KR20230026261A - Multi-layered vesicles for induction of immunity, pharmaceutical composition for inducing immunity comprising same, and method of manufacturing multi-layered vesicles for induction of immunity - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 면역 유도용 다층 소포체, 이를 포함하는 면역 유도용 약학 조성물 및 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity, a pharmaceutical composition for induction of immunity comprising the same, and a method for preparing the multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity.
병원균 등에 대한 면역 반응을 유도하기 위해 병원균의 전체 또는 일부를 접종하는 백신 항원이 다양한 질병의 예방이나 치료에 사용되고 있다. 면역 유도용으로 사용되는 백신의 단백질 항원은 신체에서 간 및 신장 등의 기관에서 빠르게 분해되기 때문에 효과적으로 면역 세포로 전달되는 것이 어려우며, 면역원성으로서 생체 내에서의 안정성이 떨어지기 때문에 단백질 항원 단독으로는 높은 면역 반응을 유도하기 어렵다.BACKGROUND ART Vaccine antigens that inoculate all or part of pathogens in order to induce an immune response against pathogens are used for the prevention or treatment of various diseases. Protein antigens of vaccines used for induction of immunity are rapidly degraded in organs such as the liver and kidneys in the body, so it is difficult to effectively deliver them to immune cells. It is difficult to induce a high immune response.
이를 보완하기 위하여 면역증강제를 사용하며, 이러한 면역증강제는 항원 특이적 면역 세포에 대한 반응성을 향상시켜 백신의 효능을 증대시킬 수 있다. 그러나 하나의 구조적인 형태로 이루어지지 않은 단백질 항원과 면역증강제는 수지상 세포로의 효율적인 전달이 어렵고, 면역에 필요한 발현 물질의 생성 능력도 떨어지게 되어, 면역 반응의 효율이 떨어진다. 따라서 단백질 항원과 면역증강제는 하나의 구조적인 형태로 이루어져야 하고, 신체 내에서 분해되지 않도록 보호되어야 하며, 수지상 세포로 용이하게 함입될 수 있어야 한다.In order to compensate for this, an adjuvant is used, and such an adjuvant can increase the efficacy of a vaccine by improving the reactivity of antigen-specific immune cells. However, protein antigens and adjuvants that are not in a single structural form are difficult to efficiently deliver to dendritic cells, and the ability to produce expression substances necessary for immunity is also reduced, resulting in a decrease in the efficiency of the immune response. Therefore, the protein antigen and the adjuvant must be made in a single structural form, must be protected from degradation in the body, and must be easily incorporated into dendritic cells.
이러한 해결과제를 위해, 고분자 미쉘, 중공형 케이지 및 지질 기반 나노입자 등이 단백질 항원과 면역증강제의 수송체로서 연구되고 있으며, 이중 특히 지질 기반 나노입자는 지질의 낮은 면역원성, 높은 생체적합성 및 단백질 항원에 대한 뛰어난 보호능력 등으로 각광받고 있다.For these challenges, polymeric micelles, hollow cages, and lipid-based nanoparticles are being studied as transporters of protein antigens and immune enhancers. Among them, lipid-based nanoparticles have low immunogenicity of lipids, high biocompatibility and protein It is in the spotlight for its excellent protective ability against antigens.
이러한 지질 기반 나노입자는 지질의 구조적 불안정성 및 낮은 캡슐화 효율로 인하여 면역 유도 성능이 떨어지기 때문에 단백질 항원과 지질 분자 사이의 화학적인 결합으로 개선하려는 연구들이 있었다. 그러나 화학적인 결합으로 인하여 화학적으로 변형된 단백질 항원이 오히려 충분한 면역반응을 일으키지 못하거나, 약리적인 부작용을 일으킬 가능성이 있다. 이에 따라 지질 기반 나노입자의 구조적 안정성을 향상시키고, 높은 캡슐화 효율을 달성하며, 동시에 화학적으로 결합되지 않은 상태인, 단백질 항원을 포함함에 따라 현저한 면역 유도반응을 유도할 수 있는 면역 유도용 지질 기반 나노입자의 개발이 요구되고 있다.Since these lipid-based nanoparticles have poor immune-inducing performance due to the structural instability of lipids and low encapsulation efficiency, there have been studies to improve them by chemical bonding between protein antigens and lipid molecules. However, due to chemical bonding, chemically modified protein antigens may not cause a sufficient immune response or cause pharmacological side effects. Accordingly, the lipid-based nanoparticles for inducing immunity can induce a remarkable immune-inducing response by improving the structural stability of the lipid-based nanoparticles, achieving high encapsulation efficiency, and containing protein antigens that are not chemically bound at the same time. Particle development is required.
본 발명의 목적은 화학적인 결합이 없이 혈청 내에서 우수한 안정성을 가지며, 면역 세포 내로 전달하는 능력이 우수하고, 엔도좀/라이소좀 환경에서 단백질 항원을 방출하여 환경 선택적 단백질 항원 방출이 가능하여 우수한 면역 유도 효과를 가지는 면역 유도용 다층 소포체를 제공하는 것이다.The object of the present invention is to have excellent stability in serum without chemical binding, excellent ability to deliver into immune cells, and release of protein antigens in the endosome/lysosomal environment to enable environment-selective protein antigen release, resulting in excellent immunity. It is to provide a multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity having an inducing effect.
또한 본 발명의 다른 목적은 상기 면역 유도용 다층 소포체를 포함하여, 세포실험 및 접종실험에서 면역 관련 단백질의 발현을 높여 향상된 면역 유도 효과를 가지는 면역 유도용 약학 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for inducing immunity, including the multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity, having an improved immune-inducing effect by increasing the expression of immune-related proteins in cell experiments and inoculation experiments.
또한 본 발명의 다른 목적은 온화한 조건에서 단순한 공정으로 제조 가능하여 경제적이고 대량생산에 적합한 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity, which is economical and suitable for mass production as it can be produced by a simple process under mild conditions.
본 발명자들은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 연구를 진행한 결과, 단층 소포체가 단백질 항원을 만나 자기조립하여 생성되는 단백질 항원을 포함하는 다층 소포체를 개발하게 되었다. 상기 단백질 항원을 포함하는 다층 소포체는 단백질 항원의 보호 효과와 수지상 세포로의 향상된 함입 효과로 우수한 면역 반응 유도 효과를 나타낸다.As a result of research to solve the problems described above, the inventors of the present invention have developed multilayer endoplasmic reticulum containing protein antigens produced by self-assembly of unilamellar endoplasmic reticulum meeting protein antigens. The multilamellar endoplasmic reticulum containing the protein antigen shows an excellent immune response-inducing effect due to the protective effect of the protein antigen and the enhanced incorporation effect into dendritic cells.
본 발명에 따른 면역 유도용 다층 소포체는 2 이상의 단위 라멜라층을 포함하며, 상기 단위 라멜라층은 제1전하로 하전된 이온성 지질 분자를 포함하고, 상기 단위 라멜라층과 인접하는 다른 단위 라멜라층의 사이에 제2전하로 하전된 단백질 항원이 위치하는 것을 특징으로 한다.The multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity according to the present invention includes two or more unit lamella layers, wherein the unit lamella layer includes an ionic lipid molecule charged with a first charge, and the unit lamella layer and the adjacent unit lamella layer are separated from each other. It is characterized in that a protein antigen charged with a second charge is located between them.
상기 면역 유도용 다층소포체의 제1전하와 제2전하는 서로 다른 극성의 전하를 가질 수 있으며, 상기 면역 유도용 다층소포체의 이온성 지질 분자와 단백질 항원은 이온 복합체를 형성할 수 있다.The first charge and the second charge of the multilayered endoplasmic reticulum for inducing immunity may have charges of different polarity, and the ionic lipid molecules and protein antigens of the multilayered endoplasmic reticulum for inducing immunity may form an ionic complex.
또한 상기 이온성 지질 분자와 단백질 항원의 중량비는 1:0.01 내지 1:1일 수 있으며, 상기 이온성 지질 분자는 C14-C20 아실기를 포함하는 양이온성 지질 분자일 수 있다.In addition, the weight ratio of the ionic lipid molecule to the protein antigen may be 1:0.01 to 1:1, and the ionic lipid molecule may be a cationic lipid molecule containing a C14-C20 acyl group.
본 발명에 따른 다층 소포체의 최외각 라멜라층은 면역증강제를 더 포함할 수 있으며, 구체적으로 상기 면역증강제는 모노포스포릴 지질 A일 수 있다. The outermost lamellar layer of the multilamellar endoplasmic reticulum according to the present invention may further contain an immune enhancer, and specifically, the immune enhancer may be monophosphoryl lipid A.
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 소포체의 표면은 음이온성 다당체 코팅층을 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 다층 소포체의 표면 전하는 음으로 하전될 수 있다.The surface of the multilamellar vesicles according to an embodiment of the present invention may further include an anionic polysaccharide coating layer, and thus the surface charge of the multilamellar vesicles may be negatively charged.
또한 본 발명에 따른 다층 소포체의 입자크기는 100nm 내지 300nm일 수 있다.In addition, the particle size of the multilayer vesicles according to the present invention may be 100 nm to 300 nm.
본 발명은 본 발명의 일 실시예에 따른 면역 유도용 다층 소포체를 포함하는 면역 유도용 약학 조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for inducing immunity comprising multilamellar vesicles for inducing immunity according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법은,The method for producing multilayer endoplasmic reticulum for induction of immunity according to an embodiment of the present invention,
(a) 제1전하로 하전된 이온성 지질 분자를 포함하는 소포체를 제조하는 단계;(a) preparing vesicles comprising ionic lipid molecules charged with a first charge;
(b) 상기 소포체로부터 단층 소포체를 제조하는 단계; 및(b) preparing unilamellar vesicles from the endoplasmic reticulum; and
(c) 상기 단층 소포체에 제2전하로 하전된 단백질 항원을 혼합하여 다층 소포체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.(c) preparing a multilamellar endoplasmic reticulum by mixing a protein antigen charged with a second charge with the unilamellar endoplasmic reticulum.
상기 제조방법의 (c) 단계에서 단층 소포체와 제2전하로 하전된 단백질 항원은 4℃ 내지 40℃에서 혼합되며, 자기조립을 통해 다층 소포체로 전환될 수 있다.In step (c) of the preparation method, the unilamellar endoplasmic reticulum and the protein antigen charged with the second charge are mixed at 4°C to 40°C, and may be converted into multilamellar endoplasmic reticulum through self-assembly.
상기 제조방법의 (c) 단계 이후,After step (c) of the manufacturing method,
(d) 면역증강제를 상기 다층 소포체를 함유하는 용액에 투입하는 단계를(d) injecting an immunostimulant into the solution containing the multilamellar vesicles.
더 포함할 수 있으며,may contain more
상기 제조방법의 (d) 단계 이후,After step (d) of the manufacturing method,
(e) 음이온성 다당체를 상기 다층 소포체를 함유하는 용액에 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.(e) adding an anionic polysaccharide to a solution containing the multilamellar vesicles may be further included.
