説明

傷の治癒のためのハイドロゲル状の細胞伝達用ビヒクル及びその製造方法

本発明は、傷の治癒のためのハイドロゲル状の細胞伝達用ビヒクル及びその製造方法に関するもので、更に詳細には、水性媒質に非イオン性界面活性剤及び成長因子即ちP物質、ヒト由来細胞などが分散されたハイドロゲル状の細胞伝達用ビヒクル組成物、この創傷治癒のための用途及びその製造方法に関するものである。
本発明のハイドロゲル状の組成物は、創傷部位に細胞及び/またはP物質を適切に伝達し、湿潤効果及び創傷の収縮(contraction)を防ぐ効果及び細胞を保護する効果があり、扱いやすく便利であるという長所を持っている。よって、本発明の組成物を身体の一部の損傷部位に塗布或いは注射することで、組成物内の細胞が損傷部位に伝達され、創傷を効果的に治癒することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、創傷治癒のためのハイドロゲル状の細胞伝達用ビヒクル及びその製造方法に関するもので、更に詳細には、水性媒質に非イオン性界面活性剤及びP物質、ヒト由来細胞などが分散されたハイドロゲル状の細胞伝達用ビヒクル組成物、この創傷治癒のための用途及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
身体組織の損傷時における組織再建に関する研究は、長い間様々な人々によって進められてきた。薬物による組織再建や、細胞を利用した組織再建などがそれである。しかし、これらの薬物及び細胞をどのように損傷した組織にどんな組成でどのように伝達するのかということも重要な問題の1つである。こうした薬物及び細胞を伝達する方法としては、簡単に溶液状で用いたりもし、更にはコラーゲンのような生体材料を利用したシート、スポンジ及び不織布の形態を利用したり、フィブリン粘着剤を利用したりもする。
【0003】
P物質(substance−p)は、11のアミノ酸からなるニューロペプタイドであり、幾つかの細胞及び肉芽組織で発現されると報告されている。幾つかの研究では、角膜組織の損傷においてP物質が角膜再建に役立つことが報告されている。これは、単純に溶液状で使用したものであって、組織の損傷部位に長い間留まることができないという短所がある。
【0004】
細胞を利用した組織再建は、現在何種類かの多様な形態で利用されている。シート状は皮膚、軟骨、心血関係など、細胞をシート(sheet)状に培養して、損傷部位に適用するもので、培養皿からシート状に剥がすため、酵素(enzyme)による細胞の損傷で細胞の分裂能力に支障を与えうるという短所が指摘されている。かかる問題点が台頭し、施術が容易で移植しにくい部位にも簡単に生着することができる細胞懸濁液(suspension)状が注目されている。しかし、細胞懸濁液もまた組織損傷部位に留まらずに流れるという問題があり、フィブリン(fibrin)のような生態粘着剤のように用いなければならない。従って、細胞を、損傷した組織に生着を妨害しないと共に安定的に適用できる方法が要求されている。
【0005】
非イオン界面活性剤は、水に溶けてもイオン化しないが、湿潤性が豊富で、刺激が少ないため、化粧水の可溶化剤、クリームの乳化剤及びクレンジングクリームの洗浄剤などの用途として用いられている。また、一部の非イオン界面活性剤は、医療用賦型剤などに用いられている。非イオン界面活性剤は、細胞に対する毒性が少なく、物性に優れているにもかかわらず、細胞の付着能力を阻害するという認識があり、細胞治療剤のビヒクルとしては使用できないと考えられてきた。
【0006】
非イオン界面活性剤の親油基と親水基との程度の差に応じて溶解度、湿潤力、浸透力、乳化力及び可溶化力などの性質が異なり得る。かかる特性を利用して、非イオン界面活性剤の種類、濃度調節及び適切な生体材料を加味することで、薬物及び細胞の種類と損傷した組織の位置に応じて適切な組成を作りやすくなる。
【0007】
従来技術として、中胚葉幹細胞及び/またはP物質を含む創傷治癒用組成物が公開されている(韓国特許公開10−2006−0037176)。しかし、上記特許は、単純な1つ或いは2つの物質を混合した場合、創傷部位から離脱しやすいため、その効果を見るのが難しく、使用にも不便であった。従って、それらを創傷部位に適切に伝達(deliverly)する方法が必要である。
