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KR20180107705A - Method of Differentiation with Stem Cells Loaded with Nanoparticles Comprising Osteogenic or Chondrogenic Agents - Google Patents

Method of Differentiation with Stem Cells Loaded with Nanoparticles Comprising Osteogenic or Chondrogenic Agents Download PDF

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Publication number
KR20180107705A
KR20180107705A KR1020170151427A KR20170151427A KR20180107705A KR 20180107705 A KR20180107705 A KR 20180107705A KR 1020170151427 A KR1020170151427 A KR 1020170151427A KR 20170151427 A KR20170151427 A KR 20170151427A KR 20180107705 A KR20180107705 A KR 20180107705A
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KR
South Korea
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poly
bone
stem cells
lactide
nanoparticles
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Ceased
Application number
KR1020170151427A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
송해용
김성은
김학준
윤영필
조인호
정성철
심규식
이재용
Original Assignee
(주)오스힐
고려대학교 산학협력단
이화여자대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)오스힐, 고려대학교 산학협력단, 이화여자대학교 산학협력단 filed Critical (주)오스힐
Priority to PCT/KR2018/001349 priority Critical patent/WO2018174403A1/en
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Abstract

본 발명은 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포는 별도의 골 또는 연골 분화배지 없이도 원하는 골 또는 연골로 보다 효율적으로 분화할 수 있어 골 또는 연골 질환의 치료제로서 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to a stem cell in which nanoparticles containing a bone or cartilage forming agent are mounted, and a method for producing the same. The stem cells in which the nanoparticles of the present invention are mounted can be more effectively differentiated into a desired bone or cartilage without a separate bone or cartilage differentiation medium and thus can be usefully used as a therapeutic agent for bone or cartilage diseases.

Description

골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 탑재된 줄기세포 분화 방법{Method of Differentiation with Stem Cells Loaded with Nanoparticles Comprising Osteogenic or Chondrogenic Agents}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for differentiating stem cells with nanoparticles loaded with nanoparticles containing bone or chondrogenic agents,

본 발명은 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 탑재된 줄기세포 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to stem cells loaded with nanoparticles containing a bone or cartilage forming agent and a method for producing the same.

최근 조직공학과 재생의학의 발달에 의하여 손상된 조직과 장기를 치료할 수 있는 치료방법으로 줄기세포를 이용한 세포치료방법이 대두되고 있다. 줄기세포란, 여러 종류의 신체 조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포, 즉 '미분화'세포를 의미한다. 이러한 미분화 상태에서 적절한 조건을 맞춰주면 다양한 조직 세포로 분화할 수 있으므로 손상된 조직을 재생하는 등의 치료에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 줄기세포에는 사람의 배아를 이용해 만들 수 있는 배아줄기세포(Embryonic stem cell)와 혈구세포를 끊임없이 만드는 골수세포와 같은 성체 줄기세포(Adult stem cell)가 있다. 성체 줄기세포는 제대혈(탯줄혈액)이나 다 자란 성인의 골수와 혈액 등에서 추출해낸 세포로서 뼈와 간, 혈액 등 구체적 장기의 세포로 분화되기 직전의 원시세포다. 여기에는 조혈모세포(Hematopoietic Stem Cell)와 재생의학의 재료로 각광 받고 있는 중간엽 줄기세포(Mesenchymal Stem Cell), 신경줄기세포(Neural Stem Cell) 등이 있다. 성체 줄기세포는 증식이 어렵고 쉽게 분화되는 경향이 강한 대신에 여러 종류의 성체 줄기세포를 사용하여 실제 의학에서 필요로 하는 장기재생을 할 수 있을 뿐 아니라 이식된 후 각 장기의 특성에 맞게 분화할 수 있는 특성을 지니고 있다. 또한 성체줄기세포는 인간 배아에서 추출한 배아 줄기세포와 달리 골수나 뇌세포 등 이미 성장한 신체조직에서 추출하기 때문에 윤리논쟁을 피할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 배아줄기세포에 비해 체외 계대 배양 및 분화능에 한계점이 존재하는 단점이 있다(NEW 경제용어사전, 미래와경영연구소, 2006).Recent advances in tissue engineering and regenerative medicine have led to the emergence of stem cell - based cell therapy as a treatment for damaged tissues and organs. Stem cells are cells that have the ability to differentiate into various types of body tissues, that is, undifferentiated cells. In this undifferentiated state, if appropriate conditions are met, differentiation into various tissue cells can be made, and studies are being conducted for application to therapy such as regeneration of damaged tissue. Stem cells include embryonic stem cells, which can be made using human embryos, and adult stem cells, such as bone marrow cells, which constantly make blood cells. Adult stem cells are cord blood (umbilical cord blood) or adult cells extracted from the bone marrow and blood of adults, and are primitive cells just before being differentiated into specific organs such as bone, liver, and blood. These include Hematopoietic Stem Cells and Mesenchymal Stem Cells, Neural Stem Cells, which are widely regarded as materials for regenerative medicine. Adult stem cells are difficult to proliferate and tend to differentiate easily. Instead of using many kinds of adult stem cells, they can be used for long-term regeneration needed in actual medicine, and they can be differentiated according to the characteristics of each organ. . In addition, adult stem cells have the advantage of avoiding ethical controversy because they are extracted from already-grown body tissues such as bone marrow and brain cells, unlike embryonic stem cells extracted from human embryos. However, there is a drawback in that there is a limit to the extracellular passage and differentiation ability of embryonic stem cells (NEW Economic Glossary, Future and Management Institute, 2006).

상기와 같은 성체 줄기세포 또는 중간엽 줄기세포의 분화능을 향상시키기 위해 다양한 시도들이 있어왔다. 대한민국 등록특허 제10-1517295호에서는 고분자 나노섬유 시트 다중층에 중간엽 줄기세포 및 연골세포가 씨딩된 나노섬유 스캐폴드를 이용하여 골 및 연골 재생의 효율을 증진시킬 수 있음을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0920951호는 생분해성 고분자와 인산칼슘계 생체적합성 세라믹을 포함하여 성형 제조된 복합 지지체에 인간 지방조직 유래 줄기세포를 로딩하여 줄기세포의 골세포로의 분화를 자극하는 기술을 개시하고 있다. 대한민국 등록특허 제10-0684932호에서는 중간엽 줄기세포를 생분해성 고분자 포함배지에서 배양하여 중간엽 줄기세포가 고정된 삼차원 지지체를 제조하고, 이를 동물에 주입한 다음, 저주파의 초음파로 처리하여 골수유래 중간엽 줄기세포로부터 연골세포의 분화속도 및 분화율을 효율적으로 향상시킬 수 있음을 개시하고 있다.Various attempts have been made to improve the differentiation ability of adult stem cells or mesenchymal stem cells as described above. Korean Patent Registration No. 10-1517295 discloses that the efficiency of bone and cartilage regeneration can be improved by using nanofiber scaffolds in which mesenchymal stem cells and cartilage cells are seeded in a multilayer of polymer nanofiber sheets. Korean Patent Registration No. 10-0920951 discloses a method of stimulating the differentiation of stem cells into osteoblasts by loading stem cells derived from human adipose tissue into a composite support formed by molding a biodegradable polymer and calcium phosphate biocompatible ceramics Technology. Korean Patent No. 10-0684932 discloses that a mesenchymal stem cell is cultured in a biodegradable polymer-containing medium to prepare a three-dimensional scaffold on which mesenchymal stem cells are fixed, and then the resulting mesenchymal stem cell is treated with low frequency ultrasound It is disclosed that the differentiation rate and differentiation rate of cartilage cells from mesenchymal stem cells can be efficiently improved.

상기와 같이 현재 중간엽 줄기세포의 분화효율을 향상시키기 위해 완전배지(complete media)가 아닌 골 또는 연골 분화배지를 이용하는 기술, 다양한 종류의 3차원 지지체를 활용하는 기술, 초음파 처리 기술 등 다양한 기술들이 출현하고 있다.As described above, in order to improve the differentiation efficiency of the mesenchymal stem cells, various techniques such as a technique using a bone or cartilage differentiation medium instead of a complete medium, a technique using various kinds of three-dimensional scaffolds, Is emerging.

하지만, 초음파 처리 기술은 별도의 장비가 필요하고, 3차원 지지체를 활용하는 기술은 지지체를 따로 만들어서 줄기세포에 결합시키는 별도의 공정이 요청되며, 골 또는 연골 분화배지를 이용하는 기술은 골 또는 연골 형성제를 포함하는 배지를 지속적으로 교체해 주어야 하는 불편함이 따르는 실정이다. However, the ultrasonic treatment technique requires separate equipment, and a technique utilizing a three-dimensional support requires a separate process of separately forming a support and binding it to stem cells, and a technique using a bone or cartilage differentiation medium may be used for bone or cartilage formation It is inconvenient to continuously change the medium containing the agent.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as adhering to the prior art already known to those skilled in the art.

본 발명자들은 별도의 장비나 지지체 없이 줄기세포의 골 또는 연골로의 분화능을 효율적으로 향상시킬 수 있는 방법을 찾기 위해 부단히 노력하였다. 그 결과 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자를 줄기세포에 분산시키고 이를 배양함으로써, 상기 나노입자를 줄기세포 안에 탑재할 경우 별도의 골 또는 연골 분화배지 없이도 완전배지 내에서 원하는 골 또는 연골로 보다 효율적으로 분화할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have endeavored to find a method for effectively enhancing the ability of stem cells to differentiate into bone or cartilage without a separate equipment or support. As a result, nanoparticles containing bone or chondrogenic agent are dispersed in stem cells and cultured. When the nanoparticles are mounted in stem cells, they can be used as desired bone or cartilage in a complete medium without separate bone or cartilage differentiation medium The present invention has been completed based on the confirmation that it can be efficiently differentiated.

따라서, 본 발명의 목적은 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing stem cells in which nanoparticles containing a bone or cartilage forming agent are mounted.

본 발명의 다른 목적은 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포를 포함하는 골질환 또는 연골질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases, wherein the nanoparticles containing bone or cartilage forming agent are embedded in stem cells.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포의 제조방법을 제공한다:According to one aspect of the present invention, there is provided a method for producing stem cells in which nanoparticles containing a bone or cartilage forming agent are mounted, the method comprising:

(a) 골 또는 연골 형성제를 용해하고 고분자와 교반하여 혼합물을 형성하는 단계;(a) dissolving a bone or cartilage forming agent and stirring with a polymer to form a mixture;

(b) 상기 혼합물로부터 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자를 분리하는 단계; 및(b) separating the nanoparticles comprising bone or chondrogenic agent from the mixture; And

(c) 상기 나노입자를 분산시킨 세포배양액을 줄기세포에 주입하는 단계.(c) injecting a cell culture solution in which the nanoparticles are dispersed into a stem cell.

본 발명자들은 별도의 장비나 지지체 없이 줄기세포의 골 또는 연골로의 분화능을 효율적으로 향상시킬 수 있는 방법을 찾기 위해 부단히 노력하였다. 그 결과 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자를 줄기세포에 분산시키고 이를 배양함으로써, 상기 나노입자를 줄기세포 안에 탑재할 경우 추가적인 골 또는 연골 분화배지의 주입이나 골 또는 연골 형성제의 공급 없이도 완전배지 내에서 원하는 골 또는 연골로 보다 효율적으로 분화할 수 있음을 확인하였다.The present inventors have endeavored to find a method for effectively enhancing the ability of stem cells to differentiate into bone or cartilage without a separate equipment or support. As a result, nanoparticles containing a bone or chondrogenic agent are dispersed in stem cells and cultured. When the nanoparticles are mounted in stem cells, they can be completely inserted without supplying bone or cartilage differentiation medium or supplying bone or cartilage forming agent And it was confirmed that it could be more efficiently differentiated into the desired bone or cartilage in the medium.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포를 배양하는 단계를 포함하는 줄기세포의 골 또는 연골로의 분화방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of differentiating stem cells into bone or cartilage, comprising culturing stem cells in which the nanoparticles are mounted.

