심혈관 증상의 치료에 지방조직-유래의 세포를 사용하는방법 document_id A220623054983

1. 기술 분야 본 발명은 일반적으로 지방조직으로부터 유래된 재생성 세포에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 지방-유래의 재생성 세포 (예, 지방 유래의 줄기 세포 및 선조 세포), 지방-유래의 재생성 세포를 사용하는 방법, 지방-유래의 재생성 세포를 함유하는 조성물, 및 지방-유래의 재생성 세포를 제조하고 사용하는 시스템에 관한 것인데, 이들은 심혈관 질환 및 장애의 치료에 사용된다. 2. 관련 기술의 설명 심혈관 질환 및 장애는 모든 산업 국가에서 사망 및 신체 장애의 주된 요인이다. 미국 한 국가에서만, 심혈관 질환은 치사율의 약 40％를 차지하고 5800만 미국인에 영향을 준다 (American-Heart-Association, 2002). 심혈관 질환을 특히 파멸적으로 만드는 가장 주된 인자 중의 하나는 손상 후 심장이 자신을 복구하는 능력을 갖지 못한다는데 있다. 심장 근육 세포, 즉, 심근세포는 손상 부위에서 분열 및 재생될 수 없어, 상해 및 질환에 기인한 심장 세포 손실은 대부분 비가역적이다 (Abbate et al., 2002; Remme, 2000). 이용가능한 치료법 형태 중에서, 인간 대 인간 심장 이식은 중증 심혈관 질환 및 장애의 치료에 가장 효과적인 것이었다. 사실, 심장 이식 수용자의 평균 1년 및 5년 생존율은 현재 70 ％가 넘는다. 그러나, 불행히도 이식은 다수의 원인, 즉 적당한 공여자의 부족, 과정의 비용 및 이식편의 높은 거부 가능성 및 합병증, 예를 들면 감염, 신부전 및 면역억제 관련 암으로 인해 매우 제한된 치료 형태이다 (American-Heart-Association, 2002). 이식 치료법의 별법은 손상된 심장 근육 세포의 복구 및 재생을 위한 재생 의학의 사용이다. 임상적으로 표적화된 방식의 재생 의학은 줄기 세포 (즉, 체내의 비특정 마스터 세포)가 무한정으로 자신을 복원하고 성숙한 특정 세포로 발생하는 능력을 이용한다. 줄기 세포는 발생의 초기 단계에서 배아에서, 태아 조직에서 및 일부 성체 기관 및 조직에서 발견된다 (Pera et al., 2000). 배아 줄기 세포 (이하 "ESC")는 전부는 아니지만 상당수의 체내 세포 및 조직형이 되는 것으로 알려졌다. ESC는 개인의 모든 유전자 정보를 포함하고 있을 뿐만 아니라, 체내의 200+ 세포 및 조직 중 어느 것이라도 될 수 있는 발생 능력을 포함한다. 따라서, 상기 세포는 재생 의학에 대한 커다란 잠재력을 가진다. 예를 들면, ESC는 특정 조직, 예를 들면 심장, 폐 또는 신장으로 성장할 수 있는데, 이는 다시 손상된 기관 및 질환을 가진 기관의 복구에 사용될 수 있다 (Assady et al., 2001; Jacobson et al., 2001; Odorico et al., 2001). 그러나, ESC 유래 조직은 임상적 제한이 있다. ESC는 또다른 개인, 즉 배아에서 필수적으로 유래되기 때문에, 수용자 면역계가 신규한 생물적 물질을 거부할 위험이 있다. 상기 거부를 예방할 면역억제 약물이 이용가능하지만, 상기 약물은 또한 바람직한 면역 반응, 예를 들면 박테리아 감염 및 바이러스에 대한 반응을 차단하는 것으로도 공지되어 있다. 더욱이, ESC의 공급원, 즉 배아에 대한 윤리적 논쟁은 잘 기록되어 있고 가까운 장래에 추가적이고 아마도 극복하기 어려운 걸림돌이 될 것이다. 