KR20210117985A - Follicle cell spheroid formed on substrate and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드는 대규모 모유두 스페로이드 상에 외모근초 세포 또는 각질세포의 응집을 효과적으로 제어할 수 있다.
특히, 상기 기판 상에 일정 간격 이격된 부착 패턴, 특히 유도선의 두께가 얇은 방사형 부착 패턴 어레이를 형성함으로써, 상기 모낭 세포 스페로이드는 상기 부착 패턴 어레이의 개별 부착 패턴 내 중심부에 집중하여 위치할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 모낭 세포 스페로이드 간의 일정 간격을 유지할 수 있다.The present invention relates to a hair follicle cell spheroid formed on a substrate and a method for preparing the same.
The hair follicle cell spheroids formed on the substrate according to the present invention can effectively control the aggregation of superficial root sheath cells or keratinocytes on large-scale dermal papilla spheroids.
In particular, by forming an adhesion pattern spaced apart at regular intervals on the substrate, in particular, a radial adhesion pattern array with a thin guide line, the hair follicle cell spheroids can be centrally located in the individual adhesion patterns of the adhesion pattern array. In addition, it is possible to maintain a certain interval between the hair follicle cell spheroids.
Description
본 발명은 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hair follicle cell spheroid formed on a substrate and a method for preparing the same.
모유두 세포는 모낭의 기저부에 존재하는 세포로, 모낭을 구성하는 세포들에게 산소와 영양을 공급하여 모발의 성장과 모낭 주기 조절을 담당한다. 따라서 모유두 세포의 증식이 촉진되면 모발이 건강해지고 모발 성장이 촉진되며 탈모를 막을 수 있다. 모발의 성장은 모유두(dermal papilla)를 둘러싸고 있는 상피 세포(epithelial cell)가 분열하여 모간(hair shaft)을 만들면서 진행되기 때문에 모유두세포는 상피세포의 분열을 조절하는 중요한 역할을 한다. 또한, 남성형 탈모증에서 남성호르몬이 모낭에 작용하는 부위 역시 모유두로서 모유두 세포는 발모에 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다.The dermal papilla cells exist at the base of the hair follicle and are responsible for hair growth and hair follicle cycle regulation by supplying oxygen and nutrients to the cells constituting the hair follicle. Therefore, when the proliferation of dermal papilla cells is promoted, hair becomes healthy, hair growth is promoted, and hair loss can be prevented. Because hair growth proceeds as the epithelial cells surrounding the dermal papilla divide to form a hair shaft, the dermal papilla cells play an important role in regulating the division of epithelial cells. In addition, in androgenetic alopecia, the site where male hormones act on hair follicles is also the dermal papilla, and dermal papilla cells play a very important role in hair growth.
탈모 치료를 위해, 이러한 모유두 세포를 이용하여 모유두 스페로이드를 형성한 후, 그 위에 모낭의 외모근초에 존재하는 외모근초 세포를 응집시킨 다음, 이를 개별적으로 이식하는 시술이 이루어지고 있는 실정이다. 그러나, 대규모 모유두 스페로이드를 균일하게 형성하고, 그 위에 외모근초 세포의 응집을 제어하는데 어려움이 있어 왔는바, 이를 해결하기 위한 연구가 필요한 실정이다. 더욱이, 개별적인 이식에 시간 및 노력이 많이 필요하므로, 이를 절감하기 위한 연구 역시 필요한 실정이다.For the treatment of hair loss, after forming a dermal papilla spheroid using these dermal papilla cells, aggregating the outer root sheath cells present in the outer root sheath of the hair follicle thereon, and then individually transplanting it is being performed. However, there have been difficulties in uniformly forming large-scale dermal papilla spheroids and controlling the aggregation of superficial root sheath cells thereon, and research is needed to solve this problem. Moreover, since a lot of time and effort are required for individual transplantation, research to reduce this is also required.