【0008】
本発明者等は、細胞を効果的に伝達する方法に関して研究する中で、産業全般に用いているものの、細胞治療等には用いられていなかった非イオン界面活性剤を利用して、ハイドロゲル状の組成物を製造し試験した結果、これが細胞伝達に適するということを発見した。
【0009】
本発明者等は、創傷を負ったマウスでIGF即ちP物質が含まれたハイドロゲルの使用が容易で、ハイドロゲルを処理しなかったマウスに比べて創傷治癒が早くなされることを発見し、創傷を負ったマウスで中胚葉幹細胞が含まれたハイドロゲルがハイドロゲルを処理しなかったマウスに比べて創傷治癒が早くなされることを発見し、創傷を負ったマウスで皮膚細胞が含まれたハイドロゲルがハイドロゲルを処理しなかったマウスに比べて創傷治癒が早くなされることを発見した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
従って、本発明の主たる目的は、非イオン性界面活性剤を利用したハイドロゲル状の細胞伝達用ビヒクル組成物を提供することである。
【0011】
本発明の別の目的は、上記非イオン性界面活性剤以外にP物質または細胞などを含む創傷治療のためのハイドロゲル組成物を提供することである。
【0012】
本発明の別の目的は、上記本発明の組成物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様によると、本発明は、水性媒質に非イオン性界面活性剤が分散されてなるハイドロゲル状を有する細胞伝達(delivery)用ビヒクル組成物を提供する。
【0014】
一般的に、ハイドロゲルは、親水性高分子が共有または非共有結合で架橋され作られた三次元網状構造物をいう。構成物質の親水性によって、水溶液内及び水性環境下で多量の水を吸収し膨潤するが、架橋構造により溶解しない性質を持っている。本発明において、ハイドロゲルは水性媒質に親水性高分子の一種である非イオン性界面活性剤が分散され作られる。
【0015】
本発明において、細胞伝達(delivery)とは、創傷治癒などの目的で組成物内の細胞を適用部位である皮膚等の人体に伝達することを意味し、その際、上記組成物が細胞を入れるビヒクルまたは担体としての役割をする。
【0016】
本発明の組成物において、前記水性媒質(aqueous medium)は、人体に有害ではなく親水性を有する非イオン性界面活性剤が分散し得る如何なる水性媒質も可能であるが、好ましくは生理食塩水、リン酸緩衝溶液(PBS)、及び細胞培養培地からなる群より選択されることを特徴とする。
【0017】
本発明の組成物において、前記非イオン性界面活性剤は、電荷を帯びる部分はないものの、ヒドロキシ基やエチレンオキサイド基による水との水性結合によって親水性を有するようになる。非イオン性界面活性剤としては、たとえば高級アルコール、アルキルフェノールのエチレンオキサイド付加物であるポリエチレングリコール(Polyethylene glycol)誘導体、またはグリセリン(glycerine)、ペンタエリトリトール(pentaerytritol)、ソルビトール(sorbitol)、砂糖(saccharose)などのポリヒドロキシ(polyhydroxy)化合物の部分エステル類である多価アルコール(polyol)誘導体等が使用できる。好ましくは、ポリエチレングリコール縮合物、例えば、脂肪酸ポリエチレングリコール縮合物(Niosol, Myrj)、脂肪酸アマイドポリエチレングリコール縮合物、脂肪族アルコールポリエチレングリコール縮合物(Leonil, Peregal C)、脂肪族アミンポリエチレングリコール縮合物、脂肪族メルカプタンポリエチレングリコール縮合物(Nyon 218)、アルキルフェノールポリエチレングリコール縮合物(Igepal)及びポリプロピレングリコールポリエチレングリコール縮合物(Pluronics)またはこれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とし、最も好ましくは、ポリプロピレングリコールポリエチレングリコール縮合物であるポロキサマー、プルロニック(Poloxamer, Pluronic)であることを特徴とする。
【0018】