본 발명을 각 단계에 따라 설명하면 다음과 같다:The present invention will now be described in accordance with the following steps:

(a) 골 또는 연골 형성제 용해 후 고분자와 교반하여 혼합물을 제조(a) After mixing the bone or chondrogenic agent with the polymer, the mixture is prepared

본 발명의 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포를 제조하기 위해서 먼저 골 또는 연골 형성제를 적합한 용매에 용해시킨다.In order to prepare stem cells in which the nanoparticles containing the bone or cartilage forming agent of the present invention are mounted, bone or cartilage forming agent is first dissolved in a suitable solvent.

본 명세서에서, 용어 “골 형성제”는 골의 생성 또는 복구를 촉진, 유도, 자극, 개시하는 인자 또는 물질로서, 성장인자(예를 들어, 골유도 또는 혈관형성인자(osteoinductive or angiogenic factor)), 골전도성 물질(osteoconductive material) 및 골형성 물질(osteogenic material)을 의미한다(미국공개특허 제US2007-0168041호). As used herein, the term " osteogenic agent " refers to a growth factor (for example, an osteoinductive or angiogenic factor) as a factor or substance that promotes, induces, stimulates, , An osteoconductive material, and an osteogenic material (US Patent Publication No. US2007-0168041).

상기 성장인자는 FGF-1, FGF-2 및 FGF-4를 포함하는 FGF(fibroblast growth factor); PDGF-AB, PDGF-BB 및 PDGF-AA를 포함하는 PDGF(platelet-derived growth factor); EGF(epidermal growth factor); VEGF(vascular endothelial growth factor); IGF-I 및 -II를 포함하는 IGF(insulin-like growth factor); TGF-β1, 2 및 3를 포함하는 TGF-β(Transforming growth factor-beta); OIF(osteoid-inducing factor); 안지오제닌(angiogenin); 엔도세린(endothelin); HGF(hepatocyte growth factor); KGF(keratinocyte growth factor); BMP-1, BMP-3, BMP-2, OP-1, BMP-2A, BMP-2B, BMP-7 및 BMP-14을 포함하는 BMP(bone morphogenetic protein); GDF-5를 포함하는 GDF(growth differentiation factor); CSF-1, G-CSF, 및 GM-CSF을 포함하는 CSF(colony-stimulating factor)를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.Wherein the growth factor is FGF (fibroblast growth factor) comprising FGF-1, FGF-2 and FGF-4; Platelet-derived growth factor (PDGF) comprising PDGF-AB, PDGF-BB and PDGF-AA; Epidermal growth factor (EGF); Vascular endothelial growth factor (VEGF); Insulin-like growth factor (IGF) including IGF-I and -II; Transforming growth factor-beta (TGF-beta) comprising TGF- [beta] i, 2 and 3; An osteoid-inducing factor (OIF); Angiogenin; Endothelin; Hepatocyte growth factor (HGF); KGF (keratinocyte growth factor); BMP (bone morphogenetic protein) comprising BMP-1, BMP-3, BMP-2, OP-1, BMP-2A, BMP-2B, BMP-7 and BMP-14; GDF (growth differentiation factor) including GDF-5; But are not limited to, CSF-1, G-CSF, and CSF (colony-stimulating factor) comprising GM-CSF.

상기 골전도성 물질은 칼슘, 인, 수산화인회석(hydroxyapatite), 콜라겐을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.The bone conductive material includes, but is not limited to, calcium, phosphorus, hydroxyapatite, and collagen.

상기 골형성 물질은 알렌드로네이트(alendronate), 리제드로네이트, 졸레드로네이트, 에티드로네이트, 코로드로네이트, 틸루드로네이트, 파미드로네이트, 올파드로네이트, 이반드로네이트, 덱사메타손 및 락토페린을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.The osteogenesis material may be selected from the group consisting of alendronate, risedronate, zoledronate, etidronate, choloronate, tylurodonate, pamidronate, ophadronate, ibandronate, dexamethasone and lactoferrin But is not limited thereto.

본 명세서에서, 용어 “연골 형성제”는 연골의 생성 또는 복구를 촉진, 유도, 자극, 개시하는 인자 또는 물질로서, 상기 성장인자 및 연골형성 물질을 의미한다. 상기 연골형성 물질은 카토게닌(Kartogenin); 카토로바스타틴, 심바스타틴 및 아토르바스타틴을 포함하는 스타틴(statin); 플루프로스테놀(fluprostenol), 비타민 D(vitamin D); 에스트로겐(estrogen); SERM(selective estrogen receptor modifier), 알렌드로네이트(alendronate) 및 이반드로네이트(ibandronate)를 포함하는 비스포스페이트(bisphosphonate); src-티로신 카이네이즈 저해제; 카텝신 K 저해제(cathepsin K inhibitor); 베큘로 ATPase 저해제(vacuolar-ATPase inhibitor); PGE-2를 포함하는 프로스타글랜딘(prostaglandin); 수산화인회석(hydroxyapatite); 및 인산삼석회(tricalcium phosphate)를 포함하나 이에 제한되지 않는다(국제 공개특허 제WO2003/043576호).As used herein, the term " cartilage forming agent " means a factor or substance that promotes, induces, stimulates, or initiates the production or repair of cartilage, and refers to the growth factor and cartilage forming material. The cartilage forming material may be selected from the group consisting of cartogenin; Statins including cortolastatin, simvastatin and atorvastatin; Fluprostenol, vitamin D (vitamin D); Estrogen; Bisphosphonates including SERM (selective estrogen receptor modifier), alendronate and ibandronate; src-tyrosine kinase inhibitors; Cathepsin K inhibitor; Baculo-ATPase inhibitors; Prostaglandin, including PGE-2; Hydroxyapatite; And tricalcium phosphate (International Patent Publication No. WO 2003/043576).

적합한 용매로는 상기 골 또는 연골 형성제의 종류에 따라 당업계에 공지된 다양한 용매를 이용할 수 있고, 바람직하게는 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), 테트라하이드로퓨란(THF), 아세토니트릴, 디클로로메탄, 에틸아세테이트, 헥산, 디에틸에테르, 벤젠, 클로로포름, 아세톤 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 디메틸설폭사이드를 이용하여 용해시킬 수 있다.Suitable solvents include, but are not limited to, dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran (THF), tetrahydrofuran The solvent may be selected from the group consisting of acetonitrile, dichloromethane, ethyl acetate, hexane, diethyl ether, benzene, chloroform, acetone and combinations thereof, more preferably dimethylsulfoxide.

상기 용해 후에는 고분자와 교반하여 혼합물을 형성한다.After the dissolution, the mixture is formed by stirring with the polymer.

본 발명에서 이용할 수 있는 고분자는 폴리(락타이드-코-글리코라이드) (Poly(lactide-co-glycolide)), 폴리(락틱에시드)(Poly(lactic acid)), 폴라카프로락톤(Polycaprolactone), 폴리글리코라이드(Polyglycolide), 폴리(L-락타이드)(Poly(L-lactide)), 폴리(D-락타이드)(Poly(D-lactide)), 메톡시 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(카프로락톤)(Methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(caprolactone)), 메톡시 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(락타이드-코-글리코라이드)(Methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(lactide-co-glycolide)), 메톡시 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(L-락타이드)(Methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(L-lactide)), 폴리(L-락타이드)-b-폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(L-락타이드)(Poly(L-lactide)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(L-lactide)), 폴리(락타이드-코-글리코라이드)-b-폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(락타이드-코-글리코라이드)(Poly(lactide-co-glycolide)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(lactide-coglycolide)), 폴리(스티렌)-b-폴리(D,L-락타이드)(Poly(styrene)-b-poly(D,L-lactide)), 폴리(락타이드-코-글리코라이드)-b-테트라에틸렌글리콜-b-폴리(락타이드-코-글리코라이드)(Poly(lactide-co-glycolide)-b-tetraethylene glycol-b-poly(lactide-co-glycolide)), 폴리(락타이드-코-글리콜라이드)-b-폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(락타이드-코-글리콜라이드)( Poly(lactide-co-glycolide)-b-Poly(ethylene glycol)-b-Poly(lactide-co-glycolide))를 포함하나 이에 제한되지 않는다.Polymers usable in the present invention include poly (lactide-co-glycolide), poly (lactic acid), polycaprolactone, poly Polyglycolide, poly (L-lactide), poly (D-lactide), methoxypoly (ethylene glycol) -b-poly Methoxy poly (ethylene glycol) -b-poly (caprolactone), methoxy poly (ethylene glycol) -b-poly (lactide-co-glycolide) lactide-co-glycolide), Methoxy poly (ethylene glycol) -b-poly (L-lactide) ) -b-poly (ethylene glycol) -b-poly (L-lactide) -b-poly (ethylene glycol) Poly (ethyleneglycol) -b-poly (lactide-co-glycolide) -b-poly (ethyl-co-glycolide) ene glycol-b-poly (lactide-coglycolide), poly (styrene) -b-poly (D, L-lactide) Poly (lactide-co-glycolide) -b-tetraethylene glycol-b-poly (lactide-co- glycolide) -b- tetraethylene glycol-b- glycolide-co-glycolide), poly (lactide-co-glycolide) -b-poly (ethylene glycol) glycol-b-Poly (lactide-co-glycolide)).

(b) 나노입자의 제조 및 분리(b) Production and separation of nanoparticles

다음으로 상기 혼합물로부터 나노입자를 분리한다. 나노입자를 제조하는 방법은 당업계에 공지된 다양한 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 투석(dialysis), 원심분리, 세척, 동결건조 등의 과정을 통해 나노입자를 제조할 수 있다. 나노입자의 크기는 50 내지 800 nm 크기가 바람직하며, 보다 바람직하게는 200 내지 400 nm이다. 나노입자의 크기가 너무 작으면 나노입자 내부에 약물을 탑재할 수 있는 효율이 낮아지며, 나노입자의 크기가 너무 커지면 줄기세포 내에 탑재되는 나노입자의 양이 현저히 감소하기 때문에, 줄기세포 내에 나노입자를 탑재할 수 있는 효율이 매우 떨어진다.The nanoparticles are then separated from the mixture. The nanoparticles can be prepared by various methods known in the art. For example, the nanoparticles can be prepared through a process such as dialysis, centrifugation, washing and freeze-drying. The size of the nanoparticles is preferably 50 to 800 nm, more preferably 200 to 400 nm. If the size of the nanoparticles is too small, the efficiency of mounting the drug inside the nanoparticles is lowered. If the size of the nanoparticles is too large, the amount of nanoparticles loaded in the stem cells is significantly reduced. The efficiency with which it can be mounted is very low.