본 발명은 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 일정 간격 이격된 부착 패턴 어레이; 상기 부착 패턴 어레이 상에 형성된 모유두 스페로이드; 및 상기 모유두 스페로이드 상에 응집되어 형성된 외모근초 세포 또는 각질세포를 포함하는 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드 등을 제공하고자 한다. The present invention is a substrate; an array of attachment patterns formed on the substrate and spaced apart from each other; dermal papilla spheroids formed on the attachment pattern array; and hair follicle cell spheroids formed on a substrate including superficial root sheath cells or keratinocytes formed by aggregation on the dermal papilla spheroids.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 기판; 및 상기 기판 상에 형성되고, 일정 간격 이격된 부착 패턴 어레이; 상기 부착 패턴 어레이 상에 형성된 모유두 스페로이드; 및 상기 모유두 스페로이드 상에 응집되어 형성된 외모근초 세포 또는 각질세포를 포함하는 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드를 제공한다. The present invention is a substrate; and an array of attachment patterns formed on the substrate and spaced apart from each other; dermal papilla spheroids formed on the attachment pattern array; And it provides a hair follicle cell spheroid formed on a substrate comprising the outer root sheath cells or keratinocytes formed by aggregation on the dermal papilla spheroids.
상기 외모근초 세포 또는 각질세포는 상기 모유두 스페로이드 표면에 전체적으로 또는 부분적으로 응집되어 형성될 수 있다. The outer root sheath cells or keratinocytes may be formed by aggregation in whole or in part on the surface of the dermal papilla spheroid.
상기 부착 패턴 어레이의 개별 부착 패턴은 중심부 및 주변부로 구분되고, 상기 중심부는 상기 주변부에 비해 단위면적당 부착력이 높을 수 있다. The individual attachment patterns of the attachment pattern array may be divided into a central portion and a peripheral portion, and the central portion may have a higher adhesive force per unit area than the peripheral portion.
상기 단위면적당 부착력은 부착 패턴 밀도 또는 부착 패턴 재질에 의해 조절될 수 있다. The adhesive force per unit area may be controlled by the density of the attachment pattern or the material of the attachment pattern.
상기 중심부 및 주변부는 적어도 하나 이상의 유도선에 의해 연결될 수 있다.The central portion and the peripheral portion may be connected by at least one guide line.
상기 유도선의 길이는 100 ㎛ 내지 500 ㎛이고, 상기 유도선의 두께는 1 ㎛ 내지 20 ㎛이며, 상기 유도선의 수는 20개 내지 100개 일 수 있다.The guide line may have a length of 100 μm to 500 μm, a thickness of the guide line may be 1 μm to 20 μm, and the number of guide lines may be 20 to 100.
상기 모유두 스페로이드의 평균 직경은 100 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다.The average diameter of the dermal papilla spheroids may be 100 μm to 500 μm.
본 발명의 일 구현예로, (a) 기판 상에 일정 간격 이격된 부착 패턴 어레이를 형성하는 단계; (b) 상기 부착 패턴 어레이 상에 모유두 세포를 시딩(seeding) 및 배양하여 모유두 스페로이드를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 모유두 스페로이드가 형성된 기판 상에 외모근초 세포 또는 각질세포를 시딩 및 배양하여 응집시키는 단계를 포함하는 기판 상에 모낭 세포 스페로이드의 형성방법을 제공한다. In one embodiment of the present invention, (a) forming an array of attachment patterns spaced apart from each other on a substrate; (b) seeding and culturing dermal papilla cells on the adhesion pattern array to form dermal papilla spheroids; and (c) seeding and culturing superficial root sheath cells or keratinocytes on the substrate on which the dermal papilla spheroids are formed to aggregate them.
상기 (a) 단계에서 모유두 세포 및 상기 (b) 단계에서 외모근초 세포 또는 각질세포의 수의 비는 5:1 내지 1:5일 수 있다.The ratio of the number of dermal papilla cells in step (a) and the superficial root sheath cells or keratinocytes in step (b) may be 5:1 to 1:5.
본 발명에 따른 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드는 대규모 모유두 스페로이드 상에 외모근초 세포 또는 각질세포의 응집을 효과적으로 제어할 수 있다. The hair follicle cell spheroids formed on the substrate according to the present invention can effectively control the aggregation of superficial root sheath cells or keratinocytes on large-scale dermal papilla spheroids.
