액적 기반 미세유체 시스템을 이용한 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법
Method of tumor spheroids for testing drug responsibility by droplet-based microfluidic system
특허 요약
본 발명은 액적 기반 미세유체 시스템(droplet-based microfluidic system)을 이용하여 약물 반응성을 검사하기에 적합한 종양 스페로이드 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것으로, 상기 액적 기반 미세유체 시스템(droplet-based microfluidic system)으로 제조한 종양 스페로이드는 특정 직경을 갖고 있기 때문에 괴사 코어의 형성이 적으며, 형태학적으로, 매끈한 표면과 완전한 구체에 가까운 형태를 띄고 있어 물리적인 제약에 영향을 주지 않으므로 약물 검사에 적합하며, 본 발명에 따라 제조된 종양 스페로이드는 3일 내지 4일 동안 배양됨에 따라 스페로이드의 성장 과정 중 직경이 감소되는 압축 단계가 끝나고 성장 단계에 진입하기 때문에, 스페로이드의 직경으로 약물의 효과를 평가하는 약물 검사에 더 신뢰성 높은 결과를 제공한다.
청구항
번호청구항
1

종양 세포를 포함하는 배양액을 액적에 주입하는 단계;상기 액적을 배양하여 미성숙 종양 스페로이드를 제작하는 단계;상기 미성숙 종양 스페로이드의 형태학적 특징을 분석하는 단계; 및상기 액적을 파쇄하여 상기 미성숙 종양 스페로이드를 회수하고, 성장 단계 까지 배양하여 성숙 종양 스페로이드를 수득하는 단계를 포함하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

2

제1항에 있어서, 상기 액적의 외부는 유상 물질(oil phase)로 형성되고, 내부는 종양 세포를 포함하는 배양액인 수상 물질(aqueous phase)로 이루어진 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

3

제2항에 있어서, 상기 유상 물질은 플루오로카본(fluorocarbon) 오일을 포함하는 메톡시 노나플루오로 부탄(methoxy-nonafluorobutane) 용액인 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

4

제2항에 있어서, 상기 수상 물질은 10% FBS(Fetal Bovine Serum) 및 1% 페니실린/스트렙토마이신(penicillin/streptomycin)을 함유한 고 포도당 DMEM(Dulbecco’s Modified Eagle Medium) 배지에 종양 세포를 2 X 106 cells/ml 내지 3 X 106 cells/ml 농도로 포함한 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

5

제1항에 있어서, 상기 액적의 직경은 0.5 mm 내지 1.4 mm인 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

6

제1항에 있어서, 상기 액적을 37℃, 5% CO2 조건에서 24시간 내지 72 시간 동안 배양하여 미성숙 종양 스페로이드를 제작하는 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 스페로이드의 제조 방법.

7

제1항에 있어서, 상기 미성숙 종양 스페로이드의 직경은 100 μm 내지 350 μm인 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

8

제1항에 있어서, 상기 미성숙 종양 스페로이드의 형태학적 특징은 AnaSP(Analysis of SPheroids)(https://sourceforge.net/projects/anasp/)를 통해 추출된 둘레(Perimeter), 면적(Area), 볼록 둘레(ConvexPerimeter), 볼록 면적(ConvexArea), 및 동등 직경(EquivalentDiameter)으로 산출된 원형도(Circularity), 볼록성(Convexity), 압축성(Compactness), 견고성(Solidity) 및 구형도(Sphericity)를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

9

제8항에 있어서, 상기 원형도(Circularity)는 하기 수학식 2로 산출되고, 상기 볼록성(Convexity)은 하기 수학식 3으로 산출되고, 상기 압축성(Compactness)은 하기 수학식 4로 산출되고, 상기 견고성(Solidity)은 하기 수학식 5로 산출되고, 상기 구형도(Sphericity)는 하기 수학식 6으로 산출되는 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.[수학식 2][수학식 3][수학식 4][수학식 5][수학식 6]

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제9항에 있어서, 상기 미성숙 종양 스페로이드는 상기 원형도(Circularity)가 0.8 이상 내지 1.0 이하이고, 상기 볼록성(Convexity)이 0.6 이상 내지 1.0 이하이고, 상기 압축성(Compactness)이 0.8 이상 내지 1.0 이하이고, 상기 견고성(Solidity)이 0.8 이상 내지 1.0 이하이고, 상기 구형도(Sphericity)가 0.7 이상 내지 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

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제1항에 있어서, 상기 미성숙 종양 스페로이드를 37℃, 5% CO2 조건에서 3일 내지 4일 동안 성장 단계 까지 배양하여 성숙 종양 스페로이드를 수득하는 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

12

제1항에 있어서, 상기 성숙 종양 스페로이드의 직경은 100 μm 내지 350 μm인 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드의 제조 방법.

13

제1항 내지 제12항의 방법으로 제조된 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드.

14

종양 스페로이드를 이용한 항암제 스크리닝 방법으로,제1항 내지 제12항의 방법으로 제조된 약물 반응성을 위한 종양 스페로이드에 시험 약물을 처리하는 단계; 및상기 종양 스페로이드의 직경 변화 및 세포 생존율을 측정하여 항암 효과를 판단하는 단계;를 포함하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드를 이용한 항암제 스크리닝 방법.

15

제14항에 있어서, 상기 세포 생존율은 XTT 분석, DAPI-PI 염색, Live/Dead염색법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 측정하는 것을 특징으로 하는 약물 반응성 검사용 종양 스페로이드를 이용한 항암제 스크리닝 방법.