본 발명의 일 실시예에 따른 면역 유도용 다층 소포체는 화학적인 결합이 없이 정전기적인 인력만으로 혈청 내에서 안정성을 유지할 수 있으며, 면역 세포 내로 전달하는 능력이 우수하고, 엔도좀/라이소좀 환경에서 단백질 항원을 방출하여 환경 선택적 단백질 항원 방출이 가능하여 우수한 면역 유도 효과를 나타낼 수 있다.Multilayer endoplasmic reticulum for induction of immunity according to an embodiment of the present invention can maintain stability in serum only by electrostatic attraction without chemical bonding, has excellent ability to deliver into immune cells, and protein in an endosome/lysosome environment. By releasing the antigen, it is possible to release the environment-selective protein antigen, thereby exhibiting an excellent immune induction effect.
본 발명에 따른 면역 유도용 다층 소포체를 포함하는 면역 유도용 약학 조성물은 세포실험에서 면역 주요 사이토카인인 종양괴사인자 방출이 높고, 1회 단기간 접종 및 3회 장기간 접종에서 T 세포 관련 단백질 발현이 우수하여 향상된 면역 유도 효과를 나타낼 수 있다.The pharmaceutical composition for induction of immunity comprising the multilayered endoplasmic reticulum for induction of immunity according to the present invention has high release of tumor necrosis factor, a major immune cytokine, in cell experiments, and excellent T cell-related protein expression in one short-term inoculation and three long-term inoculations. Thus, an improved immune induction effect can be exhibited.
또한 본 발명의 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법은 온화한 조건에서 단순한 공정으로 가능하여, 경제성과 대량생산에서의 산업성이 뛰어난 장점을 가진다.In addition, the method for producing multilayer endoplasmic reticulum for induction of immunity of the present invention can be performed with a simple process under mild conditions, and thus has excellent economic feasibility and industrial feasibility in mass production.
도 1은 동적광산란(dynamic light scattering, DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) 기기를 이용하여 실시예 1의 시료를 분석한 결과를 나타낸다.
도 2는 동적광산란(dynamic light scattering, DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) 기기를 이용하여 실시예 1의 시료에 대한 투과도를 측정한 결과를 나타낸다.
도 3은 소각X선 산란법(4C SAXS II 빔라인, 포항 가속기연구소)기기를 이용하여 실시예 1의 시료를 분석한 결과를 나타낸다.
도 4는 초저온 투과전자현미경(JEM-1400, JEOL Ltd., Tokyo, Japan) 기기를 이용하여 실시예 1의 시료를 분석한 결과를 나타낸다.
도 5는 초저온 투과전자현미경(JEM-1400, JEOL Ltd., Tokyo, Japan) 기기를 이용하여 실시예 1의 시료를 cryo-TEM 분석한 결과를 나타낸다.
도 6은 동적광산란(dynamic light scattering, DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) 기기를 이용하여 실시예 1 및 실시예 2 시료를 분석한 결과를 나타낸다.
도 7은 동적광산란(dynamic light scattering, DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) 기기를 이용하여 실시예 1 및 실시예 2의 시료를 혈청 환경에서 시간에 따라 분석한 결과를 나타낸다.
도 8은 환경에 따른 실시예 2의 시료로부터 방출되는 OVA의 양의 결과를 나타낸다.
도 9는 실시예 2를 처리한 골수 유래 수지상 세포의 형태 변화를 나타낸다.
도 10은 유세포 분석기(BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 실시예 2의 시료를 처리한 세포의 단백질 항원을 분석한 결과를 나타낸다.
도 11은 종양괴사인자 알파 정량 키트(Mouse TNF alpha ELISA Kit, abcam, Cambridge, UK)를 이용하여 실시예 2의 시료를 처리한 세포의 종양괴사인자를 분석한 결과를 나타낸다.
도 12는 유세포 분석기(BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 실시예 2의 시료를 처리한 세포의 공동자극분자를 분석한 결과를 나타낸다.
도 13은 유세포 분석기(BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 실시예 2의 시료를 접종한 쥐의 비장의 표면 단백질을 분석한 결과를 나타낸다.
도 14는 Mouse Anti-OVA IgG Antibody Assay kit (Chondrex, Inc., Redmond, WA, USA)를 이용하여 실시예 2의 시료를 접종한 쥐의 혈청의 OVA 특이적 면역글로불린 항체를 분석한 결과를 나타낸다.
도 15는 Mouse total IgG Antibody Assay kit (Chondrex, Inc., Redmond, WA, USA)를 이용하여 실시예 2의 시료를 접종한 쥐의 혈청의 면역글로불린 항체를 분석한 결과를 나타낸다.
도 16은 유세포 분석기(BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 실시예 2의 시료를 접종한 쥐의 비장의 IFN-γ를 분석한 결과를 나타낸다.
도 17은 본 발명에 따른 다층 소포체의 제조 및 면역 반응의 모식도를 나타낸다.1 shows the results of analyzing the sample of Example 1 using a dynamic light scattering (DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) instrument.
Figure 2 shows the result of measuring the transmittance of the sample of Example 1 using a dynamic light scattering (DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) device.
Figure 3 shows the results of analyzing the sample of Example 1 using a small-angle X-ray scattering method (4C SAXS II beamline, Pohang Accelerator Laboratory) instrument.
4 shows the results of analyzing the sample of Example 1 using a cryogenic transmission electron microscope (JEM-1400, JEOL Ltd., Tokyo, Japan).
5 shows the results of cryo-TEM analysis of the sample of Example 1 using a cryogenic transmission electron microscope (JEM-1400, JEOL Ltd., Tokyo, Japan).
6 shows the results of analyzing samples of Examples 1 and 2 using a dynamic light scattering (DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) instrument.
7 shows the results of analyzing the samples of Examples 1 and 2 over time in a serum environment using a dynamic light scattering (DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) device.
Figure 8 shows the results of the amount of OVA released from the sample of Example 2 according to the environment.
Figure 9 shows the morphological changes of bone marrow-derived dendritic cells treated with Example 2.
10 shows the result of analyzing the protein antigen of the cells treated with the sample of Example 2 using a flow cytometer (BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA).
11 shows the result of analyzing the tumor necrosis factor of the cells treated with the sample of Example 2 using a tumor necrosis factor alpha quantification kit (Mouse TNF alpha ELISA Kit, abcam, Cambridge, UK).
12 shows the results of analyzing costimulatory molecules of cells treated with the samples of Example 2 using a flow cytometer (BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA).
13 shows the results of analyzing the surface protein of the spleen of the rat inoculated with the sample of Example 2 using a flow cytometer (BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA).
14 shows the results of analyzing OVA-specific immunoglobulin antibodies in the serum of mice inoculated with the sample of Example 2 using a Mouse Anti-OVA IgG Antibody Assay kit (Chondrex, Inc., Redmond, WA, USA). .
15 shows the result of analyzing immunoglobulin antibodies in the serum of mice inoculated with the samples of Example 2 using a Mouse total IgG Antibody Assay kit (Chondrex, Inc., Redmond, WA, USA).
16 shows the results of analyzing the IFN-γ in the spleen of mice inoculated with the sample of Example 2 using a flow cytometer (BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA).
Figure 17 shows a schematic diagram of the preparation and immune response of multilamellar vesicles according to the present invention.
이하, 본 발명의 면역 유도용 다층 소포체, 이를 포함하는 면역 유도용 약학 조성물 및 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the multilamellar vesicles for induction of immunity of the present invention, the pharmaceutical composition for induction of immunity comprising the same, and the method for preparing the multilamellar vesicles for induction of immunity will be described in detail. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and will unnecessarily obscure the gist of the present invention in the following description. Descriptions of possible known functions and configurations are omitted.
본 발명에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.The singular form used in the present invention may be intended to include the plural form as well, unless the context specifically dictates otherwise.
또한, 본 발명에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.Further, as used herein, numerical ranges include lower and upper limits and all values within that range, increments logically derived from the shape and breadth of the defined range, all values defined therebetween, and the upper limit of the numerical range defined in a different form. and all possible combinations of lower bounds. Unless otherwise specifically defined in the specification of the present invention, values outside the numerical range that may occur due to experimental errors or rounding of values are also included in the defined numerical range.
본 발명에 기재된, "포함한다"는 "구비한다", "함유한다", "가진다" 또는 "특징으로 한다" 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.As described in the present invention, "comprising" is an open-ended description having the same meaning as expressions such as "comprises", "includes", "has" or "characterized by", elements not additionally listed, No materials or processes are excluded.
본 발명은 화학적인 결합이 없이 정전기적인 인력만으로 안정성을 유지하고 면역 세포 내로 전달하는 능력이 우수하며, 환경 선택적 단백질 항원 방출이 가능하여 우수한 면역 유도 효과를 나타내는 면역 유도용 다층 소포체, 이를 포함하는 면역 유도용 약학 조성물 및 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 하기와 같은 특징을 지니는 면역 유도용 다층 소포체를 제공한다.The present invention is a multilayered endoplasmic reticulum for immunity induction, which maintains stability only by electrostatic attraction without chemical bonding, has an excellent ability to deliver into immune cells, and is capable of releasing environmentally selective protein antigens, thereby exhibiting an excellent immune induction effect. In order to provide a pharmaceutical composition for induction and a method for preparing multilamellar vesicles for induction of immunity, multilamellar vesicles for induction of immunity having the following characteristics are provided.
본 발명에 따른 면역 유도용 다층 소포체는 2 이상의 단위 라멜라층을 포함하며, 상기 단위 라멜라층은 제1전하로 하전된 이온성 지질 분자를 포함하고, 상기 단위 라멜라층과 인접하는 다른 단위 라멜라층의 사이에 제2전하로 하전된 단백질 항원이 위치하는 것을 특징으로 한다.The multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity according to the present invention includes two or more unit lamella layers, wherein the unit lamella layer includes an ionic lipid molecule charged with a first charge, and the unit lamella layer and the adjacent unit lamella layer are separated from each other. It is characterized in that a protein antigen charged with a second charge is located between them.
단위 라멜라층은 지질 분자가 자기 조립되어 형성된 지질 분자 이중층 단위 구조체를 의미하며, 단위 라멜라층의 표면은 지질 분자의 헤드 그룹(head group)에 의해 친수성을 가지며, 내부는 지질 분자의 테일 그룹(tail group)에 의해 소수성을 가진다. 상기 단위 라멜라층의 표면은 제1전하로 하전됨에 따라 단위 라멜라층 사이에 정전기적 반발력을 가지게 되지만, 2개의 단위 라멜라층 사이에 제2전하로 하전된 단백질 항원이 위치함에 따라 정전기적 반발력이 상쇄되어 다층 소포체가 안정적으로 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 면역 유도용 다층 소포체는 상술한 바와 같은 구조를 가짐에 따라 화학적인 결합이 없이 우수한 안정성을 나타낼 수 있으며, 엔도좀/라이소좀 환경에서 단백질 항원을 방출하여 환경 선택적 단백질 항원 방출이 가능하여 우수한 면역 유도 효과를 나타낸다.The unit lamella layer refers to a lipid molecule bilayer unit structure formed by self-assembly of lipid molecules, and the surface of the unit lamella layer has hydrophilicity due to the head group of lipid molecules, and the inside has a tail group of lipid molecules (tail group). group) to have hydrophobicity. As the surface of the unit lamella layer is charged with a first charge, it has an electrostatic repulsive force between the unit lamella layers, but as a protein antigen charged with a second charge is located between the two unit lamella layers, the electrostatic repulsive force is offset. Thus, multilamellar vesicles can be stably formed. As the multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity according to the present invention has the above-described structure, it can exhibit excellent stability without chemical binding, and can release protein antigens in the endosome/lysosomal environment, thereby enabling the release of environmentally selective protein antigens. It shows excellent immune induction effect.