성체 줄기 세포 (이하 "ASC"로도 지칭)는 ESC 사용의 별법을 제시한다. ASC는 많은 비배아 조직에 비활성적으로 존재하는데, 아마 상해된 조직을 치유할 수 있도록 외상 또는 기타 파괴적 질환 경과에 반응하기 위해 대기하고 있는 것이다 (Arvidsson et al., 2002; Bonner-Weir and Sharma, 2002; Clarke and Frisen, 2001; Crosby and Strain, 2001; Jiang et al., 2002a). 주목할 만하게, 현출되는 과학적 증거는 각 개인이 전부는 아니지만 많은 유형의 세포 및 조직이 되는 능력을 ESC와 공유할 수 있는 ASC의 풀(pool)을 보유함을 보여준다 (Young et al., 2001; Jiang et al., 2002a; Jiang et al., 2002b; Schwartz et a1. 2002). 따라서, ESC와 유사하게 ASC는 재생 의학의 임상적 응용에 커다란 잠재력이 있다. ASC 집단은 하나 이상의 골수, 피부, 근육, 간 및 뇌에 존재하는 것으로 제시되었다 (Jiang et al., 2002b; Alison, 1998; Crosby and Strain, 2001). 그러나, 상기 조직내 ASC의 빈도는 낮다. 예를 들면, 골수내 중배엽 줄기 세포 빈도는 100,000개 유핵 세포 중 하나 내지 1,000,000개 유핵 세포 중 하나로 측정된다 (D'Ippolito et al., 1999; Banfi et al., 2001; Falla et al., 1993). 유사하게, 피부로부터의 ASC의 추출은 수주 동안의 복잡한 일련의 세포 배양 단계를 포함하고 (Toma et al., 2001) 골근육-유래 ASC의 임상적 적용은 2 내지 3주 배양 상을 필요로 한다 (Hagege et al., 2003). 따라서, 상기 조직으로부터의 ASC의 임의의 제시된 임상 적용은 증가된 세포 수, 순도, 및 세포 정제 및 세포 배양 과정에 의한 성숙도를 요구한다. 세포 배양 단계는 증가된 세포 수, 순도 및 성숙도를 제공할 수 있지만, 비용도 또한 증가시킨다. 이 비용에는 세포 노화에 따른 세포 기능 손실, 잠재적으로 유용한 비줄기 세포 집단의 손실, 환자에게 세포의 잠재적 적용의 지연, 증가된 금전적 비용 및 배양 중 주위 미생물에 의한 세포 오염의 증가된 위험 등의 기술적 난점이 하나 이상 포함될 수 있다. 골수 유래 ASC의 치료 효과를 검사하는 최근의 연구는 세포 배양과 관련된 문제점을 우회하기 위해 전체 골수를 필수적으로 사용했다 (Horwitz et al., 2001; Orlic et al., 2001; Stamm et al., 2003; Strauer et al., 2002). 그러나, 임상적 이점은 차선적이고, 성과는 거의 확실히 골수로부터 내재적으로 입수가능한 제한적인 ASC 용량 및 순도와 관련된다. 최근, 지방조직은 ASC의 공급원인 것으로 제시되었다 (Zuk et al., 2001; Zuk et al., 2002). 골수, 피부, 근육, 간 및 뇌와 달리, 지방조직은 상대적으로 다량으로 채취하기가 비교적 용이하다 (Commons et al., 2001; Katz et al., 2001b). 더욱이, 지방 유래 ASC는 시험관내에서 뼈, 지방, 연골 및 근육을 비롯한 다수의 조직을 생성하는 능력을 가진 것으로 보여졌다 (Ashjian et al., 2003; Mizuno et al., 2002; Zuk et al., 2001; Zuk et al., 2002). 