本発明において、非イオン性界面活性剤の炭化水素の鎖長は5,000〜20,000分子量(MW)、EOの付加物数は50〜80wt%であることが好ましい。炭化水素の鎖長が短すぎると十分な網状構造がきちんと形成されず、長すぎると水性媒質にきちんと分散されない。EOの付加物数が多すぎるとゲル状にならず、少なすぎると親水性が減少する。
【0019】
本発明の組成物において、前記非イオン性界面活性剤は、水性媒質に対して15〜50%の重量比で混合され分散されることを特徴とする。前記非イオン性界面活性剤の重量比(濃度)が低すぎるとハイドロゲル状にきちんとならず、高すぎると水性媒質にきちんと溶解されない。
【0020】
本発明の組成物において、前記ハイドロゲルは、創傷治癒を助けるIGF、bFGF、EGF、及びGMCSFからなる群より選択された成長因子または物質−P(Substance−P)をさらに含むことを特徴とする。前記成長因子または物質−Pは、本発明の組成物で上皮細胞の移動と繊維芽細胞の増殖を促進する役割を行う。
【0021】
本発明の組成物において、前記ハイドロゲルは、創傷の治癒を助けるコラーゲン(Collagen)、ヒアルロン酸(Hyaluronic acid)、グリコサミノグリカン(Glycosaminoglycanes)、ファイブロネクチン(Fibronectin)またはこれらの混合物からなる群より選択された細胞間物質(ECM)をさらに含むことを特徴とする。前記細胞間物質は、本発明の組成物で細胞の付着能を増加させ、創傷治癒を促進させる役割を行う。
【0022】
本発明の組成物において、前記ハイドロゲルは、創傷の治癒を助けるカルボキシメチルセルロース(Carboxymethyl cellulose)、アルギン酸(Alginate)、キトサン(Chitosan)、 ポリカプロラクトン(Poly(e−caprolactone))、ポリ乳酸(Poly(lactic acid))、ポリグリコール酸(Poly(glycolic acid))、ハイドロキシアパタイト (Hydroxyapatite)、リン酸三カルシウム(Tricalcium phosphate)またはこれらの混合物で構成された群より選択された生体材料(Biomaterials)をさらに含むことを特徴とする。前記生体材料は、本発明の組成物でハイドロゲルの物性向上及び生体適合性を向上させる役割を行う。
【0023】
本発明の組成物において、前記ハイドロゲルは、細胞をさらに含むことを特徴とする。前記組成物に含まれた細胞は、人体の適用部位に伝達され、創傷治癒等に用いられる。前記細胞の例としては、皮膚角質細胞、繊維芽細胞、色素細胞、中胚葉幹細胞、間葉幹細胞、造血幹細胞、骨髄細胞、神経細胞、上皮細胞またはこれらの混合物等が挙げられる。
【0024】
本発明の組成物において、前記細胞伝達は、創傷治癒のためであることを特徴とする。本発明で、創傷治癒とは皮膚細胞の損傷による創傷を治療や緩和することを意味する。本発明の組成物によって伝達された細胞が創傷部位の損傷した細胞を代替または補充して創傷を治癒することになる。
【0025】
本発明の組成物は、ハイドロゲルの形態で製剤化され、創傷部位に直接塗布または注射器等によって投与できる。上記組成物は、細胞治療に一般的に用いられる薬剤学的担体と共に投与でき、このような担体として生理学的食塩水を例として挙げられる。
【0026】
本発明の組成物は、創傷治癒等のために治療学的に有効な量で投与する。用語「治療学的に有効な量(therapeutically effective amount)」は、医学的治療に適用できる合理的な恩恵/危険の割合で疾患を治療するのに十分な量を意味し、有効量は疾病の重症度、年齢、性別、投与時間、投与経路及び排出比率、治療期間、同時に用いられる薬物を含む要素及びその他医学分野でよく知られている要素に応じて決められる。上記要素を全て考慮して、副作用がなく最小限の量で最大の効果が得られる量を投与することが重要であり、当業者によって容易に決定でき、例えば、成人基準で1回1mgないし1000mgの本発明の組成物を投与することができる。細胞基準では、例えば、1回3×10ないし3×10の細胞/kgのMSCを投与することができる。
【0027】