(c) 나노입자를 분산시킨 세포배양액을 줄기세포에 주입(c) injecting a cell culture fluid in which nanoparticles are dispersed into stem cells

상기 나노입자를 제조한 후, 세포배양액에 분산하고 이를 줄기세포에 주입한다. 예를 들어, 줄기세포를 적당한 장소(예를 들어, 웰 플레이트)에 분주한 후 상기 나노입자를 분산시킨 세포배양액을 상기 줄기세포가 분주된 곳에 주입한다.After the nanoparticles are prepared, they are dispersed in a cell culture solution and injected into stem cells. For example, the stem cells are placed in a suitable place (for example, a well plate), and then a cell culture solution in which the nanoparticles are dispersed is injected into the place where the stem cells are dispensed.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 나노입자는 세포배양액 1 ml 당 나노입자를 0.5 내지 20 mg 분산시키는 것이다. 나노입자를 너무 적은 양으로 분산시킬 경우, 줄기세포에 탑재되는 나노입자의 양이 상대적으로 적으며, 이로 인해 매우 낮은 양의 골 또는 연골 형성제가 줄기세포내로 탑재되어 줄기세포 분화 효율이 매우 떨어진다. 한편, 높은 양의 나노입자를 줄기세포에 분산할 경우, 줄기세포가 탑재할 수 있는 나노입자의 양이 한계가 있으며, 일정 한계 이상은 흡수하지 않으며, 높은 농도의 나노입자를 줄기세포에 처리하게 되면, 많은 양의 나노입자를 흡수한 줄기세포의 생존율이 낮아진다.According to a preferred embodiment of the present invention, the nanoparticles of the present invention disperse nanoparticles in an amount of 0.5 to 20 mg per 1 ml of the cell culture solution. When the nanoparticles are dispersed in too small amounts, the amount of nanoparticles loaded on the stem cells is relatively small, so that a very low amount of bone or cartilage forming agent is loaded into the stem cells and the efficiency of stem cell differentiation is very low. On the other hand, when high amounts of nanoparticles are dispersed in stem cells, the amount of nanoparticles that can be loaded on the stem cells is limited, and the nanoparticles are not absorbed beyond a certain limit, , The survival rate of stem cells that absorb large amounts of nanoparticles is low.

세포의 증식을 위한 배지로서 바람직하게는 완전배지(complete media) 이다.As the medium for cell proliferation, it is preferably a complete medium.

본 명세서에서 용어 “완전배지”는 기본배지(basal medium) 또는 기본배지에 혈청(예를 들어, FBS(Fetal Bovine Serum))을 추가한 배지를 의미한다. As used herein, the term " complete medium " means a medium in which serum (e.g., FBS (Fetal Bovine Serum)) is added to a basal medium or a basic medium.

기본배지의 예로는 Eagles's MEM (Eagle's minimum essential medium, Eagle, H. Science 130:432(1959)), α-MEM (Stanner, C.P. et al., Nat. New Biol . 230:52(1971)), Iscove's MEM (Iscove, N. et al., J. Exp . Med . 147:923(1978)), 199 배지 (Morgan et al., Proc . Soc . Exp . Bio. Med ., 73:1(1950)), CMRL 1066, RPMI 1640 (Moore et al., J. Amer . Med . Assoc . 199:519(1967)), F12 (Ham, Proc. Natl . Acad . Sci. USA 53:288(1965)), F10 (Ham, R.G. Exp . Cell Res. 29:515(1963)), DMEM (Dulbecco's modification of Eagle's medium, Dulbecco, R. et al., Virology 8:396(1959)), DMEM과 F12의 혼합물 (Barnes, D. et al., Anal. Biochem. 102:255(1980)), Way-mouth's MB752/1 (Waymouth, C. J. Natl. Cancer Inst. 22:1003(1959)), McCoy's 5A (McCoy, T.A., et al., Proc . Soc . Exp . Biol . Med. 100:115(1959)) 및 MCDB 시리즈 (Ham, R.G. et al., In Vitro 14:11(1978)) 등이 이용될 수 있다. 가장 바람직하게는 DMEM이다. 배지 및 세포의 배양에 대한 일반적인 설명은, R. Ian Freshney, Culture of Animal Cells, A Manual of Basic Technique, Alan R. Liss, Inc., New York에 상세하게 기재되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.Examples of the basal medium is Eagles's MEM (Eagle's minimum essential medium, Eagle, H. Science 130: 432 (1959)), α-MEM (... Stanner, CP et al, Nat New Biol 230: 52 (1971)), Iscove's MEM (Iscove, N. et al, J. Exp Med 147:... 923 (1978)), 199 medium (Morgan et al, Proc Soc Exp Bio Med, 73:...... 1 (1950) ), CMRL 1066, RPMI 1640 ( Moore et al, J. Amer Med Assoc 199:.... 519 (1967)), F12 (Ham, Proc Natl Acad Sci USA 53:.... 288 (1965)), F10 (Ham, RG Exp Cell Res 29:.. 515 (1963)), DMEM (Dulbecco's modification of Eagle's medium, Dulbecco, R. et al, Virology 8:. 396 (1959)), a mixture of DMEM and F12 (Barnes , D. et al, Anal Biochem 102 :... 255 (1980)), Waymouth's MB752 / 1 (Waymouth, CJ Natl Cancer Inst 22:.. 1003 (1959)), McCoy's 5A (McCoy, TA, et al, Proc Soc Exp Biol Med 100 :...... 115 (1959)) and MCDB series (. Ham, RG et al, In Vitro 14:11 (1978) and the like) may be used. Most preferably DMEM. A general description of media and cell cultures is described in detail in R. Ian Freshney, Culture of Animal Cells, A Manual of Basic Technique , Alan R. Liss, Inc., New York, Is inserted as a reference.

상기 완전배지는 상기 혈청 외에 항생제(예를 들어, 페니실린/스트렙토마이신) 및 기타 알부민, 지질, 인슐린 등의 구성성분을 추가적으로 포함할 수 있다. 본 발명의 완전배지는 바람직하게는 상기 구성성분 외에 골 또는 연골 형성제는 추가적으로 포함되지 않은 것이다.The complete medium may additionally contain components other than the serum, such as antibiotics (e.g., penicillin / streptomycin) and other albumin, lipid, and insulin. The complete culture medium of the present invention preferably contains no additional bone or cartilage forming agent in addition to the aforementioned components.

상기 줄기세포는 당업계에 공지된 다양한 줄기세포를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 성체줄기세포, 보다 바람직하게는 중간엽 줄기세포(Mesenchymal Stem Cell), 보다 더 바람직하게는 골수(Bone marrow), 제대(Cord) 또는 제대혈(Cord blood), 지방(Adipose), 편도(Tonsil) 유래 중간엽 줄기세포를 이용할 수 있다. The stem cells may be various stem cells known in the art, and preferably adult stem cells, more preferably mesenchymal stem cells, more preferably bone marrow, (Cord), Cord blood, Adipose, Tonsil-derived mesenchymal stem cells can be used.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포의 3차원 세포 집합체(Spheroid cell)를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional cell cluster of stem cells in which the nanoparticles are mounted.

본 발명의 또 다른 특징 중의 하나는 상기 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포는 상기 세포배양액 내에서 3차원 세포 집합체(spheroid cells)를 형성하는 것이다. 상기 세포집합체는 줄기세포 내부에 탑재된 골 또는 연골 형성제를 지속적으로 방출(sustained release)할 수 있다(도 1). One of the features of the present invention is that the stem cells in which the nanoparticles are mounted form spherical cells in the cell culture fluid. The cell aggregate may sustainably release the bone or chondrogenic agent loaded within the stem cell (Figure 1).

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 세포 집합체를 포함하는 골 또는 연골 분화용 조성물을 제공한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a bone or cartilage differentiation composition comprising the cell aggregate.

본 발명의 조성물은 골분화배지(Osteogenic media) 또는 연골분화배지(Chondrogenic media)를 이용하지 않았음에도 불구하고, 일반 세포배양액 내에서 골 또는 연골로 보다 효율적으로 분화할 수 있다. Although the composition of the present invention does not use osteogenic media or chondrogenic media, it can be more efficiently differentiated into bone or cartilage in ordinary cell culture fluids.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노입자가 탑재된 줄기세포 또는 이의 3차원 세포 집합체는 나노입자를 탑재하지 않은 줄기세포 또는 이의 3차원 세포 집합체와 비교하여, 골 또는 연골 분화 관련 아무런 물질을 함유하지 않은 세포배양액에서 배양했음에도 불구하고 골분화배지 또는 연골분화배지를 이용한 경우보다 골 또는 연골 분화 효율이 유의적으로 증가하였다(도 2 내지 7).According to an embodiment of the present invention, the stem cell or the three-dimensional cell cluster on which the nanoparticle is mounted may have no bone or cartilage differentiation-related substance as compared with a stem cell without nanoparticles or a three- (Fig. 2 to 7), the bone or cartilage differentiation efficiency was significantly increased as compared with the case using the bone differentiation medium or the cartilage differentiation medium.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포를 포함하는 골질환 또는 연골질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a pharmaceutical composition for preventing or treating a bone disease or cartilage disease, wherein the nanoparticle comprising a bone or cartilage forming agent comprises stem cells loaded therein.

본 발명의 약학 조성물에 의해 예방 또는 치료되는 골 또는 연골 질환은 병리학적 또는 물리적으로 인한 뼈 및 연골 조직의 손상으로부터 유래한 질환이며, 바람직하게는 관절연골 손상(반월상연골손상, 추간판 탈출증 등), 골관절염, 골다공증, 골연화증, 구루병, 섬유성 골염, 무형성 골질환, 대사성 골질환, 골용해, 건 또는 인대질환, 백혈구 감소증, 뼈의 기형, 고칼슘혈증, 신경압박 증후군 또는 물리적 손상으로 인한 뼈 또는 연골의 손상이다.The bone or cartilage disease prevented or treated by the pharmaceutical composition of the present invention is a disease resulting from pathological or physical damage to bone and cartilage tissue. Preferably, the cartilage is damaged by articular cartilage damage (meniscal damage, herniated disc, etc.) Bone or cartilage due to osteoarthritis, osteoporosis, osteomalacia, rickets, fibrotic bone disease, osteoarthritis, metabolic bone disease, osteolysis, tendon or ligament disease, leukopenia, bone malformation, hypercalcemia, nerve compression syndrome or physical injury It is damage.