따라서, 지방조직은 재생 의학에 사용하기 위한 최적의 ASC 공급원을 제시한다. 그러나, 지방 유래 ASC를 채취하는 적절한 방법은 선행기술에 없다. 기존 방법은 다수의 단점을 가진다. 예를 들면, 기존 방법은 지방조직을 제거하기 위한 흡출 장치를 최적으로 수용할 수 있는 능력이 부재하다. 기존 방법은 또한 조직 상의 처리를 통해 지방조직 상 채취의 부분적 또는 완전 자동화가 부재하다(Katz et al., 2001a). 기존 방법은 또한 100ml의 지방조직보다 큰 부피 용적이 부재하다. 기존 방법은 또한 지방조직 상 채취로부터 조직 상의 처리까지 부분 또는 완전 밀폐 시스템이 부재하다. 마지막으로, 기존 방법은 한 시료로부터의 물질이 다른 시료를 상호 오염시키는 부수적인 위험을 완화시키는 성분의 취급성이 부재하다. 요약하면, 지방조직의 ASC를 채취하기 위한 선행기술 방법은 상기 피부, 간 및 뇌의 ASC 채취와 관련된 기술적 난점을 극복하지 못한다. 따라서, ASC의 커다란 치료 잠재력을 고려하여, 증가된 수율, 농도 및/또는 순도를 갖는 ASC의 집단을 신속하고 신뢰성있게 제조할 수 있고, 그에 따라 세포의 추출후 조작의 필요성을 감소시키거나 제거할 수 있는 지방조직의 ASC 채취 장치, 시스템 또는 방법에 대한 업계의 절박한 요구가 있다. 이상적으로, 상기 장치, 시스템 또는 방법은 수용자에게 직접 제공하기에 적합한 방식으로 ASC를 수득할 것이다. 상기 장치, 시스템 또는 방법과 함께 심혈관 질환 및 장애의 치료용 지방 유래 ASC를 사용한 방법 및 조성물의 이용은 상기 장애의 치료를 혁신시킬 것이다. 심혈관 질환의 보편 및 현재 치료 선택의 부족을 고려하면, 상기 치료는 절박하게 필요하다. 003c#발명의 요약003e# 본 발명은 심혈관 증상, 질환 및 장애의 치료에 사용될 수 있는 재생성 세포, 예를 들어 성체 줄기 및 선포 세포에 관한 것이다. 또한 본 발명은 조직, 예를 들어 지방조직으로부터 재생성 세포를 분리 및 농축하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 심혈관 관련 치료 용도를 위한 재생성 세포의 조성물에 관한 것이다. 따라서, 일반적인 실시양태에서, 본 발명은 치료적 심혈관 관련 이점을 촉진시키거나, 발생시키거나 또는 지지하는데 필요한 첨가제와 함께 수용자에게 직접 배치되는, 조직으로부터 유래된 재생성 세포를 사용하기 위한 조성물, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 재생성 세포를 사용해서, 예를 들어 새로운 혈관 형성을 자극하는 성장 인자를 합성 및 분비하는 능력, 세포 생존, 증식 및/또는 다른 세포의 손상 반응의 변화를 자극하는 성장 인자를 합성 및 분비하는 능력, 새로운 혈관 형성에 직접 참여하는 세포로의 증식 및/또는 분화 능력, 손상된 심근을 이식시키고 반흔 형성 (콜라겐 침착, 콜라겐 분해 및 가교결합)을 변화시키는 능력, 심근세포 또는 심근 수축성에 기여할 수 있는 심근세포-유사 근육 세포로의 증식 및 분화 능력, 심근 세포로의 증식 및 분화 능력, 관류를 개선하고 손상된 심근을 재생시키는 능력, 및 심근 경색 후의 비대증 진행 (리모델링)을 방지하는 능력을 기초로 하는 심혈관 증상, 질환 및 장애를 치료할 수 있다. 