本発明の実施例では、本発明の組成物が創傷部位に細胞及び/またはP物質を適切に伝達し、湿潤効果及び創傷の収縮(contraction)を防ぐ効果(図2乃至8)並びに細胞を保護する効果(図9)があることを証明した。また、本発明の組成物は、使用が簡単・便利であるという長所を有している。さらに、本発明の組成物において、非イオン界面活性剤にコラーゲンのような生体材料を混合すると、さらに大きなシナジーを起こし得るということは容易に考え出せるであろう。最も好ましくは、本発明のハイドロゲルの組成は、細胞及び/またはP物質、生理食塩水または細胞培養培地、非イオン界面活性剤、そして生体材料を混合して製造できるであろう。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳細に説明することにする。これらの実施例は、単に本発明を例示するためのものであるので、本発明の範囲がこれらの実施例によって制限されると解釈されはしない。
【0029】
実施例1
50μlの生理食塩水に12pmoleの物質P(Substance−P)及び100mgのプルロニック(Pluronic)F127(BASF社)を混合してハイドロゲルを製造する。Balb/cヌードマウス(オス、5週齢)の背中に直径8mmの創傷を作り、準備したハイドロゲルを適用する。対照群としては、生理食塩水を適用した。7日目にマウスの背中の創傷を肉眼で比較した。図2は、物質P(Substance−P)を含むハイドロゲル適用7日後の肉眼観察結果である。対照群(a)、実験群(b)の肉眼観察の結果、実験群の場合、対照群に比べて湿潤効果及び創傷の収縮抑制効果があり、創傷治癒の促進が分かる。
【0030】
また、それぞれ10mlの生理食塩水に2g、2.5g及び3gのPluronic F127を溶解して20%、25%及び30%のハイドロゲルを製造した。該ハイドロゲルをレオメータ(CVO,BOHLIN Instruments)を利用して温度(15〜30℃)による粘度変化を観察した。図1は、20%、25%及び30%の濃度でプルロニック(Pluronic) F127の温度(15〜30℃)による粘度変化を示した結果である。非イオン性界面活性剤の濃度に応じて、ハイドロゲルの特性が変化することが分かる。温度に応じて粘度を変化させ得る濃度が組織再生のために生体に注入する場合にさらに有利であるが、生体外部に塗布または付着する場合には、温度による粘度変化に関係ない。
【0031】
実施例2
50μlの中胚葉幹細胞(MSC:mesenchymal stem cells)培養培地(MSCGM)に1×10個の中胚葉幹細胞及び100mgのプルロニック(Pluronic)F127を混合してハイドロゲルを製造する。Balb/cヌードマウス(オス、5週齢)の背中に直径8mmの創傷を作り、準備したハイドロゲル50μlを適用する。対照群としては、生理食塩水を適用した。適用後6日目に再度同じ組成のハイドロゲルを適用し、初期適用の後14日目にマウスの背中の創傷を肉眼で比較し、組織学的観察を行う。図3は、中胚葉幹細胞を含むハイドロゲル適用後14日後の肉眼観察結果である。対照群(a)、実験群(b)。図4は、中胚葉幹細胞を含むハイドロゲル適用14日後の組織学的観察結果である。対照群(a)、実験群(b)。肉眼観察結果の実験群の場合、対照群に比べて湿潤効果及び創傷の収縮抑制効果があり、創傷治癒の促進が分かる。また、組織学的観察の結果、表皮層と真皮層の形成が実験群でさらによく行われたことが分かる。
【0032】
実施例3
50μlの皮膚細胞培養培地(DMEM)に5×10個の皮膚細胞(繊維芽細胞、角質細胞及び色素細胞)及び100mgのプルロニック(Pluronic)F127を混合してハイドロゲルを製造する。Balb/cヌードマウス(オス、5週齢)の背中に直径8mmの創傷を作り、準備したハイドロゲル50μlを適用する。7日目にマウスの背中の創傷を肉眼で比較し、組織学的観察を行う。図5は、皮膚細胞を含むハイドロゲル適用7日後の肉眼観察結果である。対照群(a)、実験群(b)。図6は、皮膚細胞を含むハイドロゲル適用7日後の組織学的観察結果である。対照群(a)、実験群(b)。肉眼観察結果の実験群の場合、対照群に比べて湿潤効果及び創傷の収縮抑制効果があり、創傷治癒の促進が分かる。また、組織学的観察の結果、表皮層と真皮層の形成が実験群でさらによく行われたことが分かる。