특히, 상기 기판 상에 일정 간격 이격된 부착 패턴, 특히 유도선의 두께가 얇은 방사형 부착 패턴 어레이를 형성함으로써, 상기 모낭 세포 스페로이드는 상기 부착 패턴 어레이의 개별 부착 패턴 내 중심부에 집중하여 위치할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 모낭 세포 스페로이드 간의 일정 간격을 유지할 수 있다.In particular, by forming an adhesion pattern spaced apart at regular intervals on the substrate, in particular, a radial adhesion pattern array with a thin guide line, the hair follicle cell spheroids can be centrally located in the individual adhesion patterns of the adhesion pattern array. In addition, it is possible to maintain a certain interval between the hair follicle cell spheroids.
도 1은 본 발명의 제1 방사형 부착 패턴을 나타낸 그림이다.
도 2a는 제1 방사형 부착 패턴을 이용하여 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드를 나타낸 사진이다.
도 2b 는 제1 방사형 부착 패턴을 이용하여 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드를 나타낸 모식도이다. 도 2b 의 Keratinocyte 는 외모근초 세포 또는 각질세포를 의미한다.
도 3은 본 발명의 제2 방사형 부착 패턴을 나타낸 그림이다.
도 4a 는 제2 방사형 부착 패턴을 이용하여 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드를 나타낸 사진이다.
도 4b 는 제2 방사형 부착 패턴을 이용하여 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드를 나타낸 모식도이다. 도 4b 의 Keratinocyte 는 외모근초 세포 또는 각질세포를 의미한다.
도 5 는 모유두-외모근초 세포 구조체의 형상을 개별 세포 형광 염색을 통해 확인한 결과를 나타낸다.
도 6 은 모유두-외모근초 세포 구조체에서 모낭 상피 세포의 증식을 형광 염색을 통해 확인한 결과를 나타낸다.
도 7a 는 모유두-각질세포 세포 구조체의 배양 1일차 및 2일차 의 형상을 나타낸다.
도 7b 는 모유두-각질세포 세포 구조체의 배양 3일차 내지 5일차 의 형상을 나타낸다.1 is a diagram illustrating a first radial attachment pattern of the present invention.
2A is a photograph showing a hair follicle cell spheroid formed on a substrate using a first radial adhesion pattern.
Figure 2b is a schematic diagram showing a hair follicle cell spheroid formed on a substrate using the first radial adhesion pattern. Keratinocytes in FIG. 2B refer to external root sheath cells or keratinocytes.
3 is a diagram illustrating a second radial attachment pattern of the present invention.
4A is a photograph showing a hair follicle cell spheroid formed on a substrate using a second radial adhesion pattern.
4B is a schematic diagram showing a hair follicle cell spheroid formed on a substrate using a second radial adhesion pattern. Keratinocytes in FIG. 4B refer to external root sheath cells or keratinocytes.
Figure 5 shows the results of confirming the shape of the dermal papilla-outer root sheath cell structure through individual cell fluorescence staining.
6 shows the results of confirming the proliferation of hair follicle epithelial cells in the dermal papilla-outer root sheath cell structure through fluorescence staining.
Figure 7a shows the shape of the first and second days of culture of the dermal papilla-keratinocyte cell construct.
Figure 7b shows the shape of the 3rd to 5th day of culture of the dermal papilla-keratinocyte cell construct.
본 발명자들은 대규모 모유두 스페로이드를 균일하게 형성하고, 그 위에 외모근초 세포 또는 각질세포의 응집을 제어하기 위한 연구를 하던 중, 패턴화된 기판 상에서 모유두 세포 및 외모근초 세포 또는 각질세포를 순차적으로 시딩 및 배양함으로써, 본 발명을 완성하였다. The present inventors sequentially seeded dermal papilla cells and outer myoblast cells or keratinocytes on a patterned substrate while conducting a study to uniformly form large-scale dermal papilla spheroids and control the aggregation of outer myoblast cells or keratinocytes thereon. And by culturing, the present invention was completed.