심장 환자에게 투여되는 재생성 세포는 예를 들어 줄기 세포, 선조 세포 또는 이들의 조합물로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 다회 투여량 투여 및/또는 유형의 재생성 세포의 투여는 치료 이점을 유도하는 데 사용될 수 있다. 또한, 하나 이상의 성장 인자와 같은 첨가제를 재생성 세포와 함께 투여할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 재생성 세포는 혈관형성, 동맥형성 및/또는 심장성 특정 성장 인자 단독과 함께 또는 상기 인자와 다른 첨가제와의 조합과 함께 투여된다. 재생성 세포는 하나 이상의 면역억제 약물과 함께 투여될 수도 있다. 재생성 세포의 투여 경로는 당업계에 공지되어 있으며, 세포를 의도된 이점 부위에 직접 투여하는 것을 포함한다. 이는 심장의 외부 표면 (심외막)을 통한 심근으로의 직접 주사, 적합한 캐뉼라의 삽입을 통한 내부 표면 (심내막)을 통한 심근으로의 직접 주사에 의해, 동맥 또는 정맥 주입 (역행(retrograde) 흐름 메카니즘 포함)에 의해 또는 본원에 개시되거나 당업계에 공지되어 있는 다른 수단, 예를 들면 심장막 주사에 의해 달성될 수 있다. 당업계의 통상의 기술자에게 공지된 투여 경로로는 정맥내, 관상동맥내, 심내막, 심외막, 심실내, 역행 관상동맥동 또는 정맥내를 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 환자로의 투여에 앞서, 재생성 세포를 세포 배양으로 성장시켜, 예를 들어 심장 표현형으로 분화를 촉진시킬 수 있다. 환자로의 투여에 앞서 세포는 개질된 재생성 세포에서 하나 이상의 유전자, 예를 들어 심장 유전자의 발현이 변경되도록 유전자 전달에 의해 개질시킬 수도 있다. 또한 본 발명은 대상체로 재주입하기에 적합한 주어진 조직으로부터 재생성 세포, 예를 들어 줄기 및 선조 세포를 분리 및 농축할 수 있는 고도로 다용도인 시스템 및 방법에 관한 것이다. 바람직한 실시양태에서, 시스템은 자동화된다. 본 발명의 시스템은 일반적으로 수집 챔버, 처리 챔버, 폐기 챔버, 배출 챔버 및 샘플 챔버 중 하나 이상을 포함한다. 상기 다양한 챔버들은 생물학적 물질을 함유하는 유체들이 하나의 챔버에서 다른 챔버로, 무균상태의 폐쇄된 유체/조직 경로를 통해서 이동할 수 있도록 하나 이상의 도관을 통하여 서로 연결된다. 몇몇 실시양태에서, 폐기 챔버, 배출 챔버 및 샘플 챔버는 선택사항이다. 한 실시양태에서, 처리를 통한 조직 추출에서 장치의 수용자로의 배치까지의 전체 절차는 모두 동일 설비에서 수행되며, 실제로는 절차를 수행하는 환자의 동일한 공간 내에서조차 수행된다. 따라서, 한 실시양태에서, 환자의 심혈관 관련 장애를 치료하는 방법은 a) 조직 제거 시스템을 제공하는 단계; b) 조직 제거 시스템을 사용해서 재생성 세포 농축물을 갖는 지방조직을 환자로부터 제거하는 단계; c) 지방조직의 적어도 일부를 처리해서 지방조직의 재생성 세포 농축물이 아닌 재생성 세포 농축물을 얻은 다음 처리하는 단계; 및 d) 환자에게 투여하기에 앞서 조직 제거 시스템으로부터 재생성 세포를 제거하지 않고 환자에게 재생성 세포를 투여하는 단계를 포함한다. 본원에 기재된 임의의 특징 또는 특징들의 조합은 본 발명의 범위 내에 포함되는데, 단 이러한 임의의 조합에 포함되는 특징들은 정황, 본원 명세서, 및 당업계의 숙련인의 지식으로부터 자명하기 때문에 상호 불일치하지 않는다. 본 발명의 추가의 이점 및 측면은 이하의 상세한 설명으로부터 분명해진다.