또한, 본 발명의 약학 조성물에 의해 예방 또는 치료되는 골 또는 연골 질환은 골 또는 연골에 손상, 결함(defect) 또는 부족이 있는 경우도 포괄하는 의미로서 예컨대 연골괴사, 골연골염, 연골파열, 연골외상, 연골결핍 및 선천성 기관연화 등이 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 약학 조성물은 관절연골(articular Cartilage), 귀 연골, 비연골, 팔꿈치 연골, 반월상연골(meniscus), 무릎연골, 늑연골, 발목연골, 기관연골, 후두연골 및 척추 연골 등 연골 부위에 제한 없이 연골의 결함 및 손상이 있는 부위에 효과적으로 사용될 수 있다.In addition, the bone or cartilage disease prevented or treated by the pharmaceutical composition of the present invention is meant to include cases where there is damage or defect or lack of bone or cartilage, for example, cartilage necrosis, osteochondritis, cartilage rupture, , Cartilage deficiency and congenital organ bronzing, but are not necessarily limited thereto. The pharmaceutical composition of the present invention is limited to cartilage areas such as articular cartilage, ear cartilage, nasal cartilage, elbow cartilage, meniscus, knee cartilage, costal bone, ankle cartilage, tracheal cartilage, larynx cartilage and vertebral cartilage It can be effectively used in areas where cartilage defects and damage are present.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포 또는 이의 집합체를 투여한 경우, 골 또는 연골 형성제만을 투여한 경우와 비교하여 염증인자의 발현을 감소시키거나, 항염증인자의 발현을 증가시킨다.According to a preferred embodiment of the present invention, when stem cells or aggregates thereof loaded with the nanoparticles containing the bone or chondrogenesis agent of the present invention are administered, compared with the case where only bone or cartilage forming agent is administered, Decrease the expression of the factor, or increase the expression of the anti-inflammatory agent.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포 또는 이의 집합체를 투여한 경우, 동일 용량의 골 또는 연골 형성제만을 투여한 경우와 비교하여 염증인자의 발현을 감소시키거나, 항염증인자의 발현을 증가시킨다.According to a preferred embodiment of the present invention, when the stem cells or aggregates thereof loaded with the nanoparticles containing the bone or chondrogenesis agent of the present invention are administered, only the same amount of bone or cartilage forming agent is administered To decrease the expression of the inflammatory factor or to increase the expression of the anti-inflammatory agent.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 조성물은 염증인자(예를 들어, TNF-α)의 발현을 감소시키며, 바람직하게는 투여 후 5주 이상, 보다 바람직하게는 투여 후 12주 이상 염증인자의 발현을 감소시킨다.According to one embodiment of the present invention, the composition of the present invention reduces the expression of an inflammatory factor (e. G., TNF-a) and is preferably administered over 5 weeks after administration, more preferably 12 weeks after administration Thereby reducing the expression of the factor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 조성물은 항염증인자(예를 들어, IL-4)의 발현을 증가시키며, 바람직하게는 투여 후 5주 이상, 보다 바람직하게는 투여 후 8주 이상 항염증인자의 발현을 증가시킨다.According to one embodiment of the present invention, the composition of the present invention increases the expression of an anti-inflammatory agent (e.g., IL-4), preferably for 5 weeks or more after administration, more preferably for 8 weeks or more after administration Increases the expression of anti-inflammatory agents.

본 발명의 조성물이 약학 조성물로 제조되는 경우, 본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 본 발명의 약학 조성물에 포함되는 약학적으로 허용되는 담체는 제제 시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘, 미네랄 오일, 식염수, PBS(phosphate buffered saline) 또는 배지 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. When the composition of the present invention is prepared with a pharmaceutical composition, the pharmaceutical composition of the present invention includes a pharmaceutically acceptable carrier. The pharmacologically acceptable carrier to be contained in the pharmaceutical composition of the present invention is one usually used at the time of formulation, and includes lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, acacia rubber, calcium phosphate, alginate, gelatin, Calcium carbonate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methylcellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, mineral oil, saline, phosphate buffered saline ) Or a medium, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 약학 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's PharmaceuticalSciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may further include a lubricant, a wetting agent, a sweetening agent, a flavoring agent, an emulsifying agent, a suspending agent, a preservative, etc., in addition to the above components. Suitable pharmaceutically acceptable carriers and formulations are described in detail in Remington ' s Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995).

본 발명의 약학 조성물은 경구 또는 비경구 투여할 수 있으며, 바람직하게는 비경구 투여 방식, 보다 바람직하게는 근육 내(intramuscular), 관절 내(intraarticular), 관절낭 내(intracapsular) 또는 활액낭 내(intrabursal) 투여이다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered orally or parenterally, and is preferably administered parenterally, more preferably intramuscularly, intraarticularly, intracapsularly or intrabursal, Administration.

본 발명의 약학 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 본 발명의 약학 조성물의 일반적인 투여량은 성인 기준으로 1일 당 102-1010 세포이다.A suitable dose of the pharmaceutical composition of the present invention may be variously prescribed by factors such as the formulation method, the administration method, the age, body weight, sex, pathological condition, food, administration time, administration route, excretion rate and responsiveness of the patient . A typical dose of the pharmaceutical composition of the present invention is 10 2 -10 10 cells per day on an adult basis.

본 발명의 약학 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액, 시럽제 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 산제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may be manufactured in a unit dose form by formulating it using a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient according to a method which can be easily carried out by those having ordinary skill in the art to which the present invention belongs Or into a multi-dose container. The formulations may be in the form of solutions, suspensions, syrups or emulsions in oils or aqueous media, or in the form of excipients, powders, powders, granules, tablets or capsules, and may additionally contain dispersing or stabilizing agents.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다: The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(ⅰ) 본 발명은 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포 및 이의 제조방법을 제공한다.(I) The present invention provides stem cells in which nanoparticles containing a bone or cartilage forming agent are mounted, and a method for producing the same.

(ⅱ) 본 발명에 따르면, 본 발명의 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포는 별도의 골 또는 연골 분화배지 없이도 원하는 골 또는 연골로 보다 효율적으로 분화할 수 있어 골 또는 연골 질환의 치료제로서 유용하게 이용될 수 있다.(Ii) According to the present invention, stem cells in which the nanoparticles of the present invention are mounted can be more efficiently differentiated into desired bone or cartilage without a separate bone or cartilage differentiation medium, and thus are useful as therapeutic agents for bone or cartilage diseases Can be used.

도 1은 본 발명에 따른 골분화 또는 연골분화 인자를 포함하는 나노입자가 탑재된 줄기세포의 약물방출 거동을 나타낸다.
도 2는 조골세포로 분화한 본 발명에 따른 골분화 인자를 포함하는 나노입자가 탑재된 줄기세포에 대한 알칼리성 포스파타제 활성도를 나타낸다.
도 3은 조골세포로 분화한 본 발명에 따른 골분화 인자를 포함하는 나노입자가 탑재된 줄기세포에 대한 칼슘 침착 농도를 나타낸다.
도 4는 연골세포로 분화한 본 발명에 따른 연골분화 인자를 포함하는 나노입자가 탑재된 줄기세포에 대한 GAG/DNA 농도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 줄기세포가 발현하는 마커 유전자들의 발현 양상을 나타낸다(도 5a: 골분화 마커(ALP, RUX-2, OCN 및 OPN) 발현 양상, 도 5b: 연골분화 마커(aggrecan, COL10A1, COL1A1 및 COL2A1) 발현 양상).
도 6은 조골세포로 분화한 본 발명에 따른 골분화 인자를 포함하는 나노입자가 탑재된 줄기세포에 대한 알칼리성 포스파타제 활성도 및 칼슘 침착 농도를 나타낸다.
도 7은 연골세포로 분화한 본 발명에 따른 연골분화 인자를 포함하는 나노입자가 탑재된 줄기세포에 대한 GAG/DNA 농도 및 연골분화 마커(aggrecan 및 COL1A1)의 발현 양상을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 나노입자가 탑재된 줄기세포의 관절 연골 손상 억제 정도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 나노입자가 탑재된 줄기세포의 염증인자의 발현 억제 정도를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 나노입자가 탑재된 줄기세포의 항염증인자의 발현 증가 정도를 나타낸 것이다.
FIG. 1 shows the drug release behavior of nanoparticle-loaded stem cells containing the bone differentiation or cartilage differentiation factor according to the present invention.
FIG. 2 shows the activity of alkaline phosphatase for stem cells on which nanoparticles containing bone morphogenetic protein according to the present invention are differentiated into osteoblasts.
FIG. 3 shows the calcium deposition concentration of stem cells on which nanoparticles containing osteogenic factors according to the present invention are differentiated into osteoblasts.
FIG. 4 shows the GAG / DNA concentration of the stem cells on which nanoparticles containing cartilage differentiation factor according to the present invention are differentiated into chondrocytes.
FIG. 5 shows the expression patterns of marker genes expressed by the stem cells of the present invention (FIG. 5a: expression pattern of bone morphogenetic markers (ALP, RUX-2, OCN and OPN), FIG. 5b: aggrecan, COL10A1, COL1A1 and COL2A1) expression patterns).
FIG. 6 shows alkaline phosphatase activity and calcium deposition concentration on stem cells loaded with nanoparticles containing the bone morphogenetic protein according to the present invention differentiated into osteoblasts.
FIG. 7 shows the GAG / DNA concentration and the expression pattern of cartilage differentiation markers (aggrecan and COL1A1) on the nanoparticle-loaded stem cells containing the cartilage differentiation factor according to the present invention differentiated into cartilage cells.
FIG. 8 is a graph showing the degree of suppression of articular cartilage damage of stem cells loaded with nanoparticles according to the present invention.
FIG. 9 shows the degree of suppression of the expression of inflammatory factors in stem cells on which nanoparticles according to the present invention are mounted.
FIG. 10 shows the degree of expression of the anti-inflammatory agent in the stem cells loaded with the nanoparticles according to the present invention.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실시예Example 1. 골  1. Goals 형성제Formulator 탑재 생분해성 나노입자가 함유된 줄기세포의 3차원 세포집합체(spheroid cells) 제조 Manufacture of three-dimensional cell aggregates (spheroid cells) of stem cells containing biodegradable nanoparticles

디메틸설폭사이드 10 ml에 알렌드로네이트(Alndronate, Aln)을 10 mg을 용해시킨 다음 PEG-PLGA(폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-코-글리콜라이드) 40 mg과 PLGA(폴리락타이드-코-글리콜라이드) 160 mg을 넣고 1시간 동안 200 rpm으로 교반하여 완용시켰다. 반응 혼합물이 다 녹으면 투석막(dialysis membrane; MWCO 6,000~8,000)에 넣어 3일 동안 투석(dialysis)하고, 원심분리한다. 상층액을 제거한 다음 고형분은 증류수를 사용하여 3회 세척한 뒤, 동결건조함으로써 알렌드로네이트가 1 ml 당 1 mg이 탑재된 나노입자를 제조하였다. 10 mg of alendronate (Aln) was dissolved in 10 ml of dimethylsulfoxide, and then 40 mg of PEG-PLGA (polyethylene glycol-polylactide-co-glycolide) and 160 mg of PLGA (polylactide-co-glycolide) mg, and the mixture was stirred for 1 hour at 200 rpm. When the reaction mixture is completely dissolved, it is dialyzed by dialysis membrane (MWCO 6,000 ~ 8,000) for 3 days, and centrifuged. After removing the supernatant, the solid was washed three times with distilled water and lyophilized to prepare nanoparticles loaded with 1 mg of alendronate per ml.

0.5% 아가로스 젤이 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, Aln(1 mg) 나노입자가 1 mg/ml의 농도로 분산된 세포배양액(완전배지(complete media): 10% FBS (Fetal bovine serum, GIBCO), 1% 페니실린/스트렙토마이신(GIBCO) 포함된 DMEM (Dulbecco’s modified Eagle’s medium, GIBCO)을 주입하여 알렌드로네이트 탑재 생분해성 나노입자가 함유된 줄기세포의 3차원 세포 집합체(spheroid cells)를 제조하였다. 또한, 상기 방식과 같은 방식으로 다른 종류의 골 형성제인 BMP-2가 탑재된 나노입자를 제조하고, BMP-2(500 ng/ml) 나노입자가 1 mg/ml의 농도로 분산된 세포배양액을 주입하여 마찬가지로 BMP-2 탑재 생분해성 나노입자가 함유된 줄기세포의 3차원 세포 집합체를 제조하여 실험에 이용하였다.1 × 10 5 one-way stem cells were placed in a 96-well plate coated with 0.5% agarose gel, and the cell culture medium (complete medium (1 mg / ml) complete media) were injected with DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium, GIBCO) containing 10% FBS (Fetal bovine serum, GIBCO) and 1% penicillin / streptomycin (GIBCO) BMP-2-loaded nanoparticles were prepared in the same manner as described above, and BMP-2 (500 ng / ml) nanoparticles were added to the mixture to prepare three-dimensional cell aggregates (spheroid cells) 1 mg / ml was injected into a 3-D cell cluster of stem cells containing BMP-2-loaded biodegradable nanoparticles.