【0033】
実施例4
50μlの生理食塩水に25mlのIGF(Insuline like Growth factor)及び100mgのプルロニック(Pluronic)F127(BASF社)を混合してハイドロゲルを製造する。Balb/cヌードマウス(オス、5週齢)の背中に直径8mmの創傷を作り、準備したハイドロゲルを適用する。対照群としては、生理食塩水を適用した。7日目にマウスの背中の創傷を肉眼で比較した。図7は、IGFを含むハイドロゲル適用7日後の肉眼観察結果である。対照群(a)、実験群(b)。図8は、IGFを含むハイドロゲル適用7日後の組織学的観察結果である。対照群(a)、実験群(b)。肉眼観察結果の実験群の場合、対照群に比べて湿潤効果及び創傷の収縮抑制効果があり、創傷治癒の促進が分かる。また、組織学的観察の結果、表皮層と真皮層の形成が実験群でさらによく行われたことが分かる。
【0034】
実施例5
96well plateに2×10個の皮膚細胞(繊維芽細胞、角質細胞及び色素細胞)を接種し、37℃のインキュベータで16時間培養する。培地を除去し、それぞれのwell当りのハイドロゲルを濃度別で皮膚細胞の培養培地に希釈して入れ、陰性対照群として100μl2.5mMのEDTAを入れる。4℃で16時間反応させ、除去する。MTT溶液と細胞培養培地を1:9で混ぜて、37℃で4時間反応させ、PBSで洗浄した後、DMSOとエタノールを1:1で混ぜた溶液で20分間攪拌して540nmでOD値を測定する。図9は、ハイドロゲルの皮膚細胞における安定性の実験結果のグラフである。4℃での細胞安定性は、ハイドロゲルを添加することで、対照群(DMEM)より増加し、特に、20、25%添加時、対照群に比べて細胞安定性が約1.5倍増加した。
【産業上の利用可能性】
【0035】
以上説明したように、本発明のハイドロゲル状の組成物は、創傷部位に細胞及び/またはP物質を適切に伝達し、湿潤効果及び創傷の収縮(contraction)を防ぐ効果(図2乃至8)並びに細胞を保護する効果(図9)があり、使用が簡単・便利であるという長所を有している。従って、本発明の組成物を身体の一部の損傷時に塗布或いは注射することによって、組成物内の細胞が損傷部位に伝達されて、創傷を効果的に治癒することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】図1は、20%、25%及び30%の濃度でプルロニック(Pluronic) F127の温度(15〜30℃)による粘度変化を示す結果である。
【図2】図2は、物質P(Substance−P)を含むハイドロゲル適用7日後の肉眼観察結果であり、対照群(a)及び実験群(b)を示す。
【図3】図3は、中胚葉幹細胞を含むハイドロゲル適用14日後の肉眼観察結果であり、対照群(a)及び実験群(b)を示す。
【図4】図4は、中胚葉幹細胞を含むハイドロゲル適用14日後の組織学的観察結果であり、対照群(a)及び実験群(b)を示す。
【図5】図5は、皮膚細胞を含むハイドロゲル適用7日後の肉眼観察結果であり、対照群(a)及び実験群(b)を示す。
【図6】図6は、皮膚細胞を含むハイドロゲル適用7日後の組織学的観察結果であり、対照群(a)及び実験群(b)を示す。
【図7】図7は、IGFを含むハイドロゲル適用7日後の肉眼観察結果であり、対照群(a)及び実験群(b)を示す。
【図8】図8は、IGFを含むハイドロゲル適用7日後の組織学的観察結果であり、対照群(a)及び実験群(b)示す。
【図9】図9は、ハイドロゲルの皮膚細胞の安定性実験結果のグラフである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水性媒質に非イオン性界面活性剤が分散されてなるハイドロゲル状を有する細胞伝達(delivery)用ビヒクル組成物。
【請求項2】
前記水性媒質は、生理食塩水、リン酸緩衝溶液(PBS)、及び細胞培養培地からなる群より選択されたことを特徴とする請求項1に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。
【請求項3】