상기 단위 라멜라층은 제1전하로 하전된 이온성 지질 분자를 30 내지 100몰%, 구체적으로 50 내지 100몰%, 보다 구체적으로 70 내지 100몰%를 포함할 수 있다. 상기 단위 라멜라층은 양쪽성 지질 분자를 더 포함할 수 있으며, 상기 양쪽성 지질 분자는 C14-C20 아실기를 포함하는 포스포콜린계 양쪽성 지질 분자일 수 있으며, 바람직하게 C16-C20 아실기를 포함하는 포스포콜린계 양쪽성 지질 분자일 수 있으며, 더욱 바람직하게 불포화 C16-C20 아실기를 포함하는 포스포콜린계 양쪽성 지질 분자일 수 있다. 구체적으로 상기 양쪽성 지질 분자는 C18 아실기를 포함하는 및 DOPC (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)일 수 있으나 이에 제한받지 않는다.The unit lamella layer may include 30 to 100 mol%, specifically 50 to 100 mol%, and more specifically 70 to 100 mol% of ionic lipid molecules charged with the first charge. The unit lamellar layer may further include an amphoteric lipid molecule, and the amphoteric lipid molecule may be a phosphocholine-based amphoteric lipid molecule containing a C14-C20 acyl group, preferably containing a C16-C20 acyl group. It may be a phosphocholine-based amphoteric lipid molecule, more preferably a phosphocholine-based amphoteric lipid molecule containing an unsaturated C16-C20 acyl group. Specifically, the amphoteric lipid molecule may be DOPC (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) containing a C18 acyl group, but is not limited thereto.
상기 단위 라멜라층은 제1전하로 하전된 이온성 지질 분자를 포함함에 따라 단위 라멜라층의 표면 전하는 이온성 지질 분자의 전하인 제1전하를 가진다.Since the unit lamella layer includes ionic lipid molecules charged with a first charge, the surface charge of the unit lamella layer has a first charge, which is the charge of the ionic lipid molecule.
상기 면역 유도용 다층소포체의 제1전하와 제2전하는 pH 6 내지 pH 9 영역에서 서로 다른 극성의 전하를 가질 수 있으며, 바람직하게 제1전하는 양전하이며, 제2전하는 음전하일 수 있다. 상기 면역 유도용 다층소포체의 이온성 지질 분자와 단백질 항원은 이온 복합체를 형성할 수 있으며, 바람직하게 양이온성 지질 분자와 음이온성 단백질 항원으로 이루어진 이온 복합체일 수 있다.The first charge and the second charge of the multilayered endoplasmic reticulum for inducing immunity may have charges of different polarity in the pH 6 to pH 9 region, preferably the first charge is positive charge, and the second charge may be negative charge. The ionic lipid molecules and protein antigens of the multilayered endoplasmic reticulum for inducing immunity may form an ionic complex, preferably an ionic complex consisting of cationic lipid molecules and anionic protein antigens.
본 발명에 따른 이온 복합체로 구성된 다층 소포체는 화학적 결합을 가지는 단백질 항원-지질의 복합체가 가지는 면역 저하 및 약리적인 부작용으로 인한 단점을 해결하면서도 안정적으로 면역 세포로의 전달을 가능하게 하여 보다 향상된 면역 유도 효과를 지닌다.The multilayer endoplasmic reticulum composed of ionic complexes according to the present invention solves the disadvantages of immunocompromised and pharmacological side effects of protein antigen-lipid complexes having chemical bonds, while enabling stable delivery to immune cells to induce more improved immunity have an effect
또한 상기 이온성 지질 분자와 단백질 항원의 중량비는 1:0.01 내지 1:1일 수 있으며, 바람직하게 상기 중량비는 1:0.1 내지 1:0.5일 수 있으며, 더욱 바람직하게 상기 중량비는 1:0.2 내지 1:0.3일 수 있다. In addition, the weight ratio of the ionic lipid molecule and the protein antigen may be 1:0.01 to 1:1, preferably the weight ratio may be 1:0.1 to 1:0.5, more preferably the weight ratio is 1:0.2 to 1 : may be 0.3.
상기 이온성 지질 분자는 C14-C20 아실기를 포함하는 양이온성 지질 분자일 수 있으며, 바람직하게 C16-C20 아실기를 포함하는 양이온성 지질 분자일 수 있으며, 더욱 바람직하게 불포화 C16-C20 아실기를 포함하는 양이온성 지질 분자일 수 있다. 구체적으로 상기 이온성 지질 분자는 C18 아실기를 포함하는 1,2-디올레오일-3-트리메틸암모늄프로판일 수 있으나 이에 제한받지 않는다.The ionic lipid molecule may be a cationic lipid molecule containing a C14-C20 acyl group, preferably a cationic lipid molecule containing a C16-C20 acyl group, more preferably a cationic lipid molecule containing an unsaturated C16-C20 acyl group. It can be a sexual lipid molecule. Specifically, the ionic lipid molecule may be 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium propane containing a C18 acyl group, but is not limited thereto.
상기 제2전하로 하전된 단백질 항원은 특정 전하로 하전된 단백질 항원 단독 또는 특정 전하로 하전된 단백질 항원을 포함하는 복합체일 수 있다. 상기 특정 전하로 하전된 단백질 항원의 구체적인 예를 들면, 양이온성 단백질은 라이소자임, 아비딘, 항미생물 단백질, RNA 또는 DNA 결합 단백질, 프로테아제, 메틸화된 콜라겐, 사이토크롬(Cytochrome) C, 노화 과정에 연루된 단백질, 혈소판 인자 4 및 프로타민 설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 단백질일 수 있다. 또한 음이온성 단백질은 밀 산성 에스테라아제(wheat acidic esterase), 알칼리 포스파타아제, 베타-갈락토시다아제, 락타아제, 리파아제, 아밀라아제, 글리코시다아제, 글루코스 옥시다아제, 니트레이트 리덕타아제, 카탈라아제, 락토글로불린, 카르보닉 안하이드라아제(carbonic anhydrase), 우유 중 카세인 단백질, 트립신 억제제, 오브알부민(ovalbumin), 감마-글로불린 및 오보뮤신(ovomucin)을 포함한 난백에서 발견되는 단백질, 카텝신 및 알부민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단백질일 수 있다. 바람직하게 상기 단백질 항원은 오브알부민(ovalbumin)일 수 있으나 이에 제한받지 않는다.The protein antigen charged with the second charge may be a protein antigen charged with a specific charge alone or a complex including a protein antigen charged with a specific charge. Specific examples of the charged protein antigens above, cationic proteins include lysozyme, avidin, antimicrobial proteins, RNA or DNA binding proteins, proteases, methylated collagen, cytochrome C, proteins involved in the aging process ,
특정 전하로 하전된 단백질 항원을 포함하는 복합체인 경우, 제2전하로 하전된 고분자와 제1전하로 하전된 단백질 항원의 복합체일 수 있으며, 상기 복합체의 알짜 전하(net charge)는 제2전하일 수 있다. 구체적인 예를 들면, 폴리글루타믹산이나 폴리아스팔틱산과 같은 음이온성 폴리펩타이드 고분자와 IgG를 복합화하여 제조된 음이온성 IgG 복합체일 수 있으나, 이에 제한받지 않는다. In the case of a complex including a protein antigen charged with a specific charge, it may be a complex of a polymer charged with a second charge and a protein antigen charged with a first charge, and the net charge of the complex is the second charge. can For example, it may be an anionic IgG complex prepared by combining IgG with an anionic polypeptide polymer such as polyglutamic acid or polyaspartic acid, but is not limited thereto.
본 발명에 따른 다층 소포체의 최외각 라멜라층은 면역증강제를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게 면역증강제는 Alhydrogel®, RehydragelTM 및 Adju-Phos® 등의 알루미늄 염, 모노포스포릴 지질 A(MPLA), CpG 올리고데옥시뉴클레오티드, ISCOM, ISCOMATRIX 및 Matrix-MTM 등의 사포닌 기반 면역증강제 또는 MF59 및 AS03 등의 유중수계 에멀젼일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로 상기 면역증강제는 모노포스포릴 지질 A일 수 있으며, 모노포스포릴 지질 A는 장쇄 지방족 아실기를 다수 포함함에 따라 이온성 지질 분자를 포함하는 라멜라층에 단순한 혼합에 의해서도 매우 효과적으로 삽입되어 안정적으로 라멜라층에 포함될 수 있다.The outermost lamellar layer of the multilamellar endoplasmic reticulum according to the present invention may further contain an immune enhancer, preferably, such as Alhydrogel ® , Rehydragel TM and Adju-Phos ® . aluminum salts, monophosphoryl lipid A (MPLA), CpG oligodeoxynucleotides, saponin-based adjuvants such as ISCOM, ISCOMATRIX and Matrix-M TM , or water-in-oil emulsions such as MF59 and AS03, but are not limited thereto . Specifically, the adjuvant may be monophosphoryl lipid A, and since monophosphoryl lipid A contains a plurality of long-chain aliphatic acyl groups, it is very effectively inserted into the lamellar layer containing ionic lipid molecules even by simple mixing, stably forming the lamellar layer. layer can be included.
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 소포체의 표면은 음이온성 다당체 코팅층을 더 포함할 수 있으며, 이러한 음이온성 다당체 코팅층에 이용되는 음이온성 다당체로는 헤파린, 알긴산, 히알루론산 또는 콘드로이틴황산일 수 있으나 이에 제한받지 않는다. The surface of the multilayer endoplasmic reticulum according to an embodiment of the present invention may further include an anionic polysaccharide coating layer, and the anionic polysaccharide used in the anionic polysaccharide coating layer may be heparin, alginic acid, hyaluronic acid, or chondroitin sulfate. Not limited.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 음이온성 다당체가 코팅된 면역 유도용 다층 소포체의 표면 전하는 음으로 하전될 수 있다.The surface charge of the multilamellar vesicles for induction of immunity coated with the anionic polysaccharide according to an embodiment of the present invention may be negatively charged.
또한 본 발명에 따른 다층 소포체의 입자크기는 50 nm 내지 1,000 nm일 수 있고, 구체적으로 입자크기는 100 nm 내지 500 nm일 수 있으며, 보다 구체적으로 100 nm 내지 300 nm일 수 있다.In addition, the particle size of the multilayer vesicles according to the present invention may be 50 nm to 1,000 nm, specifically, the particle size may be 100 nm to 500 nm, and more specifically, 100 nm to 300 nm.