실시예 2. 연골 형성제 탑재 생분해성 나노입자가 함유된 줄기세포의 3차원 세포집합체 제조Example 2. Preparation of three-dimensional cell cluster of stem cells containing biodegradable nanoparticles loaded with cartilage forming agent

디메틸설폭사이드 10 ml에 카토게닌(Kartogenin, KGN) 160 μg을 용해시킨 것을 제외하고, 실시예 1의 방법으로 카토게닌이 1 ml 당 16 μg이 탑재된 나노입자를 제조하였다. Nanoparticles loaded with 16 μg of katogenin per 1 ml were prepared by the method of Example 1 except that 160 μg of cartogenin (KGN) was dissolved in 10 ml of dimethylsulfoxide.

0.5% agarose gell이 코팅 된 96-well plate에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, KGN(16 μg) 나노입자가 1 mg/ml의 농도로 분산된 세포배양액(complete media)을 주입하여 카토게닌 탑재 생분해성 나노입자가 함유된 줄기세포의 3차원 세포 집합체(spheroid cells)를 제조하였다. 또한, 상기 방식과 같은 방식으로 다른 종류의 연골 형성제인 TGF-β가 탑재된 나노입자를 제조하고, TGF-β(500 ng/ml) 나노입자가 1 mg/ml의 농도로 분산된 세포배양액을 주입하여 마찬가지로 TGF-β 탑재 생분해성 나노입자가 함유된 줄기세포의 3차원 세포 집합체를 제조하여 실험에 이용하였다.After 1 × 10 5 one-way stem cells were seeded in a 96-well plate coated with 0.5% agarose gell, complete media containing KGN (16 μg) nanoparticles dispersed at a concentration of 1 mg / ml And three-dimensional cell aggregates (spheroid cells) of the stem cells containing the biodegradable nanoparticles loaded with the katogenin were prepared. In addition, nanoparticles loaded with TGF-beta, which is another type of cartilage forming agent, were prepared in the same manner as described above, and a cell culture solution in which TGF-beta (500 ng / ml) nanoparticles were dispersed at a concentration of 1 mg / And 3-dimensional cell aggregates of stem cells containing TGF-β loaded biodegradable nanoparticles were prepared and used for the experiment.

비교예 1. Control(Complete media) 3차원 세포 집합체 제조Comparative Example 1 Control (Complete media) Three-dimensional cell cluster production

0.5% 아가로스 젤이 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 세포배양액(complete media)을 주입하여 줄기세포의 3차원 세포 집합체(spheroid cells)를 제조하였다.1 × 10 5 one-way stem cells were distributed in a 96-well plate coated with 0.5% agarose gel, and then complete media was injected to prepare three-dimensional cell aggregates (spheroid cells) of stem cells .

비교예 2. 골분화배지(Osteogenic media) 3차원 세포 집합체 제조Comparative Example 2 Osteogenic media Preparation of three-dimensional cell aggregate

0.5% 아가로스 젤이 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 골 분화 배지(Osteogenic media: 100 uM/ml ascrobic acid (Sigma-Aldrich), 2 mM β-glycerophosphate (Sigma-Aldrich), 10 mM dexamethasone (Thermo Fisher) 포함된 Complete media)을 주입하여 줄기세포의 3차원 세포 집합체(spheroid cells)를 제조하였다.1 x 10 < 5 > of one-way derived stem cells were seeded in a 96-well plate coated with 0.5% agarose gel and cultured in osteogenic media (100 uM / ml ascorbic acid (Sigma-Aldrich) Complete medium containing glycerophosphate (Sigma-Aldrich) and 10 mM dexamethasone (Thermo Fisher) was injected to produce three-dimensional spheroid cells of stem cells.

비교예 3. 연골분화배지(Chondrogenic media) 3차원 세포 집합체 제조Comparative Example 3. Chondrogenic medium Production of a three-dimensional cell cluster

0.5% 아가로스 젤이 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 연골분화배지(Chondrogenic media: 6.25 ug/ml Insulin (Sigma), 10 ng/ml TGF-β (Sigma-Aldrich), 50 nM L-ascorbic acid(Sigma) 포함된 Complete media)을 주입하여 줄기세포의 3차원 세포 집합체(spheroid cells)를 제조하였다.1 × 10 5 one-way stem cells were distributed in a 96-well plate coated with 0.5% agarose gel, and chondrogenic media (6.25 μg / ml Insulin (Sigma), 10 ng / ml TGF-β (Sigma-Aldrich), 50 nM L-ascorbic acid (Sigma)) was injected to prepare three-dimensional spheroid cells of stem cells.

시험예 1. 약물 방출 거동 테스트Test Example 1. Drug Release Behavior Test

실시예 1, 2에서 제조된 생분해성 나노입자로부터 약물 방출 거동을 분석하였다. 구체적으로, 실시예 1, 2의 생분해성 나노입자 40 mg을 1 ml의 PBS 버퍼(pH 7.4)에 넣고 37℃에서 100 rpm으로 교반하면서 정해진 시간 간격(1, 3, 5, 10시간 및 1, 3, 5, 7, 14, 21, 28일 간격)으로 새로운 버퍼를 교환해주며 약물(알렌드로네이트 그리고 카토게닌) 방출 거동을 측정하였다. 방출된 알렌드로네이트 그리고 카토게닌의 양은 Flash Multimode Reader(Varioskan™, Thermo Scientific, USA)를 이용하여 알렌드로네이트는 293 nm, 카토게닌은 300 ~ 400 nm에서 흡광도를 측정하여 분석하였으며, 그 결과를 하기 도 1에 나타내었다. The drug release behavior from the biodegradable nanoparticles prepared in Examples 1 and 2 was analyzed. Specifically, 40 mg of the biodegradable nanoparticles of Examples 1 and 2 were placed in 1 ml of PBS buffer (pH 7.4), stirred at 100 rpm at 37 째 C and maintained at predetermined time intervals (1, 3, 5, 10 hours, 3, 5, 7, 14, 21, 28 days), and the drug (alendronate and ketogenin) release behavior was measured. The amounts of released alendronate and keto-genin were analyzed by using a Flash Multimode Reader (Varioskan (TM), Thermo Scientific, USA), the absorbance at 293 nm for alendronate and 300-400 nm for katogenin. Respectively.

도 1에서 보여주듯이, 실시예 1, 2에 따른 생분해성 나노입자는 초반 1일 동안에는 탑재하고 있던 약물이 다소 빠르게 방출되기는 하였으나, 그 이후로 4주 동안 탑재된 약물이 지속적으로 방출되는 특성을 보였다. As shown in FIG. 1, the biodegradable nanoparticles according to Examples 1 and 2 exhibited the property that the loaded drug was released rather quickly during the first day, but the drug loaded continuously for 4 weeks thereafter was continuously released .

시험예 2. 알칼리성 포스파타제 활성도 평가 Test Example 2. Evaluation of Alkaline Phosphatase Activity

조골세포의 초기분화 마커인 알칼리성 포스파타제 활성도 측정을 통해 실시예 1, 2에 따른 약물이 탑재된 생분해성 나노입자(Aln(1 mg)/NPs 그리고 KGN(16 μg)/NPs)와 생분해성 나노입자가 들어가지 않은 비교예 1, 2 및 3에 따른 세포배양배지(Complete meida), 골분화배지(Osteogenic media) 그리고 연골분화배지(Chondrogenic media)의 골융합 효능을 평가하였다. Biodegradable nanoparticles (Aln (1 mg) / NPs and KGN (16 μg) / NPs) loaded with the drug according to Examples 1 and 2 and biodegradable nanoparticles (Complete meida, osteogenic media, and chondrogenic media) according to Comparative Examples 1, 2, and 3, which did not contain the osteoblast, were evaluated.

실시예 1, 2의 생분해성 나노입자를 1 mg/ml의 농도로 세포배양액에 넣고 초음파(Sonicator)로 10시간 동안 분산 시켜준 뒤, 와트만 실린지 필터를 이용하여 박테리아, 세균 등을 걸러줬다. 다음으로, 0.5% 아가로스로 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 상기 편도유래줄기세포가 분주된 곳에 실시예 1, 및 2의 나노입자가 1 mg/ml의 농도로 분산된 세포배양액을 주입하였고 비교예 1, 2 및 3에 따른 세포배양배지(Complete meida), 골분화배지(Osteogenic media) 그리고 연골분화배지(Chondrogenic media)는 0.5% 아가로스로 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 각각의 배지를 주입하여 3일, 7일, 10일 및 14일 동안 3차원 집합체(Spheroid) 세포 형태로 분화 및 배양하였다. 상기 편도유래줄기세포가 분주된 곳에 배양 후, 세포를 PBS 버퍼로 세척한 뒤, 상기 세포에 1×RIPA 버퍼를 주입하고 4℃에서 110 W로 1분 동안 초음파 처리하였다. 다음으로 용해된 세포를 4℃에서 3분 동안 13,500 rpm으로 원심분리한 뒤, 상층액에 p-니트로페닐포스파테이트 용액을 첨가하여 37℃에서 30분 동안 배양한 후, 500 mL의 1 N NaOH로 반응을 종결시켰다. 405 nm에서 흡광도를 측정하였으며 그 결과를 도 2에 나타내었다. The biodegradable nanoparticles of Examples 1 and 2 were added to the cell culture medium at a concentration of 1 mg / ml and dispersed for 10 hours by using a sonicator. Then, bacteria and bacteria were filtered using a Wassmann syringe filter . Next, 1 × 10 5 one-way stem cells were placed in a 96-well plate coated with 0.5% agarose, and 1 mg of the nanoparticles of Examples 1 and 2 were mixed / ml, and the cell culture medium (Complete meida), osteogenic medium, and chondrogenic medium according to Comparative Examples 1, 2 and 3 were inoculated into 0.5% agarose After seeding 1 x 10 < 5 > of one-way stem cells into a coated 96-well plate, each medium was injected to differentiate into a three-dimensional spheroid cell form for 3 days, 7 days, 10 days and 14 days Lt; / RTI > The cells were washed with PBS buffer, and then 1 × RIPA buffer was injected into the cells and ultrasonicated at 110 ° C for 1 minute at 4 ° C. Next, the lysed cells were centrifuged at 13,500 rpm for 3 minutes at 4 ° C, and then p-nitrophenylphosphate solution was added to the supernatant. After incubation at 37 ° C for 30 minutes, 500 ml of 1 N NaOH Lt; / RTI > The absorbance at 405 nm was measured and the results are shown in Fig.

하기 도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 약물탑재 생분해성 나노입자에서 조골세포로 분화한 편도유래줄기세포에 대한 알칼리성 포스파타제 활성도가 실시예 2 그리고 비교예 1, 2 및 3 각각의 배지에 비교하여 유효성 있게 증가하는 것으로 평가되었다. As shown in FIG. 2, the alkaline phosphatase activity of the one-way stem cells derived from the drug-loaded biodegradable nanoparticles of Example 1 differentiated into osteoblasts was compared with the media of Example 2 and Comparative Examples 1, 2 and 3 And it was evaluated to increase effectively.