기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드Hair follicle cell spheroids formed on the substrate
본 발명은 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 일정 간격 이격된 부착 패턴 어레이; 상기 부착 패턴 어레이 상에 형성된 모유두 스페로이드; 및 상기 모유두 스페로이드 상에 응집되어 형성된 외모근초 세포 또는 각질세포를 포함하는 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드를 제공한다.The present invention is a substrate; an array of attachment patterns formed on the substrate and spaced apart from each other; dermal papilla spheroids formed on the attachment pattern array; And it provides a hair follicle cell spheroid formed on a substrate comprising the outer root sheath cells or keratinocytes formed by aggregation on the dermal papilla spheroids.
본 명세서 내 "모낭 세포 스페로이" 라 함은 모낭 세포가 응집된 덩어리를 광범위하게 의미하는 것으로, 이때, 모낭 세포라 함은 모낭에 존재하는 모유두 세포 및 외모근초 세포 또는 각질세포를 포함하는 개념이다.As used herein, the term "hair follicle cell spheroid" broadly refers to a mass in which hair follicle cells are aggregated, and in this case, the term "hair follicle cell" is a concept including dermal papilla cells and outer myoblast cells or keratinocytes present in the hair follicle.
본 발명에 따른 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드는 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 일정 간격 이격된 부착 패턴 어레이; 상기 부착 패턴 어레이 상에 형성된 모유두 스페로이드; 및 상기 모유두 스페로이드 상에 응집되어 형성된 외모근초 세포 또는 각질세포를 포함한다. The hair follicle cell spheroid formed on the substrate according to the present invention comprises: a substrate; an array of attachment patterns formed on the substrate and spaced apart from each other; dermal papilla spheroids formed on the attachment pattern array; And it comprises a superficial root sheath cells or keratinocytes formed by aggregation on the dermal papilla spheroids.
상기 부착 패턴 어레이는 기판 상에 형성되고, 일정 간격 이격된 것을 특징으로 하는데, 구체적으로, 일정 간격은 600 ㎛ 내지 1,000 ㎛를 유지하는 것이 바람직하고, 800 ㎛ 내지 1,000 ㎛를 유지하는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The attachment pattern array is formed on a substrate and characterized in that it is spaced apart at a predetermined interval, specifically, it is preferable to maintain a predetermined interval of 600 μm to 1,000 μm, and it is more preferable to maintain 800 μm to 1,000 μm. , but not limited thereto.
상기 부착 패턴 어레이는 개별 부착 패턴의 복수개 배열을 의미한다.The attachment pattern array means a plurality of arrangement of individual attachment patterns.
구체적으로, 상기 개별 부착 패턴은 중심으로부터 둘레까지의 거리에서 1/2 지점을 기준으로 중심부 및 주변부로 구분되고, 상기 중심부는 상기 주변부에 비해 단위면적당 부착력이 높을 수 있다. 이때, 상기 단위면적당 부착력은 부착 패턴 밀도 또는 부착 패턴 재질에 의해 조절될 수 있는데, 단위면적당 부착력을 높이기 위해서는, 단위면적당 부착 패턴이 프린팅된 면적(즉, 부착 패턴 밀도)을 증가시키거나, 부착강도가 높은 부착 패턴 재질을 적용할 수 있다. Specifically, the individual attachment pattern may be divided into a central portion and a peripheral portion based on a 1/2 point at a distance from the center to the circumference, and the central portion may have a higher adhesive force per unit area than the peripheral portion. In this case, the adhesion force per unit area can be adjusted by the adhesion pattern density or the adhesion pattern material. High adhesion pattern material can be applied.
특히, 상기 중심부 및 상기 주변부는 하나 이상의 유도선에 의해 연결될 수 있다. 이때, 상기 유도선의 길이, 두께 및 수는 다양하게 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 유도선의 길이는 100 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있으며, 바람직하게는 200 내지 400 ㎛ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 250 내지 350 ㎛ 일 수 있다. 상기 유도선의 두께는 1 ㎛ 내지 20 ㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 9 ㎛ 일 수 있다. 상기 유도선의 개수는 20 내지 100 개 일 수 있으며, 바람직하게는 35 내지 75 개 일 수 있다. 이로써, 상기 모유두 스페로이드를 상기 개별 부착 패턴 내 중심부에 집중하여 위치시킬 수 있다. 특히, 유도선의 길이, 두께 및 수를 최적화함으로써, 세포를 1회 시딩 및 배양하더라도, 대규모 세포 스페로이드 및 외모근초 세포 또는 각질세포를 균일하게 형성시킬 수 있는 이점을 가진다. In particular, the central portion and the peripheral portion may be connected by one or more guide lines. In this case, the length, thickness, and number of the guide lines may be variously adjusted. More specifically, the length of the guide line may be 100 μm to 500 μm, preferably 200 to 400 μm, and more preferably 250 to 350 μm. The guide wire may have a thickness of 1 μm to 20 μm, and preferably 1 μm to 9 μm. The number of the guide lines may be 20 to 100, preferably 35 to 75. Thereby, the dermal papilla spheroids can be centrally located in the center within the individual attachment patterns. In particular, by optimizing the length, thickness, and number of guide lines, even when cells are seeded and cultured once, large-scale cell spheroids and superficial root sheath cells or keratinocytes can be uniformly formed.