본 발명은 일 실시예에 따른 면역 유도용 다층 소포체를 포함하는 면역 유도용 약학 조성물 및 면역 유도제를 제공한다. 상기 면역 유도용 다층 소포체는 단백질 항원과 음이온성 약물을 세포 내로 용이하게 전달할 수 있고, 예를 들어 종양 특이적 항원을 채용하는 경우에는 강력한 항암 효력을 나타낼 수 있으나 이에 제한받지 않는다. 따라서, 상기 면역 유도용 다층 소포체는 다양한 감염성 질환 및 암을 예방하거나 치료하기 위한 면역 유도용 나노백신으로 사용될 수 있다.The present invention provides a pharmaceutical composition for inducing immunity and an immune-inducing agent comprising multilamellar endoplasmic reticulum for inducing immunity according to one embodiment. The multilamellar vesicles for inducing immunity can easily deliver protein antigens and anionic drugs into cells, and, for example, when tumor-specific antigens are used, they can exhibit strong anticancer effects, but are not limited thereto. Therefore, the multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity can be used as a nano-vaccine for inducing immunity to prevent or treat various infectious diseases and cancers.
본 발명은 일 실시예에 따른 면역 유도용 다층 소포체를 포함하는 면역 유도용 다층 소포체를 이용하여 인체 및 동물의 면역을 유도하는 방법을 제공한다. 상기 면역 유도용 다층 소포체를 인체 또는 동물에 투여함으로써 면역을 유도할 수 있다. 예를 들어, 다층 소포체가 종양 특이적 항원을 채용하는 경우에는 강력한 항암 효력을 나타낼 수 있으며, 감염성 질환의 항원을 채용할 경우 감염성 질환에 대한 예방 및 치료 효과를 부여할 수 있다.The present invention provides a method for inducing immunity in humans and animals by using the multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity including the multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity according to one embodiment. Immunity can be induced by administering the multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity to humans or animals. For example, when the multilamellar endoplasmic reticulum employs a tumor-specific antigen, it can exhibit strong anticancer effects, and when employing an antigen of an infectious disease, it can provide preventive and therapeutic effects on infectious diseases.
본 발명은 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법을 제공하며, 상기 제조방법은, (a) 제1전하로 하전된 이온성 지질 분자를 포함하는 소포체를 제조하는 단계; (b) 상기 소포체로부터 단층 소포체를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 단층 소포체에 제2전하로 하전된 단백질 항원을 혼합하여 다층 소포체를 제조하는 단계를 포함한다.The present invention provides a method for preparing a multilamellar endoplasmic reticulum for inducing immunity, the method comprising: (a) preparing an endoplasmic reticulum comprising an ionic lipid molecule charged with a first charge; (b) preparing unilamellar vesicles from the endoplasmic reticulum; and (c) preparing a multilamellar endoplasmic reticulum by mixing a protein antigen charged with a second charge with the unilamellar endoplasmic reticulum.
상기 제조방법의 (a) 단계는 이온성 지질 분자를 포함하는 소포체, 예를 들어 거대 소포체를 제조하는 방법이라면 제한받지 않고 사용될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 상기 (a) 단계는 이온성 지질 분자를 용매에 용해하여 용액을 제조하는 단계, 상기 용액을 건조하여 필름을 제조하는 단계 및 상기 필름에 물을 첨가한 후 수화하여 소포체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 (a) 단계에서 제조되는 소포체는 라멜라층이 복수의 층으로 이루어지거나 불규칙한 라멜라층을 형성하여도 무방하며, 입자화된 거대 소포체로서 현탁액 또는 유탁액의 형태로 수상에 분산되어 있을 수 있다.Step (a) of the preparation method may be used without limitation as long as it is a method for preparing vesicles containing ionic lipid molecules, for example, giant vesicles. For example, in the step (a), preparing a solution by dissolving ionic lipid molecules in a solvent, preparing a film by drying the solution, and adding water to the film and then hydrating the film to prepare an vesicle. steps may be included. The vesicles prepared in step (a) may have a plurality of lamellar layers or form irregular lamellar layers, and may be dispersed in the aqueous phase in the form of a suspension or emulsion as large granular vesicles.
상기 제조방법의 (b) 단계는 소포체를 미분화하는 공지의 방법이라면 제한받지 않고 사용될 수 있으며, 구체적으로 초음파 처리 또는 사출 방법에 의해 수행될 수 있다. 초음파 처리는 일반적으로 팁 초음파장치에 의해 얼음 수조 내에서 반복적으로 수행된다. 사출 성형은 막(membrane) 압출기에 의해 수행될 수 있다. 사출 성형 필터 내의 정해진 구멍 크기를 통해 특정 크기의 단층 소포체를 생성할 수 있다.Step (b) of the preparation method may be used without limitation as long as it is a known method for micronizing vesicles, and may be specifically performed by ultrasonic treatment or an injection method. Sonication is typically performed repeatedly in an ice bath with a tip sonicator. Injection molding can be performed by a membrane extruder. A defined pore size in the injection molded filter allows the creation of unilamellar vesicles of a specific size.
상기 제조방법의 (c) 단계에서 단층 소포체와 제2전하로 하전된 단백질 항원은 4 ℃ 내지 40 ℃에서 혼합될 수 있고, 바람직하게 10 ℃ 내지 35 ℃에서 혼합될 수 있으며, 보다 바람직하게 15 ℃ 내지 30 ℃에서 혼합될 수 있다. 혼합되는 용액의 pH는 pH 6 내지 pH 9일 수 있다.In step (c) of the preparation method, the unilamellar endoplasmic reticulum and the protein antigen charged with the second charge may be mixed at 4 ° C to 40 ° C, preferably at 10 ° C to 35 ° C, more preferably at 15 ° C to 30 °C. The pH of the mixed solution may be between pH 6 and pH 9.
또한 상기 제조방법의 (c) 단계에서 단층 소포체와 제2전하로 하전된 단백질 항원은 자기조립을 통해 다층 소포체로 전환될 수 있으며, 상기 자기조립으로 단층 소포체가 제2전하로 하전된 단백질 항원에 의하여 접히거나 다른 단층 소포체를 감싸는 등의 형태 변화 과정을 통하여 여러 층을 가지는 다층 소포체로 전환될 수 있다.In addition, in step (c) of the preparation method, the unilamellar endoplasmic reticulum and the protein antigen charged with the second charge may be converted into the multilamellar endoplasmic reticulum through self-assembly, and the self-assembly causes the unilamellar endoplasmic reticulum to attach to the protein antigen charged with the second charge. It can be converted into a multilamellar endoplasmic reticulum having several layers through a morphological change process, such as folding or wrapping other unilamellar endoplasmic reticulum.
상기 제조방법의 (c) 단계 이후, (d) 면역증강제를 상기 다층 소포체를 함유하는 용액에 투입하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 상기 투입단계는 4 ℃ 내지 40 ℃에서 실시될 수 있고, 바람직하게 10 ℃ 내지 35 ℃에서 실시될 수 있으며, 보다 바람직하게 15 ℃ 내지 30 ℃에서 실시될 수 있다.After step (c) of the manufacturing method, (d) injecting an immune enhancer into the solution containing the multilamellar vesicles; may further include, the injecting step may be carried out at 4 ° C to 40 ° C Preferably it may be carried out at 10 ℃ to 35 ℃, it may be carried out more preferably at 15 ℃ to 30 ℃.
상기 제조방법의 (d) 단계 이후, (e) 음이온성 다당체를 상기 다층 소포체를 함유하는 용액에 투입하는 단계;를 더 포함할 수 있으며, 상기 투입단계는 4 ℃ 내지 40 ℃에서 실시될 수 있고, 바람직하게 10 ℃ 내지 35 ℃에서 실시될 수 있으며, 보다 바람직하게 15 ℃ 내지 30 ℃에서 실시될 수 있다. After step (d) of the preparation method, (e) adding the anionic polysaccharide to the solution containing the multilamellar vesicles; , Preferably it may be carried out at 10 ℃ to 35 ℃, it may be carried out more preferably at 15 ℃ to 30 ℃.
본 발명에 따른 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법은 온화한 조건에서 단순한 공정으로 제조될 수 있어, 생산비용도 저렴하고 복잡한 장치를 필요로 하지 않아 경제적이고 대량생산이 용이한 제조방법이다.The method for manufacturing multilayer endoplasmic reticulum for induction of immunity according to the present invention can be produced in a simple process under mild conditions, and is economical and easy to mass-produce because it is inexpensive and does not require complicated equipment.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명에 따른 면역 유도용 다층 소포체, 이를 포함하는 면역 유도용 약학 조성물 및 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. 또한 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Hereinafter, the multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity according to the present invention, the pharmaceutical composition for induction of immunity including the same, and the method for preparing the multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity according to the present invention will be described in more detail below through specific examples. However, the following examples are only one reference for explaining the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms. Also, the terms used in the description in the present invention are only for effectively describing specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
[실시예 1] 면역 유도용 다층 소포체의 제조[Example 1] Preparation of multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity
1단계: DOTAP 단층 소포체의 제조 Step 1: Preparation of DOTAP unilamellar vesicles
10 mL 바이알 병에 양이온성 지질 분자인 DOTAP (1,2-dioleoyl-3-trimethyl ammonium propane) 20 mg을 넣고, 1 mL의 클로로포름과 혼합시켰다. 느린 속도로 질소 가스를 흘려주면서 클로로포름을 제거시켰다. 40 ℃ 이상의 진공 오븐에서 16시간 동안 잔여 클로로포름을 제거하여 DOTAP 지질막이 생성되었다. DOTAP 지질막에 1 mL의 비이온수를 첨가하여, 37 ℃에서 2시간 동안 15분마다 강하게 교반해주며 DOTAP 소포체를 수득하였다.20 mg of 1,2-dioleoyl-3-trimethyl ammonium propane (DOTAP), a cationic lipid molecule, was put into a 10 mL vial and mixed with 1 mL of chloroform. Chloroform was removed while flowing nitrogen gas at a slow rate. A DOTAP lipid film was formed by removing residual chloroform for 16 hours in a vacuum oven at 40 °C or higher. 1 mL of non-ionized water was added to the DOTAP lipid membrane and vigorously stirred every 15 minutes for 2 hours at 37° C. to obtain DOTAP vesicles.
상기 수득한 DOTAP 단층 소포체는 미니압출기를 이용하여 100 nm 공극을 가진 폴리카보네이트막(Avanti Polar Lipid, Inc., Alabaster, AL, USA)을 통과시켜 균일한 크기로 제조되었다. The obtained DOTAP unilamellar vesicles were passed through a polycarbonate membrane (Avanti Polar Lipid, Inc., Alabaster, AL, USA) having a 100 nm pore using a mini-extruder to have a uniform size.
