30, 31 배양 21일 후, 비록 미세입자로부터 전달되는 단백질의 총량(78 ㎍/㎠)이은 볼루스 주사를 사용하는 이전 2D 혈관 신생 연구에서 전달되는 농도(263 ㎍/㎠)보다 낮기는 하지만, HUVECS는 포매된 hPM이 적재된 PLGA 미세입자에 가까운 영역 중에 겔 내에서 혈관신생 세관을 형성하였다. 알기네이트 매트릭스와 직접 혼합된 hPM의 볼루스 투여와 비교하였을 때, hPM이 적재된 미세입자를 사용함으로써 28일 동안에 걸쳐 장기간 동안 지속적인 혈관신생 네트워크 형성을 달성할 수 있었다. 세포는 hPM과 직접 혼합된 알기네이트 겔 중에서 더욱 빠르게 혈관신생 네트워크를 형성하였지만, 이 네트워크는 hPM이 적재된 미세입자를 사용하는 겔과 비교하였을 때, 더 빠르게 분해되었다. 28일 후, 미세입자로부터의 hPM 방출은 거의 0차였지만, 혈관신생 메쉬의 새 형성도 여전히 관찰할 수 있었으며, 이는 PLGA 미세입자로부터의 hPM의 조절형 방출이 혈관신생 네트워크 형성의 안정성을 개선시켰다는 것을 제안하는 것이다. Using the optimized PLGA microparticle synthesis protocol described above (allowing for higher hPM encapsulation efficiency, optimized fine particle size, and linear release over 30 days when compared to the non-optimized protocol), the hPM loaded Microparticles were introduced into alginate-based angiogenesis assay to assess endothelial cell (HUVECS) response to regulated release of hPM over time. Due to their cost-effective processability and overall superior properties as extracellular material, 3D angiogenesis assays were generated by embedding hPM loaded microparticles in selected alginate gels as the basis for assays. 30, but is lower than 31 after the culture 21, although concentration (263 ㎍ / ㎠) that it passes from the previous 2D angiogenesis studies using total (78 ㎍ / ㎠) followed by bolus injection of a protein that is passed from the fine particles, HUVECS formed angiogenic tubules in the gel in regions close to PLGA microparticles loaded with embedded hPM. By using hPM-loaded microparticles, sustained angiogenesis network formation over a period of 28 days could be achieved over a period of 28 days when compared to bolus administration of hPM directly mixed with an alginate matrix. Cells formed an angiogenic network more rapidly in alginate gels directly mixed with hPM, but this network was degraded more rapidly when compared to gels using hPM loaded microparticles. After 28 days, hPM release from the microparticles was almost zero, but neovascularization of the angiogenic meshes was still visible, indicating that controlled release of hPM from the PLGA microparticles improved stability of angiogenic network formation .
전반적으로, 본 실시예는 낮은 초기 버스트 및 높은 캡슐화 효율로 복합, 다중 단백질 혼합물을 전달하는 적용을 위한 PLGA 미세입자 합성 프로토콜의 최적화를 기술한다. 이어서, 여기서 개발된 본 방법을 적용하여 신규한 혈관신생 어세이를 개발하였고, 이를 통해 알기네이트 매트릭스 내에서 혈관신생 네트워크를 지속적으로 형성할 수 있었다. 중요하게는, 개발된 기술은 임의의 복합 혈청 및 단백질 혼합물 전달에 적용될 수 있고, 이는 광범위한 조직 조작 및 재상 의학 시스템에서 적용될 수 있다. 본 기술은 개선된 시험관내 혈관신생 어세이를 개발하는 데, 및 세포가 시딩된 매트릭스 내의 지속적인 혈청 전달에 의해 이루어지는 역할에 관해 더욱 잘 이해할 수 있도록 하는 데, 혈청이 적재된 PLGA 입자가 포매된 상이한 물질(예컨대, 콜라겐, 피브린, 라미닌)에 적용될 수 있다. Overall, this example describes the optimization of the PLGA microparticle synthesis protocol for applications delivering complex, multiprotein mixtures with low initial burst and high encapsulation efficiency. We then developed a novel angiogenesis assay by applying the method developed here, thereby continuing to form an angiogenic network within the alginate matrix. Significantly, the techniques developed can be applied to any combination of complex serum and protein mixtures, which can be applied in a wide variety of tissue manipulation and medical systems. The technology makes it possible to develop improved in vitro angiogenesis assays and to better understand the role that cells play in sustained serum delivery in a seeded matrix in which serum-loaded PLGA particles are embedded, (E.g., collagen, fibrin, laminin).