前記非イオン性界面活性剤は、脂肪酸ポリエチレングリコール縮合物、脂肪酸アマイドポリエチレングリコール縮合物、脂肪族アルコールポリエチレングリコール縮合物、脂肪族アミンポリエチレングリコール縮合物、脂肪族メルカプタンポリエチレングリコール縮合物、アルキルフェノールポリエチレングリコール縮合物及びポリプロピレングリコールポリエチレングリコール縮合物またはこれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする請求項1に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。
【請求項4】
前記非イオン性界面活性剤は、ポリプロピレングリコールポリエチレングリコール縮合物であるポロキサマー(poloxamer)であることを特徴とする請求項3に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。
【請求項5】
前記非イオン性界面活性剤は、水性媒質に対して15〜50%の重量比で混合されて分散されることを特徴とする請求項1に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。
【請求項6】
前記ハイドロゲルは、創傷治癒を助けるIGF、bFGF、EGF、及びGMCSFからなる群より選択された成長因子または物質-P(Substance−P)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。
【請求項7】
前記ハイドロゲルは、創傷治癒を助けるコラーゲン(Collagen)、ヒアルロン酸(Hyaluronic acid)、グリコサミノグリカン(Glycosaminoglycanes)、ファイブロネクチン(Fibronectin)またはこれらの混合物からなる群より選択された細胞間物質(ECM)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。
【請求項8】
前記ハイドロゲルは、創傷治癒を助けるカルボキシメチルセルロース(Carboxymethyl cellulose)、アルギン酸(Alginate)、キトサン(Chitosan)、 ポリカプロラクトン(Poly(e−caprolactone))、ポリ乳酸(Poly(lactic acid))、ポリグリコール酸(Poly(glycolic acid))、ハイドロキシアパタイト (Hydroxyapatite)、リン酸三カルシウム(Tricalcium phosphate)またはこれらの混合物で構成された群より選択された生体材料(Biomaterials)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。
【請求項9】
前記ハイドロゲルは、細胞をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。
【請求項10】
前記細胞は、皮膚角質細胞、繊維芽細胞、色素細胞、中胚葉幹細胞、間葉幹細胞、造血幹細胞、骨髄細胞、神経細胞、上皮細胞またはこれらの混合物からなる群より選択されたことを特徴とする請求項1に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。
【請求項11】
前記細胞伝達は、創傷治癒のためであることを特徴とする請求項1に記載の細胞伝達用ビヒクル組成物。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公表番号】特表2012−507510(P2012−507510A)
【公表日】平成24年3月29日(2012.3.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−534402(P2011−534402)
【出願日】平成21年11月3日(2009.11.3)
【国際出願番号】PCT/KR2009/006425
【国際公開番号】WO2010/062059
【国際公開日】平成22年6月3日(2010.6.3)
【出願人】(511109364)株式会社モダン・セル・アンド・ティシュー・テクノロジーズ (1)
【氏名又は名称原語表記】MODERN CELL & TISSUE TECHNOLOGIES INC.
【Fターム(参考)】