2단계: OVA-DOTAP 다층 소포체의 제조 Step 2: Preparation of OVA-DOTAP multilamellar vesicles
상기 1단계에서 제조된 DOTAP 단층 소포체 0.5 mL 및 인산 소듐을 포함하는 단백질 항원인 OVA(Ovalbumin, Worthington Biochemical Corp., Lakewood, NJ, USA) 용액 0.5 mL를 혼합하여 OVA-DOTAP 다층 소포체가 제조되었다.OVA-DOTAP multilayer vesicles were prepared by mixing 0.5 mL of DOTAP unilamellar vesicles prepared in step 1 and 0.5 mL of OVA (Ovalbumin, Worthington Biochemical Corp., Lakewood, NJ, USA) solution, which is a protein antigen containing sodium phosphate.
[실시예 2] 면역증강제와 음이온성 다당체가 코팅된 다층 소포체의 제조[Example 2] Preparation of multilamellar vesicles coated with immunostimulant and anionic polysaccharide
상기 실시예 1에서 제조된 OVA-DOTAP 다층 소포체 0.5 mL를 10 mL 바이알 병에 넣고 750 rpm으로 교반시켰다. 여기에 면역증강제인 50 μg mL-1 모노포스포릴 지질 A(MPLA) 0.5 mL를 주사액 자동 주입 장치를 이용하여 10분 동안 첨가시켰다. 이를 37 ℃에서 30분 동안 방치하였다. 이렇게 하여 면역증강제인 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 도입된 OVA-DOTAP 다층 소포체(m-OVA-DOTAP 다층 소포체) 0.5 mL에 음이온성 다당체인 200 μg mL-1 히알루론산 수용액 0.5 mL를 주사액 자동 주입 장치를 이용하여 10분 동안 첨가시켜, 면역증강제인 모노포스포릴 지질 A(MPLA) 및 음이온성 다당체인 히알루론산이 코팅된 다층 소포체(hm-OVA-DOTAP 다층 소포체)가 제조되었다.0.5 mL of the OVA-DOTAP multilayer vesicles prepared in Example 1 was placed in a 10 mL vial and stirred at 750 rpm. Here, 0.5 mL of 50 μg mL -1 monophosphoryl lipid A (MPLA), an immunostimulant, was added for 10 minutes using an automatic injection device. It was left at 37 °C for 30 minutes. In this way, 0.5 mL of an aqueous solution of 200 μg mL -1 hyaluronic acid, an anionic polysaccharide, was injected into 0.5 mL of OVA-DOTAP multilayer vesicles (m-OVA-DOTAP multilayer endoplasmic reticulum) into which monophosphoryl lipid A (MPLA), an immune enhancer, was introduced. It was added for 10 minutes using an injection device to prepare multilamellar vesicles (hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles) coated with monophosphoryl lipid A (MPLA) as an immunostimulant and hyaluronic acid as an anionic polysaccharide.
[실시예 3] 지질 분자의 혼합물을 포함하는 면역 유도용 다층 소포체의 제조[Example 3] Preparation of multilamellar vesicles for induction of immunity containing a mixture of lipid molecules
상기 실시예 2에서, 양이온성 지질 분자인 DOTAP (1,2-dioleoyl-3-trimethyl ammonium propane) 20 mg 대신 DOTAP 15 mg 및 DOPC (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) 5 mg의 혼합물을 사용하여 소포체를 수득한 점을 제외하고는 동일한 과정을 수행하여 최종적으로 면역증강제인 모노포스포릴 지질 A(MPLA) 및 음이온성 다당체인 히알루론산이 코팅된 다층 소포체(hm-OVA-DOTAP/DOPC 다층 소포체)가 제조되었다.In Example 2, instead of 20 mg of DOTAP (1,2-dioleoyl-3-trimethyl ammonium propane), which is a cationic lipid molecule, 15 mg of DOTAP and 5 mg of 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) The same process was performed except that the endoplasmic reticulum was obtained using a mixture of the final multilayer endoplasmic reticulum (hm-OVA-DOTAP) coated with monophosphoryl lipid A (MPLA) as an immunostimulant and hyaluronic acid as an anionic polysaccharide. /DOPC multilamellar vesicles) were prepared.
[실시예 4] 면역 증강제로 CpG 올리고데옥시뉴클레오티드를 포함하는 면역 유도용 다층 소포체의 제조[Example 4] Preparation of multilamellar endoplasmic reticulum for induction of immunity containing CpG oligodeoxynucleotide as an immune enhancer
상기 실시예 2에서, 면역증강제로서 CpG 올리고데옥시뉴클레오티드를 사용한 점을 제외하고는 동일한 과정을 수행하여 최종적으로 면역증강제인 CpG 올리고데옥시뉴클레오티드 및 음이온성 다당체인 히알루론산이 코팅된 다층 소포체(hm-OVA(CpG 올리고데옥시뉴클레오티드)-DOTAP 다층 소포체)가 제조되었다.In Example 2, except for the fact that CpG oligodeoxynucleotide was used as an immune enhancer, the same process was performed to finally multilayer vesicles (hm -OVA (CpG oligodeoxynucleotide)-DOTAP multilamellar vesicles) were prepared.
[실험예 1] 단층 소포체의 입자크기 및 표면전하의 분석[Experimental Example 1] Analysis of particle size and surface charge of unilamellar vesicles
하기 표 1은 상기 실시예 1의 1단계에 따른 균일한 크기로 제조된 DOTAP 단층 소포체를 동적광산란(dynamic light scattering, DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) 기기로 분석한 입자크기 및 표면전하값이다. 분석 결과, 입자크기는 185.4 nm, 표면전하값은 46.0 mV로 측정되었으며, 따라서 상기 단층 소포체는 양이온성 표면전하를 가지는 단층 소포체임을 알 수 있었다.Table 1 below shows the particle size and particle size of the DOTAP unilamellar vesicles prepared in step 1 of Example 1 with a dynamic light scattering (DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) instrument. is the surface charge value. As a result of the analysis, the particle size was measured to be 185.4 nm and the surface charge value was 46.0 mV. Accordingly, it was found that the unilamellar vesicles were unilamellar vesicles having a cationic surface charge.
[실험예 2] 다층 소포체의 입자크기 및 표면전하값의 분석[Experimental Example 2] Analysis of particle size and surface charge value of multilayer vesicles
상기 실시예 1에 따른 OVA-DOTAP 다층 소포체를 동적광산란(dynamic light scattering, DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) 기기로 분석하여 입자크기 및 표면전하값의 결과를 도 1에 나타내었다.The OVA-DOTAP multilayer vesicles according to Example 1 were analyzed with a dynamic light scattering (DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) instrument, and the results of particle size and surface charge values are shown in FIG. .
도 1에 나타낸 것과 같이 이온성 지질 분자인 DOTAP과 단백질 항원인 OVA의 중량비가 1:0.05 내지 1:0.95에서 300 nm 이하의 입자크기를 나타내었다. DOTAP과 OVA의 중량비가 0.05 내지 0.25인 경우, OVA의 중량이 증가함에 따라 입자크기는 감소하지만, 표면전하는 양전하를 계속 유지하였다. 이러한 결과로 음이온성인 단백질 항원 OVA가 DOTAP 단층 소포체를 둘러싸는 것이 아니라, OVA-DOTAP 다층 소포체가 형성되면서 소포체 자체의 형태 변화를 일으킨다는 것을 알 수 있다.As shown in Figure 1, the weight ratio of the ionic lipid molecule DOTAP and the protein antigen OVA was 1:0.05 to 1:0.95, and the particle size was 300 nm or less. When the weight ratio of DOTAP to OVA was 0.05 to 0.25, the particle size decreased as the weight of OVA increased, but the surface charge continued to maintain a positive charge. As a result, it can be seen that the anionic protein antigen OVA does not surround the DOTAP unilamellar endoplasmic reticulum, but causes the morphological change of the endoplasmic reticulum itself as OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum is formed.
도 2에 나타낸 것과 같이 이온성 지질 분자인 DOTAP를 기준으로 단백질 항원 OVA의 중량비가 0.5 이상인 경우, 다층소포체에 대한 투과도가 감소하며 응집되는 것으로 나타났다. 이는 많은 양의 OVA에 의해 비교적 많은 양의 DOTAP 리포좀이 모여지게 되어 나타나게 된 현상으로, OVA와 DOTAP의 적절한 비율 범위에서 안정적인 다층소포체가 만들어질 수 있음을 알 수 있다.As shown in Figure 2, when the weight ratio of the protein antigen OVA based on the ionic lipid molecule DOTAP is 0.5 or more, the permeability to the multilayered endoplasmic reticulum was reduced and it was found to be aggregated. This is a phenomenon caused by the collection of a relatively large amount of DOTAP liposomes by a large amount of OVA, and it can be seen that stable multilayer vesicles can be made in an appropriate ratio range of OVA and DOTAP.
[실험예 3] 다층 소포체의 OVA의 봉입효율 분석[Experimental Example 3] Analysis of encapsulation efficiency of OVA in multilayer vesicles
이온성 지질 분자인 DOTAP과 단백질 항원인 OVA의 중량비를 1:0.25로 고정하고, 인산 소듐의 농도를 0 mM 내지 0.5 mM로 변화시켜 제조된 실시예 1에 따른 OVA-DOTAP 다층 소포체를 초원심분리기(Optima TLX Ultracentrifuge 120,000, Beckman, Pasadena, CA, USA)로 84,000 rpm으로 4 ℃에서 2시간 원심분리 하였다. 원심분리 후 봉입 되지 않은 OVA를 분리하여 마이크로 비시초닌산 정량 기법(micro bicichoninic acid (BCA) protein assay, Pierce Biotechnology, Rockford, IL, USA)을 이용하여 정량한 결과를 하기 표 2에 나타내었다. OVA-DOTAP multilayer vesicles according to Example 1 prepared by fixing the weight ratio of DOTAP, an ionic lipid molecule, and OVA, a protein antigen, to 1:0.25, and changing the concentration of sodium phosphate from 0 mM to 0.5 mM, were prepared in an ultracentrifuge. (Optima TLX Ultracentrifuge 120,000, Beckman, Pasadena, CA, USA) was centrifuged at 84,000 rpm at 4 °C for 2 hours. After centrifugation, the unencapsulated OVA was separated and quantified using a micro bicichoninic acid (BCA) protein assay (Pierce Biotechnology, Rockford, IL, USA). The results are shown in Table 2 below.
하기 표 2에서 표기된 것과 같이, 0.1 mM 인산 소듐 농도에서 93.6%로 가장 높은 OVA 봉입 효율을 나타내었다. 이로써 적절한 염 농도 환경에서 OVA와 DOTAP 단층 소포체 사이의 정전기적 상호작용이 조절된다는 것을 알 수 있으며, 93.6 %의 매우 높은 봉입 효율을 나타내는 것을 알 수 있다.As shown in Table 2 below, the highest OVA encapsulation efficiency was 93.6% at 0.1 mM sodium phosphate concentration. From this, it can be seen that the electrostatic interaction between OVA and DOTAP unilamellar vesicles is regulated in an appropriate salt concentration environment, and it can be seen that it exhibits a very high encapsulation efficiency of 93.6%.