시험예 3. 칼슘 침착 평가Test Example 3. Calcium deposition evaluation

조골세포의 후기 분화 마커인 칼슘 침착 정도를 측정하여 실시예 1, 2에 따른 약물이 탑재된 생분해성 나노입자(Aln(1 mg)/NPs 그리고 KGN(16 μg)/NPs)와 생분해성 나노입자가 들어가지 않은 비교예 1, 2 및 3에 따른 세포배양배지(Complete meida), 골분화배지(Osteogenic media) 그리고 연골분화배지(Chondrogenic media)의 골융합 효능을 평가하였다. The biodegradable nanoparticles (Aln (1 mg) / NPs and KGN (16 μg) / NPs) and the biodegradable nanoparticles according to Examples 1 and 2 were measured by measuring the degree of calcium deposition as a late differentiation marker of osteoblast. (Complete meida, osteogenic media, and chondrogenic media) according to Comparative Examples 1, 2, and 3, which did not contain the osteoblast, were evaluated.

구체적으로, 실시예 1, 2의 생분해성 나노입자를 1 mg/ml의 농도로 세포배양액에 넣고 초음파(Sonicator)로 10시간 동안 분산 시켜준 뒤, 와트만 실린지 필터를 이용하여 박테리아, 세균 등을 걸러줬다. 다음으로, 0.5% 아가로스로 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 상기 편도유래줄기세포가 분주된 곳에 실시예 1 및 2 의 나노입자가 1 mg/ml의 농도로 분산된 세포배양액을 주입하였고 비교예 1, 2 및 3에 따른 세포배양배지(Complete meida), 골분화배지(Osteogenic media) 그리고 연골분화배지(Chondrogenic media)는 0.5% 아가로스로 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 각각의 배지를 주입하여 7일, 14일 및 21일 동안 3차원 집합체(Spheroid) 세포 형태로 배양하였다. 배양 후, 세포를 PBS 버퍼로 세척한 뒤, Tris-EDTA 용액으로 각각의 나노입자로부터 세포를 떼어내었다. 떼어낸 세포는 13,500 rpm으로 1분간 원심분리한 뒤, 0.1 % 트리톤 X-100 용액을 세포에 넣고, 65℃에서 3시간 보관 후 초음파를 가하여 세포의 막을 분쇄하고, 원심분리를 하였다. 상층액을 분리한 뒤, QuantiChrom TM Calcium Assay 키트를 이용하여 612 nm에서 흡광도를 측정 비교하여 칼슘 침착 정도를 분석하였으며, 이를 하기 도 3에 나타내었다. Specifically, the biodegradable nanoparticles of Examples 1 and 2 were added to a cell culture solution at a concentration of 1 mg / ml and dispersed with a sonicator for 10 hours. Then, using a Wassmann syringe filter, bacteria, bacteria . Next, 1 × 10 5 one-way stem cells were dispensed in a 96-well plate coated with 0.5% agarose, and the cells of Examples 1 and 2 were treated with 1 mg / ml, and the cell culture medium (Complete Meida), osteogenic medium and chondrogenic medium according to Comparative Examples 1, 2 and 3 were injected with 0.5% agarose 1 × 10 5 one-way stem cells were placed in a 96-well plate, and each medium was injected and cultured in the form of a three-dimensional spheroid cell for 7 days, 14 days, and 21 days. After incubation, the cells were washed with PBS buffer and the cells were removed from each nanoparticle with Tris-EDTA solution. The detached cells were centrifuged at 13,500 rpm for 1 minute, and then 0.1% Triton X-100 solution was added to the cells. The cells were stored at 65 ° C for 3 hours and sonicated to pulverize the cells, followed by centrifugation. After separating the supernatant, the absorbance at 612 nm was measured and compared using a QuantiChrom ™ Calcium Assay kit to analyze the degree of calcium deposition, which is shown in FIG.

도 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 약물탑재 생분해성 나노입자에서 조골세포로 분화한 편도유래줄기세포에 대한 칼슘 침착 농도가 실시예 2 그리고 비교예 1, 2 및 3 각각의 배지에 비교하여 유효성 있게 증가하는 것으로 평가되었다. As shown in FIG. 3, the calcium deposition concentration of the one-shot-derived stem cells differentiated into osteoblasts in the drug loaded biodegradable nanoparticles of Example 1 was higher than that of the media of Example 2 and Comparative Examples 1, 2 and 3 Was evaluated to increase effectively.

시험예 4. GAG 분석Test Example 4. GAG analysis

연골세포의 분화 마커인 글리코스아미노글리칸(glycosaminoglycan, GAG)를 측정하여 실시예 1, 2에 따른 약물이 탑재된 생분해성 나노입자(Aln(1 mg)/NPs 그리고 KGN(16 μg)/NPs)와 그리고 생분해성 나노입자가 들어가지 않은 비교예 1, 2 및 3에 따른 세포배양배지(Complete meida), 골분화배지(Osteogenic media) 그리고 연골분화배지(Chondrogenic media)의 연골세포 분화를 평가하였다. 구체적으로, 실시예 1, 2의 생분해성 나노입자를 1 mg/ml의 농도로 세포배양액에 넣고 초음파(Sonicator)로 10시간 동안 분산 시켜준 뒤, 와트만 실린지 필터를 이용하여 박테리아, 세균 등을 걸러줬다. 다음으로, 0.5% 아가로스로 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 상기 편도유래줄기세포가 분주된 곳에 실시예 1 및 2의 나노입자가 1 mg/ml의 농도로 분산된 세포배양액을 주입하였고 비교예 1, 2 및 3에 따른 세포배양배지(Complete meida), 골분화배지(Osteogenic media) 그리고 연골분화배지(Chondrogenic media)는 0.5% 아가로스로 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 각각의 배지를 주입하여 7일, 14일 및 21일 동안 3차원 집합체(Spheroid) 세포 형태로 배양하였다. 배양 후, 세포를 PBS 버퍼로 세척한 뒤, Tris-EDTA 용액으로 각각의 나노입자로부터 세포를 떼어내었다. 떼어낸 세포는 13,500 rpm으로 1분간 원심분리한 뒤, 0.1 % 트리톤 X-100 용액을 세포에 넣고, 4℃에서 1분간 초음파를 가하여 세포의 막을 분쇄하고, 원심분리를 하였다. 상층액을 분리한 뒤, quant-it picogreen dsdna assay kit 키트를 이용하여 520 nm에서 흡광도를 측정 비교하여 DNA양 정도를 분석하였으며, Blyscan Glycosaminoglycan Kit B1000를 이용하여 520 nm에서 흡광도를 측정 비교하여 이를 하기 GAG를 정량 분석하였다. 이를 도 4에 나타내었다. The biodegradable nanoparticles (Aln (1 mg) / NPs and KGN (16 μg) / NPs (1 mg / kg) according to Examples 1 and 2 were measured by measuring the glycosaminoglycan (GAG) ) And chondrocyte differentiation of the cell culture medium (Complete meida), osteogenic medium and chondrogenic medium according to Comparative Examples 1, 2 and 3 in which no biodegradable nanoparticles were contained . Specifically, the biodegradable nanoparticles of Examples 1 and 2 were added to a cell culture solution at a concentration of 1 mg / ml and dispersed with a sonicator for 10 hours. Then, using a Wassmann syringe filter, bacteria, bacteria . Next, 1 × 10 5 one-way stem cells were dispensed in a 96-well plate coated with 0.5% agarose, and the cells of Examples 1 and 2 were treated with 1 mg / ml, and the cell culture medium (Complete Meida), osteogenic medium and chondrogenic medium according to Comparative Examples 1, 2 and 3 were injected with 0.5% agarose 1 × 10 5 one-way stem cells were placed in a 96-well plate, and each medium was injected and cultured in the form of a three-dimensional spheroid cell for 7 days, 14 days, and 21 days. After incubation, the cells were washed with PBS buffer and the cells were removed from each nanoparticle with Tris-EDTA solution. The detached cells were centrifuged at 13,500 rpm for 1 minute, and 0.1% Triton X-100 solution was added to the cells. Ultrasonic waves were applied at 4 ° C for 1 minute to crush the cells and centrifugation. After separating the supernatant, the absorbance was measured and compared at 520 nm using a quantitative picogreen dsDNA assay kit. The absorbance was measured at 520 nm using Blyscan Glycosaminoglycan Kit B1000 GAG was quantitatively analyzed. This is shown in FIG.

도 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 약물탑재 생분해성 나노입자에서 연골세포로 분화한 편도유래줄기세포에 대한 GAG/DNA 농도가 실시예 1 그리고 비교예 1, 2 및 3 각각의 배지에 비교하여 유효성 있게 증가하는 것으로 평가되었다. As shown in FIG. 4, the GAG / DNA concentration of the one-way stem cells differentiated into chondrocytes in the drug-loaded biodegradable nanoparticles of Example 2 was compared with the media of Example 1 and Comparative Examples 1, 2 and 3 And it was evaluated to increase effectively.

시험예 5. 유전자 발현 분석Test Example 5. Gene Expression Analysis

골아세포의 전기, 후기 분화 마커 유전자와 연골세포의 후기 분화 마커 유전자의 발현 분석을 통해 실시예 1, 2에 따른 약물이 탑재된 생분해성 나노입자(Aln(1 mg)/NPs 그리고 KGN(16 μg)/NPs)와 생분해성 나노입자가 들어가지 않은 비교예 1, 2 및 3에 따른 세포배양배지(Complete meida), 골분화배지(Osteogenic media) 그리고 연골분화배지(Chondrogenic media)의 골융합 및 연골융합 효능을 평가하였다. 구체적으로 실시예 1 및 2의 나노입자를 1 mg/ml의 농도로 세포배양액에 넣고 초음파(Sonicator)로 10시간 동안 분산 시켜준 뒤, 와트만 실린지 필터를 이용하여 박테리아, 세균 등을 걸러줬다. 다음으로, 0.5% 아가로스로 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 상기 편도유래줄기세포가 분주된 곳에 실시예 1, 및 2의 나노입자가 1 mg/ml의 농도로 분산된 세포배양액을 주입하였고 비교예 1, 2 및 3에 따른 세포배양배지(Complete meida), 골분화배지(Osteogenic media) 그리고 연골분화배지(Chondrogenic media)는 0.5% 아가로스로 코팅 된 96-웰 플레이트에 1×105의 편도유래줄기세포를 분주한 후, 각각의 배지를 주입하여 7일 및 21일 동안 3차원 집합체(Spheroid) 세포 형태로 분화 및 배양하였다. 배양 후, 세포를 PBS 버퍼로 세척한 뒤, Tris-EDTA 용액으로 각각의 나노입자로부터 세포를 떼어내었다. 떼어낸 세포는 13,500 rpm으로 1분간 원심분리한 뒤, 세포에 Trizol 시약 용액과 클로로포름을 넣어주고, 4℃에서 1분간 초음파를 가하여 세포를 분리한 뒤, 원심분리를 하였다. 상층액을 분리한 뒤, RNeasy  Mini kit(RNeasy mini kit; Qiagen, Doncaster, VIC, Austraila)를 이용하여 NanoDrop 260/280 nm에서 RNA 농도를 측정하였다. 분리된 RNA는 AccuPower  RT-PCR PreMix(Bioneer, Korea)를 이용하여 cDNA 합성 및 실시간 중합효소 연쇄반응(Real-time PCR)으로 분석하였다. The biodegradable nanoparticles (Aln (1 mg) / NPs and KGN (16 μg / ml) according to Examples 1 and 2 according to the expression analysis of the osteoblast electrical and late differentiation marker genes and the late differentiation marker genes of chondrocytes (Total meida, osteogenic media, and chondrogenic media) according to Comparative Examples 1, 2 and 3, in which the biodegradable nanoparticles were not contained, The efficacy was evaluated. Specifically, the nanoparticles of Examples 1 and 2 were added to the cell culture solution at a concentration of 1 mg / ml and dispersed with a sonicator for 10 hours. Then, bacteria and bacteria were filtered using a Wassmann syringe filter . Next, 1 × 10 5 one-way stem cells were placed in a 96-well plate coated with 0.5% agarose, and 1 mg of the nanoparticles of Examples 1 and 2 were mixed / ml, and the cell culture medium (Complete meida), osteogenic medium, and chondrogenic medium according to Comparative Examples 1, 2 and 3 were inoculated into 0.5% agarose 1 x 10 < 5 > of one-way stem cells were seeded in coated 96-well plates, and each medium was injected and differentiated and cultured into a three-dimensional spheroid cell form for 7 days and 21 days. After incubation, the cells were washed with PBS buffer and the cells were removed from each nanoparticle with Tris-EDTA solution. The removed cells were centrifuged at 13,500 rpm for 1 minute, then Trizol reagent solution and chloroform were added to the cells, and the cells were separated by applying ultrasonic waves at 4 ° C for 1 minute and then centrifuged. After separating the supernatant, RNA concentration was measured at 260/280 nm on NanoDrop using RNeasy Mini kit (RNeasy mini kit; Qiagen, Doncaster, VIC, Austraila). Separated RNA was analyzed by cDNA synthesis and real-time PCR using AccuPower RT-PCR PreMix (Bioneer, Korea).