결론conclusion
본 실시예는 hPM 캡슐화 방법의 실시양태를 기술하고, 혈관신생 구조 형성은 알기네이트 기반 혈관신생 어세이를 이용함으로써 관찰되었다. 21일간의 장기간에 걸친 지속적인 혈관신생 반응이 3D 하이드로겔 배양 시스템 내에서 관찰되었다. 이를 통해 모세혈관 네트워크의 형성 및 유지를 가이드하는 hPM의 조절형 방출 접근법의 유효성을 확인할 수 있었다. This example describes an embodiment of the hPM encapsulation method and angiogenesis formation was observed using an alginate based angiogenesis assay. A sustained angiogenic response over a period of 21 days was observed in the 3D hydrogel culture system. This confirms the effectiveness of the controlled release approach of hPM to guide the formation and maintenance of the capillary network.
실시예Example 3에 대한 참고 문헌References to 3
Claims (20)
생분해성 미세입자를 포함하는 조성물로서,
여기서, 인간 태반 추출물은, 생체내 또는 시험관내에서 세포에의 노출 후 일정 기간 동안에 걸쳐 인간 태반 추출물이 미세입자로부터 방출될 수 있도록 미세입자에 커플링되어 있는 것인 조성물. A human placenta extract obtained from a human placenta sample, wherein blood and solids are substantially removed from the extract, the extract comprising placental proteins, including cytokines and growth factors, wherein the placental proteins were present in a placental sample Human placenta extract, and
A composition comprising biodegradable microparticles,
Wherein the human placenta extract is coupled to the microparticles so that the human placenta extract can be released from the microparticles over a period of time after exposure to the cells in vivo or in vitro.
인간 태반 샘플로부터 수득된 샘플로부터 혈액을 제거하여 태반 조추출물을 제조하고;
태반 조추출물을 단백질 가용화제와 혼합하여 조추출물 중의 단백질을 가용화하고;
가용화된 단백질-태반 추출물 혼합물로부터 고형 물질을 분리하고; 그리고
가용화된 단백질-태반 추출물 혼합물에 대해 투석하여 혼합물로부터 단백질 가용화제를 제거하여 인간 태반 추출물을 제조함으로써 제조되는 것인 조성물.The method according to claim 1,
Removing blood from a sample obtained from a human placenta sample to produce a placenta crude extract;
Mixing the placenta crude extract with a protein solubilizing agent to solubilize the protein in the crude extract;
Separating the solid from the solubilized protein-placenta extract mixture; And
And dialyzing the solubilized protein-placenta extract mixture to remove the protein solubilizing agent from the mixture to produce a human placenta extract.
상기 서방형 혈관신생 조절용 조성물은,
생분해성 미세입자, 및
생체내 또는 시험관내에서의 미세입자의 세포에의 노출 후, 일정 기간 동안에 인간 태반 추출물이 미세입자로부터 방출될 수 있도록 미세입자에 커플링되어 있는 인간 태반 추출물을 포함하는 것이고, 여기서 태반 추출물은 인간 태반 샘플로부터 수득된 추출물을 포함하고, 여기서 혈액 및 고형물이 상기 추출물로부터 실질적으로 제거되었으며, 추출물은 사이토카인 및 성장 인자를 비롯한 태반 단백질을 포함하고, 여기서 태반 단백질은 태반 샘플에 존재하였던 것인 혈관신생의 유도 방법. A method for inducing angiogenesis comprising contacting a cell with a composition for sustained release angiogenesis,
The sustained angiogenesis-regulating composition comprises:
Biodegradable microparticles, and
Wherein the human placenta extract is coupled to the microparticles so that the human placenta extract can be released from the microparticles during a period of time after exposure of the microparticles to the cells in vivo or in vitro, Wherein the blood and solids are substantially removed from the extract, wherein the extract comprises a placental protein, including cytokines and growth factors, wherein the placental protein is present in a blood vessel that is present in the placenta sample, Induction method of new life.
인간 태반 샘플로부터 수득된 샘플로부터 혈액을 제거하여 태반 조추출물을 제조하고;
태반 조추출물을 단백질 가용화제와 혼합하여 조추출물 중의 단백질을 가용화하고;
가용화된 단백질-태반 추출물 혼합물로부터 고형 물질을 분리하고;
가용화된 단백질-태반 추출물 혼합물에 대해 투석하여 혼합물로부터 단백질 가용화제를 제거하여 인간 태반 추출물을 제조함으로써 제조되는 것인 혈관신생의 유도 방법.11. The method according to claim 10,
Removing blood from a sample obtained from a human placenta sample to produce a placenta crude extract;
Mixing the placenta crude extract with a protein solubilizing agent to solubilize the protein in the crude extract;
Separating the solid from the solubilized protein-placenta extract mixture;
Wherein the protein-placenta extract mixture is dialyzed against the solubilized protein-placenta extract mixture to remove the protein solubilizing agent from the mixture to produce a human placenta extract.
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