[실험예 4] 다층 소포체의 소각X선 산란법 분석[Experimental Example 4] Small-angle X-ray scattering analysis of multilamellar vesicles
실시예 1에 따른 OVA-DOTAP 다층 소포체의 소각X선 산란법(4C SAXS II 빔라인, 포항 가속기연구소) 기기의 결과를 도 3에 나타내었다. DOTAP과 OVA의 중량비가 1:0부터 1:0.5로 증가될수록 산란 강도가 커지고, 산란 벡터가 정수배로 증가하는 패턴을 통하여 OVA-DOTAP 다층 소포체가 다중 층상 구조를 가진다는 것을 알 수 있다. 산란 벡터를 통하여 계산된 반복층 거리는 약 11.2 nm로, 이는 DOTAP 단층 소포체의 지질막 두께와 OVA 용액의 두께의 합으로 볼 수 있다.The results of the small-angle X-ray scattering method (4C SAXS II beamline, Pohang Accelerator Laboratory) of OVA-DOTAP multilayer vesicles according to Example 1 are shown in FIG. 3 . As the weight ratio of DOTAP to OVA increases from 1:0 to 1:0.5, the scattering intensity increases and the scattering vector increases by an integer multiple, indicating that the OVA-DOTAP multilamellar vesicles have a multilayered structure. The repetitive layer distance calculated through the scattering vector was about 11.2 nm, which can be seen as the sum of the thickness of the lipid membrane of the DOTAP unilamellar vesicle and the thickness of the OVA solution.
[실험예 5] 다층 소포체의 초저온 투과전자현미경 분석[Experimental Example 5] Ultra-cold transmission electron microscopy analysis of multilamellar vesicles
실시예 1에 따른 OVA-DOTAP 다층 소포체의 초저온 투과전자현미경(JEM-1400, JEOL Ltd., Tokyo, Japan) 분석 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 나타낸 것과 같이, DOTAP 단층 소포체가 OVA에 의하여 접히거나 다른 단층 소포체를 감싸는 등의 형태 변화 과정을 볼 수 있으며, 다층의 소포체가 생성되어 가는 것을 볼 수 있다. 상세하게 도 5에 나타낸 것과 같이, OVA가 DOTAP 단층 소포체의 다층 소포체로의 자기조립을 유도함을 알 수 있고, 일부 반구 혹은 이중층 소포체 등도 관찰되었다.The ultra-cold transmission electron microscope (JEM-1400, JEOL Ltd., Tokyo, Japan) analysis results of the OVA-DOTAP multilayer vesicles according to Example 1 are shown in FIG. 4 . As shown in Figure 4, it can be seen that the DOTAP unilamellar endoplasmic reticulum is folded by OVA or the morphological change process such as wrapping other unilamellar endoplasmic reticulum and the like, and it can be seen that multi-layered endoplasmic reticulum is produced. As shown in FIG. 5 in detail, it can be seen that OVA induces self-assembly of DOTAP unilamellar endoplasmic reticulum into multilamellar endoplasmic reticulum, and some hemispheres or bilayer endoplasmic reticulum were also observed.
OVA의 이론적인 분자 크기는 장축 크기가 약 7.0 nm, 단축 크기가 약 3.6 nm이며, 초저온 투과전자형미경의 결과를 통해 상기 OVA-DOTAP 다층 소포체의 막 두께는 약 6.8 nm로 나타난 결과로, 실험예 4에 따른 상기 소각X선 산란법(4C SAXS II 빔라인, 포항 가속기연구소) 기기로 분석된 층간 거리인 11.2 nm는 OVA-DOTAP 다층 소포체의 막 두께와 OVA의 단축 길이의 합임을 예측할 수 있다.The theoretical molecular size of OVA is about 7.0 nm in the major axis and about 3.6 nm in the minor axis, and as a result of ultra-low temperature transmission electron microscopy, the OVA-DOTAP multilayer vesicles have a thickness of about 6.8 nm. The interlayer distance of 11.2 nm analyzed by the small-angle X-ray scattering method (4C SAXS II beamline, Pohang Accelerator Laboratory) device according to Example 4 is the sum of the film thickness of OVA-DOTAP multilayer vesicles and the short axis length of OVA. It can be predicted.
[실험예 6] 소포체의 입자크기 및 표면전하의 분석[Experimental Example 6] Analysis of particle size and surface charge of vesicles
실시예 1의 1단계에 따른 DOTAP 단층 소포체, 실시예 1에 따른 OVA-DOTAP 다층 소포체 및 실시예 2에 따른 면역증강제와 음이온성 다당체가 코팅된 OVA-DOTAP 다층 소포체(hm-OVA-DOTAP 다층 소포체)를 동적광산란(dynamic light scattering, DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) 기기로 분석하여 입자크기와 표면전하값의 결과를 도 6에 나타내었다.DOTAP unilamellar endoplasmic reticulum according to step 1 of Example 1, OVA-DOTAP multilamellar vesicles according to Example 1 and OVA-DOTAP multilamellar vesicles coated with an immunostimulant and anionic polysaccharide according to Example 2 (hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles) ) was analyzed with a dynamic light scattering (DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) instrument, and the results of the particle size and surface charge value are shown in FIG.
DOTAP 단층 소포체의 입자크기는 185.4 ± 7.0 nm, OVA-DOTAP 다층 소포체의 입자크기는 167.4 ± 4.7 nm, hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 입자크기는 200.1 ± 2.1 nm로 측정되었다. 이는 단층 소포체에서 OVA와 함께 다층 소포체가 형성되면서 입자크기는 감소하였다가 면역증강제와 음이온성 다당체가 코팅되면서 입자크기가 커진 것으로 볼 수 있다.The particle size of DOTAP unilamellar vesicles was 185.4 ± 7.0 nm, the particle size of OVA-DOTAP multilamellar vesicles was 167.4 ± 4.7 nm, and the particle size of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles was 200.1 ± 2.1 nm. It can be seen that the particle size decreased as multilamellar vesicles were formed together with OVA in unilamellar vesicles, and then increased as the immunostimulant and anionic polysaccharide were coated.
DOTAP 단층 소포체의 표면전하값은 46.0 ± 0.7 mV, OVA-DOTAP 다층 소포체의 표면전하값은 27.5 ± 0.6 mV, hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 표면전하값은 -32.8 ± 3.1 mV로 측정되었다. 이러한 결과로 단층 소포체에서 OVA와 함께 다층 소포체가 형성되면서 표면전하값이 감소하고, 면역증강제와 음이온성 다당체가 코팅되면서 표면전하가 음의 값이 된 것임을 알 수 있다.The surface charge value of DOTAP unilamellar vesicles was 46.0 ± 0.7 mV, the surface charge value of OVA-DOTAP multilamellar vesicles was 27.5 ± 0.6 mV, and the surface charge value of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles was -32.8 ± 3.1 mV. As a result, it can be seen that the surface charge value decreased as multilamellar vesicles were formed together with OVA in unilamellar vesicles, and the surface charge became negative as the immunostimulant and anionic polysaccharide were coated.
[실험예 7] hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 혈청 환경에서의 안정성 확인[Experimental Example 7] Confirmation of stability of hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum in serum environment
실시예 1의 1단계에 따른 DOTAP 단층 소포체, 실시예 1에 따른 OVA-DOTAP 다층 소포체 및 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 0 %, 10 %, 30 % 및 50 % 소태아혈청(FBS) 환경(pH 7.4)인 상태에서 37 ℃의 온도를 유지하며 3일 동안 입자크기 변화를 측정하였다. 도 7에 입자크기 변화를 동적광산란(dynamic light scattering, DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) 기기로 분석한 결과를 나타내었으며, DOTAP 단층 소포체는 도 7A, OVA-DOTAP 다층 소포체는 도 7B 및 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체는 도 7C에 나타내었다. 모든 결과에서 입자크기는 일정하여 응집 현상은 일어나지 않았다. 특히 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 입자크기가 가장 변화가 없었으며, 이러한 결과로 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체가 화학적인 결합이 없는 정전기적 인력만으로도 체내의 환경에서 매우 안정적으로 유지된다는 것을 알 수 있다.DOTAP unilamellar vesicles according to step 1 of Example 1, OVA-DOTAP multilamellar vesicles according to Example 1 and hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles according to Example 2 were mixed with 0%, 10%, 30% and 50% fetal bovine serum. (FBS) The change in particle size was measured for 3 days while maintaining the temperature of 37 ℃ in the environment (pH 7.4). Figure 7 shows the results of analyzing the particle size change with a dynamic light scattering (DLS, ELSZ-1000, Otsuka Electronics, Osaka, Japan) instrument, DOTAP unilamellar vesicles are shown in Figure 7A, OVA-DOTAP multilayer vesicles are Figure 7 7B and hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles are shown in Figure 7C. In all the results, the particle size was constant and no aggregation occurred. In particular, the particle size of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles did not change the most, and as a result, it can be seen that hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles are maintained very stably in the body environment only with electrostatic attraction without chemical bonding. there is.
[실험예 8] hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 환경 선택적 항원 방출 효과[Experimental Example 8] Environment-selective antigen release effect of hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum
단백질 항원이 방출되어야 하는 엔도좀/라이소좀과 유사한 환경을 조성하여, 단백질 항원인 OVA가 이러한 환경에서 용이하게 방출되는지를 확인하였다. 소태아혈청(FBS) 환경(pH 7.4), 50 mM 소듐 시트르산(pH 5.0), HBSS 내의 에스터 가수분해 효소(pH 7.4), 50 mM 소듐 시트르산이 포함된 에스터 가수분해 효소 혼합물(pH 5.0) 및 엔도좀/라이소좀 유사환경(50 mM 시트르산, 에스터 가수분해 효소 및 140 mM 염화 소듐이 포함된 pH 5.0의 환경)에서 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP로부터 방출되는 OVA의 양을 분석하였다. By creating an environment similar to endosomes/lysosomes in which protein antigens should be released, it was confirmed whether OVA, a protein antigen, was easily released in this environment. Fetal bovine serum (FBS) environment (pH 7.4), 50 mM sodium citrate (pH 5.0), ester hydrolase in HBSS (pH 7.4), ester hydrolase mixture with 50 mM sodium citrate (pH 5.0) and endo The amount of OVA released from hm-OVA-DOTAP according to Example 2 was analyzed in a som/lysosome-like environment (pH 5.0 containing 50 mM citric acid, esterase, and 140 mM sodium chloride).
