골 기질 모사체를 포함하는 골 조직 칩 및 이의 제조 방법
Bone tissue chip compromising bone matrix mimetics and method of preparation thereof
특허 요약
본 발명은 시험관 내(in vitro)에서 골 질환을 연구하기 위해 골 기질 모사체 및 모세혈관 모사체를 포함하는 골 조직 칩(Bone tissue chip) 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 골 기질 모사체는 시험관 내(in vitro)에서 건강한 골 기질의 미세환경과 골 질환의 미세환경을 구현할 수 있고, 상기 골 기질 모사체를 포함하는 골 조직 칩(Bone tissue chip)은 골 미세환경이 형성되는 제1채널부와 모세혈관과 유사한 환경이 형성되는 제2채널부가 단일세포막으로 포장된 미세공을 통해 연통하므로, 생체 내 골 기질과 주변 모세혈관 사이의 상호작용을 칩 상에서 수평적으로 구현할 수 있어, 골밀도에 따른 암 전이와 같은 특수한 골질환에 대한 치료제를 개발하는 데 활용될 수 있는 골 조직 칩(Bone tissue chip)으로 제공된다.
청구항
번호청구항
1

골세포가 배양되는 제1채널부; 및상기 제1채널부와 동일한 방향으로 나란히 배치되어 혈관내피세포가 배양되는 제2채널부;를 포함하고,상기 제1채널부의 일측면과 상기 제2채널부의 일측면은 일 이상의 미세공을 통해 연통하는 골 조직 칩.

2

제1항에 있어서, 상기 미세공은 100 μm 내지 200 μm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 골 조직 칩.

3

제1항의 골 조직 칩 상에서 골 기질 모사체의 제조 방법으로,(1) 제1배양액, 골세포(Osteocyte), 트롬빈(thrombin) 용액, 및 피브리노겐(fibrinogen) 용액을 포함하고, 조골세포(Osteoblast) 및 파골세포(Osteoclast) 중 어느 하나 이상을 포함하는 피브린 젤을 제조하는 단계;(2) 상기 피브린 젤을 상기 제1채널부에 주입하고 배양하여 골세포(Osteocyte)의 교차 결합을 유도하는 단계;(3) 피브로넥틴(fibronectin) 용액을 상기 제2채널부에 주입하여 상기 제2채널부의 벽면을 상기 피브로넥틴(fibronectin)으로 코팅하는 단계; 및(4) 상기 제2채널부에 제2배양액에서 배양된 혈관내피세포를 주입하고 배양하여 상기 미세공을 덮는 상기 혈관내피세포의 단일세포막을 형성하는 단계;를 포함하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

4

제3항에 있어서, 상기 골세포(Osteocyte)는 상기 조골세포(Osteoblast)에서 유래된 스페로이드(Spheroid)에서 분화된 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

5

제3항에 있어서, 상기 파골세포(Osteoclast)는 면역세포에서 분화된 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

6

제5항에 있어서, 상기 면역세포는 단핵구 또는 대식세포인 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

7

제3항에 있어서, 상기 제1배양액은 α-MEM(Minimum Essential Medium)인 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

8

제3항에 있어서, 상기 피브린 젤은 상기 골세포(Osteocyte)를 1.25 × 107 cell/mL 내지 2.5 × 107 cell/mL 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

9

제3항에 있어서, 상기 피브린 젤은 조골세포(Osteoblast)를 1.25 × 106 cell/mL 내지 5 × 106 cell/mL 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

10

제3항에 있어서, 제2배양액은 EBM-2(Endothelial Basal Medium-2)인 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

11

제3항에 있어서, 상기 골 기질 모사체는 골 질환을 모사한 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

12

제11항에 있어서, 상기 골 질환은 골감소증(Osteopenia), 골다공증(Osteoporosis) 또는 뼈전이암(bone metastatic cancer)인 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

13

제12항에 있어서, 상기 골 질환이 골감소증(Osteopenia)인 경우,상기 (1) 단계에서 상기 피브린 젤은 상기 조골세포(Osteoblast)를 1.25 × 106 cell/mL 내지 2.5 × 106 cell/mL 농도로 포함하고, 상기 파골세포(Osteoclast)를 1.25 × 106 cell/mL 내지 2.5 × 106 cell/mL 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

14

제12항에 있어서, 상기 골 질환이 골다공증(Osteoporosis)인 경우,상기 (1) 단계에서 상기 피브린 젤은 상기 파골세포(Osteoclast)를 1.25 × 106 cell/mL 내지 5.0 × 106 cell/mL 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

15

제12항에 있어서, 상기 골 질환이 뼈전이암(bone metastatic cancer)인 경우, 상기 (5) 단계 이후에, (6) 상기 제2채널부에 제3배양액에서 배양된 암세포를 1.0 μL/min 내지 2.0 μL/min 유속으로 주입하는 단계; 및(7) 상기 미세공을 덮는 상기 혈관내피세포의 단일세포막에 상기 암세포가 부착되면, 상기 제2채널부에 상기 제1배양액, 상기 제2배양액 및 상기 제3배양액을 포함하는 혼합 배양액을 공급하여 공배양하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

16

제3항에 있어서, 상기 혈관내피세포는 인간 제대 정맥 내피세포(Human umbilical vein endothelial cells; HUVEC)인 것을 특징으로 하는 골 기질 모사체의 제조 방법.

17

제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 골 기질 모사체.