도 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 1은 골분화와 연골분화에 관련된 유전자의 발현이 없었으나, 본 발명에 따른 실시예 1, 2의 약물 담지 생분해성 나노입자는 골분화(ALP, RUX-2, OCN 및 OPN)와 연골분화(aggrecan, COL10A1, COL1A1 및 COL2A1) 관련된 초기 및 후기 마커 유전자들의 발현이 증가하였다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예 1, 2의 약물 탑재 생분해성 나노입자는 골분화 및 연골분화에 효과적임을 입증하였다.As shown in FIG. 5, in Comparative Example 1, there was no expression of a gene related to bone differentiation and cartilage differentiation. However, the drug-bearing biodegradable nanoparticles of Examples 1 and 2 according to the present invention showed osteogenic differentiation (ALP, RUX-2 , OCN and OPN) and early and late marker genes associated with cartilage differentiation (aggrecan, COL10A1, COL1A1 and COL2A1). Therefore, the drug loaded biodegradable nanoparticles of Examples 1 and 2 according to the present invention proved to be effective for bone differentiation and cartilage differentiation.

시험예Test Example 6. 다른 골  6. Other goals 형성제Formulator (BMP-2) 및 연골 (BMP-2) and cartilage 형성제Formulator (( TGFTGF -β) 탑재 생분해성 나노입자가 함유된 줄기세포의 3차원 세포집합체 분석Analysis of three-dimensional cell cluster of stem cells containing biodegradable nanoparticles loaded with -β)

추가적으로, 상기 골 형성제 Aln 및 연골 형성제 KGN 외 다른 종류의 골 형성제 및 연골 형성제를 포함하는 나노입자를 함유하는 줄기세포의 경우에도 동일한 골분화 또는 연골분화의 양상을 나타내는지 확인하기 위하여 추가실험을 하였다. In addition, in order to confirm whether the stem cells containing the nanoparticles containing the bone-forming agent Aln and the cartilage forming agent KGN and other kinds of bone-forming agents and cartilage forming agents show the same bone differentiation or cartilage differentiation pattern Additional experiments were performed.

상기 실시예 1에서 제조된 BMP-2(500 ng)/NPs를 이용하여 시험예 2(알칼리성 포스파타제 활성도 평가) 및 시험예 3(칼슘 침착 평가)과 동일한 평가를 수행하였다. 시험결과, Aln(1 mg)/NPs 패턴과 유사하게 BMP-2(500 ng)/NPs의 경우 역시 알칼리성 포스파타제 활성도 및 칼슘 침착 농도가 유효성 있게 증가하는 것으로 평가되었다(도 6).The same evaluation as in Test Example 2 (evaluation of alkaline phosphatase activity) and Test Example 3 (calcium deposition evaluation) was carried out using BMP-2 (500 ng) / NPs prepared in Example 1 above. As a result, the alkaline phosphatase activity and calcium deposition concentration were also effectively increased in BMP-2 (500 ng) / NPs similarly to the Aln (1 mg) / NPs pattern (FIG. 6).

또한, 상기 실시예 2에서 제조된 TGF-β(500 ng)/NPs를 이용하여 시험예 4(GAG 분석) 및 시험예 5(유전자 발현 분석)와 동일한 평가를 수행하였다. 시험결과, KGN(16 μg)/NPs) 패턴과 유사하게 TGF-β(500 ng)/NPs의 경우 역시 GAG/DNA 농도가 유효성 있게 증가하는 것으로 평가되었으며, 연골분화(aggrecan, COL10A1, COL1A1 및 COL2A1) 관련된 초기 및 후기 마커 유전자들의 발현이 증가함을 확인하였다(도 7).In addition, the same evaluation as in Test Example 4 (GAG analysis) and Test Example 5 (gene expression analysis) was performed using TGF-beta (500 ng) / NPs prepared in Example 2 above. The results showed that GAG / DNA concentration was also effectively increased in the case of TGF-β (500 ng) / NPs, similar to the KGN (16 μg) / NPs pattern. The aggrecan, COL10A1, COL1A1 and COL2A1 ) Associated early and late marker genes (Fig. 7).

따라서, 본 발명의 생분해성 나노입자가 함유된 줄기세포의 3차원 세포집합체는 다양한 종류의 골 형성제 또는 연골 형성제를 탑재할 수 있으며, 완전배지에서 배양하는 것만으로도 골분화 배지 또는 연골분화 배지를 이용한 효과 이상의 골분화 또는 연골분화 효과를 나타낼 수 있다.Therefore, the three-dimensional cell cluster of stem cells containing the biodegradable nanoparticles of the present invention can be loaded with various kinds of bone forming agents or cartilage forming agents, and even if cultured in complete medium, The effect of using the medium may be more than that of the bone differentiation or cartilage differentiation effect.

시험예 7. 3차원 세포집합체 및 KGN 탑재 나노입자에 대한 골관절염 치료 효능 확인Test Example 7. Confirmation of efficacy of osteoarthritis treatment for 3-dimensional cell aggregate and KGN-loaded nanoparticles

1) 골관절염 동물 모델을 이용한 유효성 검증1) Validation using an animal model of osteoarthritis

추가적으로, 골관절염 유도를 위해, 쥐를 마취하에 모노소듐 아이오도아세테이트(Monosodium Iodoacetate, MIA) [PBS (pH 7.4)에서 0.5 mg/mL] 50 μL를 오른쪽 무릎 관절 내 주입하였다. 골관절염 유도 1주 후, 관절강 내 각 시료를 주입하였다. 대조군 및 실험군은 하기와 같다: In addition, for induction of osteoarthritis, the mice were injected with 50 μL of monosodium iodoacetate (MIA) [0.5 mg / mL in PBS (pH 7.4) under anesthesia in the right knee joint. One week after induction of osteoarthritis, each sample in the joint cavity was injected. The control and experimental groups were as follows:

(a) 양성 대조군 (정상군, Control) (a) Positive control group (normal group, Control)

(b) 음성 대조군 (MIA 처리군)(b) Negative control group (MIA treatment group)

(c) 실험 1군 (MIA 처리군 + 세포집합체 (Complete media) 주입)(c) Experiment 1 group (MIA treatment group + complete media injection)

(d) 실험 2군 (MIA 처리군 + 세포집합체 (Chondrogenic media) 주입)(d) Experiment 2 group (MIA treatment group + chondrogenic media injection)

(e) 실험 3군 (MIA 처리군 + 세포집합체/나노입자(Complete media) 주입)(e) Experiment 3 (MIA treatment + cell aggregate / injection of complete media)

(f) 실험 4군 (MIA 처리군 + 세포집합체/Kartogenin (16 ug)/나노입자 주입)(f) Experimental group 4 (MIA treated group + cell aggregate / 16 ug of Kartogenin / nanoparticle injection)

(g) 실험 5군 (MIA 처리군 + Kartogenin (16 ug) solution 주입)(g) Experiment 5 group (MIA treatment + injection of Kartogenin (16 ug) solution)

2) 방사학적 촬영 분석2) radiographic analysis

방사학적 영상 확인을 위해, 12주 후 적출하여, In-Vivo DXS 4000 Pro System 방사선 촬영 장치로 측정하였다. 그 결과, MIA 처리군과 세포집합체(Complete media) 및 세포집합체(Chondrogenic media) 주입군은 골관절염 유도를 억제하지 못해 관절 간격이 상당히 좁아지고, 관절연골 손상이 나타났다(도 8b, c, d). 그리고, 세포집합체/나노입자도 마찬가지로 관절 간격이 좁아지고 관절 연골 손상이 나타났다 (도 8e). 그러나, 세포집합체/Kartogenin (16 ug)/나노입자 처리군에서는 골관절염이 거의 없었고 관절 연골의 손상이 거의 없었다(도 8f).To confirm the radiologic image, the specimen was removed after 12 weeks and measured with an In-Vivo DXS 4000 Pro System radiograph. As a result, the MIA-treated group and the complete media and the chondrogenic media-injected group failed to inhibit the induction of osteoarthritis, resulting in a significantly narrowed joint space and articular cartilage damage (Fig. 8b, c, d). And, the cell aggregate / nanoparticles likewise narrowed the joint space and showed articular cartilage damage (FIG. 8E). However, in the cell aggregate / Kartogenin (16 ug) / nanoparticle treated group, osteoarthritis was scarcely present and there was little damage to articular cartilage (Fig. 8f).

3) 염증인자 유전자 발현도 평가3) Evaluation of inflammatory factor gene expression

골관절염 동물모델에 실험군 주입 후, MIA 주입 1~12주 실험동물의 복대동맥으로부터 혈액을 채취하여 채취된 혈액을 이용하여 염증 (pro-inflammatory) 마커 (TNF-α)를 real-time PCR를 이용하여 측정하고 항염증 효과를 확인하였다. 분리 된 혈액에서 QlAamp RNA Blood Mini Kit를 이용하여 RNA를 분리한 후 NanoDrop 260/280 nm에서 RNA 농도를 측정하였다. 분리된 RNA는 AccuPower? RT-PCR PreMix을 이용하여 cDNA 합성 및 실시간 중합효소 연쇄반응 (Real-time PCR)으로 분석하였다. 양성 대조군과 비교하여 음성 대조군인 MIA 처리군, 세포집합체 (Complete media) 주입군, 세포집합체 (Chondrogenic media) 주입군, 그리고 세포집합체/나노입자(Complete media) 주입군들은 염증인자 발현도(TNF-α)가 증가하는 것을 확인하였고, 반면, KGN/나노입자 (KGN (16 ug)/NPs) 주입군에서는 염증인자 발현도가 감소되는 것을 확인하였다. 또한 KGN solution (KGN (16 ug) solution) 주입군에서 5주까지는 KGN/나노입자 주입군과 유사하게 염증인자 발현도가 감소하였으나 12주에서는 KGN/나노입자 주입군에 비해 지속적으로 염증을 억제하지 못하여 염증인자 발현도가 증가되는 것을 확인하였다(도 9).The pro-inflammatory marker (TNF-α) was measured by real-time PCR using the blood collected from the abdominal artery of the experimental animal 1 to 12 weeks after the injection of the experimental group into the osteoarthritic animal model. And the anti-inflammatory effect was confirmed. RNA was isolated from QIAamp RNA Blood Mini Kit in isolated blood and RNA concentration was measured at NanoDrop 260/280 nm. The isolated RNA is AccuPower ? RT-PCR The cDNA was synthesized using PreMix and real-time PCR. Compared with the positive control group, the negative control group, MIA treatment group, complete media injection group, chondrogenic media injection group, and cell aggregate / nanoparticle injection group showed inflammatory factor expression (TNF- α), whereas the KGN / nano particles (KGN (16 ug) / NPs) group showed decreased inflammatory factor expression. In addition, KGN (16 ug) solution injected group showed decreased inflammatory factor expression similar to that of KGN / nano-particle injected group at 5 weeks, but did not inhibit inflammation at 12 weeks than KGN / It was confirmed that the expression of the inflammatory factor was increased (Fig. 9).