도 8에 나타낸 것과 같이, 엔도좀/라이소좀 유사환경에서 방출되는 OVA의 양이 가장 많았다(*** p < 0.01). 이러한 결과의 원인은 약산성의 조건에서 단백질 항원인 OVA가 음이온성을 잃어 양이온성인 DOTAP으로부터 방출되는 이유와 에스터 가수분해 효소가 DOTAP의 에스터 결합을 분해하여 DOTAP이 끊어지고 OVA가 방출되는 이유이며, 이들의 시너지 효과도 있는 것으로 여겨진다. 따라서 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체는 선택적으로 엔도좀/라이소좀 환경에서 단백질 항원인 OVA를 다량 방출하여 면역 유도의 효과가 높을 것으로 생각된다.As shown in FIG. 8, the amount of OVA released in the endosome/lysosome-like environment was the highest (*** p < 0.01). The reason for this result is the reason why OVA, a protein antigen, loses its anionic property and is released from cationic DOTAP under weakly acidic conditions, and the reason why ester hydrolase breaks down the ester bond of DOTAP to break DOTAP and release OVA. It is also believed that there is a synergistic effect of Therefore, the hm-OVA-DOTAP multilayer endoplasmic reticulum is thought to be highly effective in inducing immunity by selectively releasing a large amount of OVA, a protein antigen, in an endosome/lysosomal environment.
[실험예 9] hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 수지상 세포의 성숙 유도[Experimental Example 9] Induction of maturation of dendritic cells of hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum
골수 유래 수지상 세포를 얻기 위해 6주령 C57BL/6쥐로부터 적출하여 골수를 얻어 원심분리 하였다. 세척된 세포는 107 cells mL-1농도로 배양액(RPMI-1640 + 10 % 소 태아 혈청 + 20 mM 페니실린/스트렙토마이신)에 분산시켰다. 배양 접시에 배양액 9.6 mL, 107 cell mL-1 세포 0.2 mL 및 1 mg mL-1 rmGM-CSF 0.2 mL를 넣고 CO2 배양기에 총 6일 동안 배양시켰다.To obtain bone marrow-derived dendritic cells, bone marrow was extracted from 6-week-old C57BL/6 mice and centrifuged. The washed cells were dispersed in a culture medium (RPMI-1640 + 10% fetal bovine serum + 20 mM penicillin/streptomycin) at a concentration of 10 7 cells mL -1 . 9.6 mL of the culture medium, 0.2 mL of 10 7 cell mL -1 cells, and 0.2 mL of 1 mg mL -1 rmGM-CSF were placed in a culture dish and cultured in a CO 2 incubator for a total of 6 days.
상기 배양된 골수 유래 수지상 세포에 소태아혈청(FBS), 단일 OVA, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물 및 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 24시간 처리하여 세포들의 형태 변화를 확인하여 도 9에 나타내었다. The cultured bone marrow-derived dendritic cells were treated with fetal bovine serum (FBS), a single OVA, an OVA mixture containing monophosphoryl lipid A (MPLA), and the hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles according to Example 2 for 24 hours, Changes in their morphology were confirmed and shown in FIG. 9 .
미성숙한 수지상 세포들이 OVA와 MPLA에 의해 성숙되는데, 특히 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물을 처리한 결과와 모노포스포릴 지질 A(MPLA)로 코팅된 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 처리한 결과에서 수지상 세포로부터 뻗어나온 가지들이 다수 관찰되었다. 이러한 결과로 면역증강제인 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 면역 유도에 필수적이라는 것을 알 수 있다.Immature dendritic cells are matured by OVA and MPLA, especially as a result of treatment with an OVA mixture containing monophosphoryl lipid A (MPLA) and hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum coated with monophosphoryl lipid A (MPLA). As a result of the treatment, a number of branches extending from dendritic cells were observed. These results indicate that monophosphoryl lipid A (MPLA), an immunostimulant, is essential for induction of immunity.
[실험예 10] hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 세포내 전달 효과[Experimental Example 10] Intracellular delivery effect of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles
상기 실험예 9와 같이 배양된 골수 유래 수지상 세포를 배양 6일차에 회수 분리하여 배양액에 재분산 하였다. 24-well 플레이트에 2 X 105 cell well-1로 첨가하고 2 mg mL-1 OVA농도를 기준으로 AF647 형광이 표지된 AF647-OVA를 이용하여, 단일 OVA, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물 및 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 24시간 동안 처리하였다. 이렇게 처리된 골수 유래 수지상 세포들을 유세포 분석기(BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 형광 분석하였고, 도 10에 나타내었다(*** p < 0.01). Bone marrow-derived dendritic cells cultured as in Experimental Example 9 were recovered and separated on the 6th day of culture and redispersed in the culture medium. A single OVA, monophosphoryl lipid A (MPLA) was added to a 24-well plate in 2
단일 OVA, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물이 처리된 결과보다 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체가 처리된 결과에서 약 18배 이상의 OVA가 세포내로 함입되는 것으로 나타났다. 따라서, hm-OVA-DOTAP 다층 소포체가 다층 소포체를 이루지 않은 단백질 항원 및 면역증강제의 혼합물보다 단백질 항원을 면역 세포 내로 전달하는 것에 매우 유리하다는 것을 알 수 있다.It was found that about 18 times more OVA was incorporated into the cells in the result of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles treatment according to Example 2 than in the result of treatment with the OVA mixture containing single OVA and monophosphoryl lipid A (MPLA). . Therefore, it can be seen that the hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum is more advantageous in delivering protein antigens into immune cells than a mixture of non-multilamellar endoplasmic reticulum and an adjuvant.
[실험예 11] hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 세포 면역 분석 (1)[Experimental Example 11] Cellular immunoassay of hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum (1)
상기 실험예 10과 같이 재분산한 세포를 24-well 플레이트에 2 X 105 cell well-1로 첨가하고 소태아혈청(FBS)과 2 mg mL-1 OVA 농도로 단일 OVA, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물 및 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 24시간 동안 처리하였다. 상등액을 분리하여 종양괴사인자 알파 정량 키트(Mouse TNF alpha ELISA Kit, abcam, Cambridge, UK)로 사이토카인인 종양괴사인자를 정량 하여 결과를 도 11에 나타내었다(*** p < 0.01). The cells re-dispersed as in Experimental Example 10 were added to a 24-well plate in 2
도 11에 나타낸 것과 같이, hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 결과가 단일 OVA에 대비하여 5.8배, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물에 대비하여 1.9배 종양괴사인자를 많이 방출하는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체가 다층 소포체를 이루지 않은 단백질 항원 및 면역증강제의 혼합물보다 면역 세포로 전달되어 더 높은 수준의 면역 반응을 유도한다는 것을 알 수 있다.As shown in Figure 11, the result of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles released 5.8 times more tumor necrosis factor than single OVA and 1.9 times more tumor necrosis factor than OVA mixture containing monophosphoryl lipid A (MPLA). appeared to be These results indicate that hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles are delivered to immune cells and induce a higher level of immune response than the mixture of protein antigens and immunostimulants that do not form multilamellar endoplasmic reticulum.
[실험예 12] hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 세포 면역 분석 (2)[Experimental Example 12] Cellular immunoassay of hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum (2)
상기 실험예 10과 같이 재분산한 세포를 24-well 플레이트에 2 X 105 cell well-1로 첨가하고 소태아혈청(FBS)과 2 mg mL-1 OVA 농도로 단일 OVA, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물 및 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 24시간 동안 처리하였다. 처리 후 APC-CD40, APC-CD80, PE-Cy7-CD86를 각각 처리하여 유세포 분석기(BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 형광 분석하여 도 12에 결과를 나타내었다(*** p < 0.01).The cells re-dispersed as in Experimental Example 10 were added to a 24-well plate in 2
도 12에 나타낸 것과 같이, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물 및 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체가 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함되지 않은 소태아혈청(FBS) 및 단일 OVA와 비교하여 2.0 내지 3.6배 가량 면역 유도 반응에 따른 공동자극분자인 CD40, CD80 및 CD86의 발현이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 다층 소포체 형성에 의한 공동자극분자의 발현 차이는 세포 분석에서는 확인되지 않았고, 이는 생체 내에서의 복합적인 분석으로 확인해야 할 필요가 있다.As shown in Figure 12, the monophosphoryl lipid A (MPLA)-containing OVA mixture and the hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles were obtained from monophosphoryl lipid A (MPLA)-free fetal bovine serum (FBS) and a single OVA. It was confirmed that the expression of CD40, CD80, and CD86, which are co-stimulatory molecules, increased by 2.0 to 3.6 times compared to . Differences in the expression of co-stimulatory molecules due to the formation of multilayered endoplasmic reticulum were not confirmed in cell analysis, and this needs to be confirmed by in vivo complex analysis.
[실험예 13] hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 단기간 접종[Experimental Example 13] Short-term inoculation of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles
소태아혈청(FBS)과 10 μg OVA 양을 기준으로 단일 OVA, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물 및 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 꼬리 정맥 주사를 이용하여 마우스에 접종하였다. 접종 2일 후, 마우스로부터 비장을 적출하여 세포를 얻어 적혈구를 제거한 뒤, APC-CD40, PE-Cy7-CD86, PE-Cy7-MHC class II, APC-OVA257-264 (SIINFEKL) 펩타이드 결합 H-2Kb 단일 클론 항체를 30분 동안 처리하였다. 이렇게 처리한 샘플을 각 표면 단백질들을 형광 표지하고 유세포 분석기(BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 형광 분석하여 도 13에 나타내었다(*** p < 0.01).Based on the amount of fetal bovine serum (FBS) and 10 μg OVA, a single OVA, an OVA mixture containing monophosphoryl lipid A (MPLA), and hm-OVA-DOTAP multilayer vesicles according to Example 2 were administered by tail vein injection. Mice were inoculated. Two days after inoculation, the spleen was removed from the mouse to obtain cells, and after removing red blood cells, APC-CD40, PE-Cy7-CD86, PE-Cy7-MHC class II, APC-OVA 257-264 (SIINFEKL) peptide binding H- 2Kb monoclonal antibody was treated for 30 minutes. Each surface protein of the treated sample was fluorescently labeled, and fluorescence was analyzed using a flow cytometer (BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA), as shown in FIG. 13 (*** p < 0.01).
도 13에 나타낸 것과 같이, 단일 접종임에도 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 표면 단백질 발현이 가장 우수하게 나타났다. 이러한 결과로 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체가 체액성 면역과 세포성 면역에 각각 관여하는 CD4 T 세포 및 CD8 T 세포와 상호작용할 수 있는 가능성을 높여주었다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 13, the surface protein expression of the hm-OVA-DOTAP multilayer endoplasmic reticulum was the most excellent even after single inoculation. These results suggest that hm-OVA-DOTAP multilayer endoplasmic reticulum increased the possibility of interacting with CD4 T cells and CD8 T cells involved in humoral and cellular immunity, respectively.
[실험예 14] hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 장기간 접종(1)[Experimental Example 14] Long-term inoculation of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles (1)
10 μg OVA 양을 기준으로 단일 OVA, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물 및 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 꼬리 정맥 주사를 이용하여 마우스에 사육 0일차, 21일차 및 35일차에 총 3회 접종하였다.Based on the amount of 10 μg OVA, a single OVA, an OVA mixture containing monophosphoryl lipid A (MPLA), and hm-OVA-DOTAP multilayer vesicles according to Example 2 were injected into mice by tail vein injection on
면역글로불린 항체 정량을 위한 혈액은 사육 21, 35, 56일차에 얻었고, 1 시간 동안 상온에 두어 고형 성분을 굳힌 혈액 1,500 g을 4 oC에서 10분 동안 원심분리를 하여 혈청을 얻었다. 얻어진 혈청은 Mouse Anti-OVA IgG Antibody Assay kit (Chondrex, Inc., Redmond, WA, USA)를 이용하여 면역글로불린 항체를 정량하였고, 이 결과를 도 14에 나타내었다(* p < 0.1, *** p < 0.01).Blood for immunoglobulin antibody quantification was obtained on the 21st, 35th, and 56th day of breeding, and 1,500 g of blood solidified at room temperature for 1 hour was centrifuged at 4 ° C. for 10 minutes to obtain serum. The obtained serum was quantified for immunoglobulin antibodies using Mouse Anti-OVA IgG Antibody Assay kit (Chondrex, Inc., Redmond, WA, USA), and the results are shown in FIG. 14 (* p < 0.1, *** p < 0.01).
도 14에 나타낸 것과 같이, 접종 횟수가 늘어날수록 OVA 특이적 면역글로불린 항체가 증가하였으며, 특히 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체에서 OVA 특이적 면역글로불린 항체가 급격하게 증가하였다. 총 3회 접종 후 OVA 특이적 면역글로불린 항체의 형성은 단일 OVA에서는 전혀 일어나지 않았으며, hm-OVA-DOTAP 다층 소포체가 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물에 대비하여 3.8배 높았다. 따라서, hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 접종한 결과가 다층 소포체를 이루지 않은 단백질 항원 및 면역증강제의 혼합물을 접종한 결과보다 OVA 특이적 면역글로불린 항체 형성을 매우 향상시킨다는 것을 알 수 있다. 도 15에 나타낸 것과 같이, 총 면역글로불린 항체 생성 농도도 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 경우에서 가장 많이 증가한 것으로 나타났다.As shown in FIG. 14, as the number of inoculations increased, OVA-specific immunoglobulin antibodies increased, and in particular, OVA-specific immunoglobulin antibodies increased rapidly in the hm-OVA-DOTAP multilayer endoplasmic reticulum. After a total of three inoculations, the formation of OVA-specific immunoglobulin antibodies did not occur at all in single OVA, and the hm-OVA-DOTAP multilayer vesicles were 3.8 times higher than the OVA mixture containing monophosphoryl lipid A (MPLA). Therefore, it can be seen that the result of inoculation with hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles significantly improves the formation of OVA-specific immunoglobulin antibodies compared to the result of inoculation with a mixture of protein antigen and adjuvant without multilamellar endoplasmic reticulum. As shown in FIG. 15, the concentration of total immunoglobulin antibody production was also found to increase the most in the case of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles.
[실험예 15] hm-OVA-DOTAP 다층 소포체의 장기간 접종(2)[Experimental Example 15] Long-term inoculation of hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum (2)
상기 실험예 14에 따른 3차 접종 후 3주 뒤인 사육 56일차에 마우스로부터 비장을 적출하여 세포를 얻어 적혈구를 제거한 뒤, 24-well 플레이트에 106 cell well-1로 첨가하였다. 첨가한 세포에 단백질 수송자 저해제(10.6 mM 브레펠딘 A 및 2 mM 모넨신) 및 10 mg mL-1 SIINFEKL펩타이드를 넣고 CO2 인큐베이터에서 24 시간 동안 처리하였다. 처리된 비장 세포들에 FITC-CD8과 APC-IFN-γ를 30분 동안 처리하여 CD8 T 세포 내 IFN-γ를 형광 표지하고 유세포 분석기(BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 형광 분석하여 도 16에 나타내었다(** p < 0.05).On the 56th day of breeding, 3 weeks after the 3rd inoculation according to Experimental Example 14, the spleen was extracted from the mouse to obtain cells, and red blood cells were removed, and then added to a 24-well plate as 10 6 cell well -1 . Protein transporter inhibitors (10.6 mM brefeldin A and 2 mM monensin) and 10 mg mL -1 SIINFEKL peptide were added to the cells and treated in a CO 2 incubator for 24 hours. Treated spleen cells were treated with FITC-CD8 and APC-IFN-γ for 30 minutes to fluorescently label IFN-γ in CD8 T cells and analyzed by flow cytometry (BD FACS Aria II, BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA). It is shown in Figure 16 by fluorescence analysis using (** p < 0.05).
도 16에 나타낸 것과 같이, hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 접종한 결과가 단일 OVA를 접종한 결과에 대비하여 13.2배, 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물을 접종한 결과에 대비하여 5.2배 높은 형광 강도를 나타내었다. 따라서, hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 접종한 경우는 단일 OVA 또는 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물을 접종한 경우에 대비하여 비장 유래 수지상 세포의 CD8 T세포 내 IFN-γ형성을 향상시킨다는 것을 알 수 있다.As shown in Figure 16, the result of inoculation with hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum was 13.2 times higher than the result of inoculation with single OVA, compared to the result of inoculation with OVA mixture containing monophosphoryl lipid A (MPLA). and showed 5.2 times higher fluorescence intensity. Therefore, when inoculated with hm-OVA-DOTAP multilamellar endoplasmic reticulum, IFN-γ formation in CD8 T cells of spleen-derived dendritic cells compared to the case of inoculation with single OVA or OVA mixture containing monophosphoryl lipid A (MPLA). can be seen to improve.
결론적으로 실시예 2에 따른 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체를 장기간 접종하면 면역 반응 유도 효과가 뛰어난 것을 알 수 있다. 다층 소포체로 입자화가 진행된 hm-OVA-DOTAP 다층 소포체가 단일 OVA 또는 모노포스포릴 지질 A(MPLA)가 포함된 OVA 혼합물과 비교하여 체액성 면역 및 세포성 면역을 동시에 보다 효과적으로 유도할 수 있다는 것을 알 수 있다.In conclusion, it can be seen that the long-term inoculation of hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles according to Example 2 has an excellent immune response inducing effect. It was found that hm-OVA-DOTAP multilamellar vesicles granulated into multilamellar vesicles could induce humoral immunity and cellular immunity simultaneously and more effectively compared to single OVA or OVA mixture containing monophosphoryl lipid A (MPLA). can
Claims (15)
상기 다층소포체는 2 이상의 단위 라멜라층을 포함하며,
상기 단위 라멜라층은 제1전하로 하전된 이온성 지질 분자를 포함하고,
상기 단위 라멜라층과 인접하는 다른 단위 라멜라층의 사이에 제2전하로 하전된 단백질 항원이 위치하는 것을 특징으로 하는, 면역 유도용 다층 소포체.In multilamellar vesicles,
The multilayer endoplasmic reticulum includes two or more unit lamellar layers,
The unit lamellar layer contains ionic lipid molecules charged with a first charge,
A multilamellar endoplasmic reticulum for inducing immunity, characterized in that a protein antigen charged with a second charge is located between the unit lamella layer and another adjacent unit lamella layer.
상기 제1전하와 제2전하는 서로 다른 극성의 전하를 가지는, 면역 유도용 다층 소포체.According to claim 1,
The first charge and the second charge have charges of different polarities, multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity.
상기 이온성 지질 분자와 단백질 항원은 이온 복합체를 형성하는, 면역 유도용 다층 소포체.According to claim 1,
The ionic lipid molecule and the protein antigen form an ionic complex, multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity.
상기 이온성 지질 분자와 단백질 항원의 중량비는 1:0.01 내지 1:1인, 면역 유도용 다층 소포체.According to claim 1,
The weight ratio of the ionic lipid molecule and the protein antigen is 1: 0.01 to 1: 1, multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity.
상기 이온성 지질 분자는 C14-C20 아실기를 포함하는 양이온성 지질 분자인, 면역 유도용 다층 소포체.According to claim 1,
The ionic lipid molecule is a cationic lipid molecule containing a C14-C20 acyl group, a multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity.
상기 다층 소포체의 최외각 라멜라층은 면역증강제를 더 포함하는, 면역 유도용 다층 소포체.According to claim 1,
The outermost lamellar layer of the multilamellar endoplasmic reticulum further comprises an immune enhancer, multilamellar endoplasmic reticulum for inducing immunity.
상기 면역증강제는 모노포스포릴 지질 A인 면역 유도용 다층 소포체.According to claim 6,
The immune enhancer is monophosphoryl lipid A, a multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity.
상기 다층 소포체의 표면은 음이온성 다당체 코팅층을 더 포함하는, 면역 유도용 다층 소포체.According to claim 1,
The surface of the multilayer endoplasmic reticulum further comprises an anionic polysaccharide coating layer, multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity.
상기 다층 소포체의 표면 전하는 음으로 하전된 면역 유도용 다층 소포체.According to claim 8,
The surface charge of the multilayer endoplasmic reticulum is negatively charged multilayer endoplasmic reticulum for induction of immunity.
상기 다층 소포체의 입자크기는 100nm 내지 300nm인 면역 유도용 다층 소포체.According to claim 1,
The multilayer endoplasmic reticulum has a particle size of 100 nm to 300 nm for inducing immunity.
(b) 상기 소포체로부터 단층 소포체를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 단층 소포체에 제2전하로 하전된 단백질 항원을 혼합하여 다층 소포체를 제조하는 단계;를
포함하는, 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법.(a) preparing vesicles comprising ionic lipid molecules charged with a first charge;
(b) preparing unilamellar vesicles from the endoplasmic reticulum; and
(c) preparing a multilamellar endoplasmic reticulum by mixing a protein antigen charged with a second charge with the unilamellar endoplasmic reticulum;
Including, a method for producing a multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity.
상기 (c) 단계에서 단층 소포체와 제2전하로 하전된 단백질 항원은 4℃ 내지 40℃에서 혼합되며, 자기조립을 통해 다층 소포체로 전환되는, 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법.According to claim 12,
In the step (c), the unilamellar endoplasmic reticulum and the protein antigen charged with the second charge are mixed at 4 ° C to 40 ° C, and are converted into multilayer endoplasmic reticulum through self-assembly.
상기 (c) 단계 이후,
(d) 면역증강제를 상기 다층 소포체를 함유하는 용액에 투입하는 단계;를
더 포함하는, 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법.According to claim 12,
After step (c),
(d) injecting an immunostimulant into the solution containing the multilamellar vesicles;
Further comprising, a method for producing a multilayer endoplasmic reticulum for inducing immunity.
상기 (d) 단계 이후,
(e) 음이온성 다당체를 상기 다층 소포체를 함유하는 용액에 투입하는 단계;를 더 포함하는, 면역 유도용 다층 소포체의 제조방법.
According to claim 14,
After step (d),
(e) injecting an anionic polysaccharide into a solution containing the multilamellar endoplasmic reticulum; further comprising a method for producing a multilamellar endoplasmic reticulum for inducing immunity.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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KR20210088594A (en) | 2018-10-21 | 2021-07-14 | 더 유니버시티 오브 캔사스 | How to Create a Therapeutic Delivery Platform |
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KR20210088594A (en) | 2018-10-21 | 2021-07-14 | 더 유니버시티 오브 캔사스 | How to Create a Therapeutic Delivery Platform |
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