4) 항염증인자 유전자 발현도 평가4) Evaluation of anti-inflammatory factor gene expression

골관절염 동물모델에서 채취된 혈액을 이용하여 항염증 (anti-inflammatory) 마커 (IL-4)를 real-time PCR를 이용하여 측정하고 항염증인자 유전자 발현도를 확인하였다. 분리 된 혈액에서 QlAamp RNA Blood Mini Kit를 이용하여 RNA를 분리한 후 NanoDrop 260/280 nm에서 RNA 농도를 측정하였다. 분리된 RNA는 AccuPower? RT-PCR PreMix을 이용하여 cDNA 합성 및 실시간 중합효소 연쇄반응 (Real-time PCR)으로 분석하였다. 양성 대조군과 비교하여 음성 대조군인 MIA 처리군, 세포집합체 (Complete media) 주입군, 세포집합체 (Chondrogenic media) 주입군, 그리고 세포집합체/나노입자(Complete media) 주입군들은 항염증인자 발현도(IL-4)가 변화가 없는 것을 확인하였고 반면, KGN/나노입자 (KGN (16 ug)/NPs) 주입군에서는 항염증인자 발현도가 증가하는 것을 확인하였다. 또한 KGN solution (KGN (16 ug) solution) 주입군에서 5주까지는 KGN/나노입자 주입군과 유사하게 항염증인자 발현도가 증가하였으나 8주에서는 KGN/나노입자 주입군에 비해 지속적으로 항염증 인자 발현도가 유지되지 않아 항염증인자 발현도가 감소되는 것을 확인하였다(도 10).Anti-inflammatory markers (IL-4) were measured by real-time PCR using blood collected from osteoarthritic animal models and anti-inflammatory gene expression was confirmed. RNA was isolated from QIAamp RNA Blood Mini Kit in isolated blood and RNA concentration was measured at NanoDrop 260/280 nm. The isolated RNA is AccuPower ? RT-PCR The cDNA was synthesized using PreMix and real-time PCR. Compared with the positive control group, the negative control group, MIA treatment group, complete media injection group, chondrogenic media injection group, and cell aggregate / nano particle injection group showed the anti-inflammatory agent expression level (IL (KGN) (16 ug / NPs) injection group showed an increase in anti - inflammatory factor expression. In addition, the expression of anti-inflammatory agents was increased in the KGN solution (KGN (16 ug) solution) group at 5 weeks, similar to that of the KGN / nano-particle injection group. Was not maintained and the expression of the anti-inflammatory factor was decreased (FIG. 10).

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (14)

하기의 단계를 포함하는 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포의 제조방법:
(a) 골 또는 연골 형성제를 용해하고 고분자와 교반하여 혼합물을 형성하는 단계;
(b) 상기 혼합물로부터 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자를 분리하는 단계; 및
(c) 상기 나노입자를 분산시킨 세포배양액을 줄기세포에 주입하는 단계.
A method for producing stem cells in which nanoparticles containing a bone or chondrogenic agent are mounted, the method comprising:
(a) dissolving a bone or cartilage forming agent and stirring with a polymer to form a mixture;
(b) separating the nanoparticles comprising bone or chondrogenic agent from the mixture; And
(c) injecting a cell culture solution in which the nanoparticles are dispersed into a stem cell.
제 1 항에 있어서, 상기 골 또는 연골 형성제는 FGF(fibroblast growth factor), PDGF(platelet-derived growth factor), EGF(epidermal growth factor), VEGF(vascular endothelial growth factor), IGF(insulin-like growth factor), TGF-β(Transforming growth factor-beta), OIF(osteoid-inducing factor), 안지오제닌(angiogenin), 엔도세린(endothelin), HGF(hepatocyte growth factor), KGF(keratinocyte growth factor), BMP(bone morphogenetic protein), GDF(growth differentiation factor) 및 CSF(colony-stimulating factor)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the bone or chondrogenic agent is selected from the group consisting of fibroblast growth factor (FGF), platelet-derived growth factor (PDGF), epidermal growth factor (EGF), vascular endothelial growth factor (VEGF) factor, TGF-beta, osteoid-inducing factor, angiogenin, endothelin, hepatocyte growth factor (KGF), keratinocyte growth factor (KGF) a bone morphogenetic protein, a growth differentiation factor (GDF), and a colony-stimulating factor (CSF).
제 1 항에 있어서, 상기 골 형성제는 알렌드로네이트(alendronate), 리제드로네이트, 졸레드로네이트, 에티드로네이트, 코로드로네이트, 틸루드로네이트, 파미드로네이트, 올파드로네이트, 이반드로네이트, 덱사메타손 및 락토페린으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The composition of claim 1, wherein the bone-forming agent is selected from the group consisting of alendronate, risedronate, zoledronate, etidronate, choloronate, tyluronate, pamidronate, Drones, dexamethasone, and lactoferrin. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1 항에 있어서, 상기 연골 형성제는 카토게닌(Kartogenin), 스타틴(statin), 플루프로스테놀(fluprostenol), 비타민 D(vitamin D), 에스트로겐(estrogen), SERM(selective estrogen receptor modifier), 비스포스페이트(bisphosphonate), src-티로신 카이네이즈 저해제, 카텝신 K 저해제(cathepsin K inhibitor), 베큘로 ATPase 저해제(vacuolar-ATPase inhibitor), 프로스타글랜딘(prostaglandin), 수산화인회석(hydroxyapatite) 및 인산삼석회(tricalcium phosphate)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
The cartilage forming composition according to claim 1, wherein the cartilage forming agent is selected from the group consisting of cartogenin, statin, fluprostenol, vitamin D, estrogen, selective estrogen receptor modifier (SERM) Bisphosphonate, src-tyrosine kinase inhibitor, cathepsin K inhibitor, vacuolar-ATPase inhibitor, prostaglandin, hydroxyapatite and phosphate trehalose (tricalcium phosphate). < / RTI >
제 1 항에 있어서, 상기 고분자는 폴리(락타이드-코-글리코라이드) (Poly(lactide-co-glycolide)), 폴리(락틱에시드)(Poly(lactic acid)), 폴라카프로락톤(Polycaprolactone), 폴리글리코라이드(Polyglycolide), 폴리(L-락타이드)(Poly(L-lactide)), 폴리(D-락타이드)(Poly(D-lactide)), 메톡시 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(카프로락톤)(Methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(caprolactone)), 메톡시 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(락타이드-코-글리코라이드)(Methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(lactide-co-glycolide)), 메톡시 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(L-락타이드)(Methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(L-lactide)), 폴리(L-락타이드)-b-폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(L-락타이드)(Poly(L-lactide)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(L-lactide)), 폴리(락타이드-코-글리코라이드)-b-폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(락타이드-코-글리코라이드)(Poly(lactide-co-glycolide)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(lactide-coglycolide)), 폴리(스티렌)-b-폴리(D,L-락타이드)(Poly(styrene)-b-poly(D,L-lactide)), 폴리(락타이드-코-글리코라이드)-b-테트라에틸렌글리콜-b-폴리(락타이드-코-글리코라이드)(Poly(lactide-co-glycolide)-b-tetraethylene glycol-b-poly(lactide-co-glycolide)) 및 폴리(락타이드-코-글리콜라이드)-b-폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(락타이드-코-글리콜라이드)( Poly(lactide-co-glycolide)-b-Poly(ethylene glycol)-b-Poly(lactide-co-glycolide))로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the polymer is selected from the group consisting of poly (lactide-co-glycolide), poly (lactic acid), polycaprolactone, Polyglycolide, poly (L-lactide), poly (D-lactide), methoxypoly (ethylene glycol) -b-poly Methoxy poly (ethylene glycol) -b-poly (caprolactone), methoxy poly (ethylene glycol) -b-poly (lactide- co- poly (lactide-co-glycolide), methoxy poly (ethylene glycol) -b-poly (L-lactide) (Ethylene glycol) -b-poly (L-lactide) -b-poly (ethylene glycol) -b-poly (L-lactide) Polyglycolide) -b-poly (ethylene glycol) -b-poly (lactide-co-glycolide) -b-poly (ethylene gly (lactide-coglycolide), poly (styrene) -b-poly (styrene) -b-poly (D, L-lactide) (Lactide-co-glycolide) -b-tetraethylene glycol-b-poly (lactide-co-glycolide) -b-tetraethylene glycol-b-poly ) And poly (lactide-co-glycolide) -b-poly (ethylene glycol) -b-poly (lactide-co-glycolide) ) -b-Poly (lactide-co-glycolide). < / RTI >
제 1 항에 있어서, 상기 나노입자는 50 내지 800 nm 크기인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the nanoparticles are 50 to 800 nm in size.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (c)는 세포배양액 1 ml 당 나노입자를 0.5 내지 20 mg 분산시키는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the step (c) comprises dispersing 0.5 to 20 mg of nanoparticles per 1 ml of the cell culture.
제 1 항에 있어서, 상기 줄기세포는 중간엽 줄기세포인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method according to claim 1, wherein the stem cells are mesenchymal stem cells.
제 1 항에 있어서, 상기 세포배양액은 완전배지(Complete meida)인 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the cell culture solution is a complete medium.
제 9 항에 있어서, 상기 완전배지는 골 또는 연골 형성제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9, wherein the complete medium does not comprise a bone or chondrogenic agent.
제 1 항의 방법에 따라 제조된 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포를 배양하는 단계를 포함하는 줄기세포의 골 또는 연골로의 분화방법.
A method for differentiating stem cells into bone or cartilage, comprising culturing stem cells in which nanoparticles containing a bone or cartilage forming agent prepared according to the method of claim 1 are mounted.
제 1 항의 방법에 따라 제조된 골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포의 3차원 세포 집합체(Spheroid cell).
A three-dimensional cell cluster (sphere cell) of stem cells in which nanoparticles containing a bone or cartilage forming agent prepared according to the method of claim 1 are mounted.
제 12 항의 세포 집합체를 포함하는 골 또는 연골 분화용 조성물.
A composition for bone or cartilage differentiation comprising the cell aggregate of claim 12.
골 또는 연골 형성제를 포함하는 나노입자가 내부에 탑재된 줄기세포를 포함하는 골질환 또는 연골질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.A pharmaceutical composition for preventing or treating a bone disease or cartilage disease, wherein the nanoparticle containing bone or cartilage forming agent is contained in a stem cell.
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