예컨대, 상기 개별 부착 패턴은 방사형인 것이 바람직하고, 유도선의 두께가 10 ㎛ 미만으로 얇은 방사형인 것이 바람직할 수 있다. For example, the individual attachment pattern may be preferably radial, and the thickness of the guide line may be preferably thin with a thickness of less than 10 μm.
상기 모유두 스페로이드는 3차원의 형태로 상기 부착 패턴 어레이 상에 형성된 것을 특징으로 하는데, 상기 모유두 스페로이드의 직경은 바람직하게는 평균 직경이 150 ㎛ 내지 350 ㎛ 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 180 ㎛ 내지 250 ㎛ 일 수 있다. 본 발명의 모유두 스페로이드는 사람의 모유두 조직과 유사한 사이즈를 구현할 수 있다는 측면에서 바람직하다. The dermal papilla spheroids are characterized in that they are formed on the attachment pattern array in a three-dimensional form, the diameter of the dermal papilla spheroids may preferably have an average diameter of 150 μm to 350 μm, more preferably 180 μm. to 250 μm. The dermal papilla spheroid of the present invention is preferable in terms of being able to implement a size similar to that of human dermal papilla tissue.
상기 외모근초 세포 또는 각질세포는 모유두 스페로이드 상에 응집되어 형성된 것을 특징으로 하는데, 상기 모유두 스페로이드 상에 상기 기판과 반대 방향으로 배향성을 가지고, 상기 외모근초 세포 간의 응집이 이루어질 수 있다. 상기 외모근초 세포 또는 각질세포는 상기 모유두 스페로이드 표면에 전체적으로 또는 부분적으로 응집되어 형성될 수 있고, 상기 외모근초 세포 또는 각질세포는 상기 모유두 스페로이드 표면에 부분적으로 응집되어 형성될 수 있다. 상기 외모근초 세포 또는 각질세포가 상기 모유두 스페로이드 표면에 부분적으로 응집되어 형성되는 경우, 그 접촉 면적 또는 접촉 위치는 다양하게 조절될 수 있다. The outer root sheath cells or keratinocytes are characterized in that they are formed by aggregation on the dermal papilla spheroids, have an orientation in the opposite direction to the substrate on the dermal papilla spheroids, and aggregation between the outer root sheath cells can be made. The outer root sheath cells or keratinocytes may be formed wholly or partially aggregated on the surface of the dermal papilla spheroid, and the outer root sheath cells or keratinocytes may be partially aggregated and formed on the surface of the dermal papilla spheroids. When the outer root sheath cells or keratinocytes are partially aggregated and formed on the surface of the dermal papilla spheroid, the contact area or contact location can be variously controlled.
한편, 상기 모유두 스페로이드 상에 응집된 상기 외모근초 세포 또는 각질세포는 하이드로겔 필름 내에서 고정될 수 있다.On the other hand, the superficial root sheath cells or keratinocytes aggregated on the dermal papilla spheroids may be fixed in a hydrogel film.
기판 상에 모낭 세포 스페로이드의 형성방법Method for forming hair follicle cell spheroids on a substrate
또한, 본 발명은 (a) 기판 상에 일정 간격 이격된 부착 패턴 어레이를 형성하는 단계; (b) 상기 부착 패턴 어레이 상에 모유두 세포를 시딩(seeding) 및 배양하여 모유두 스페로이드를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 모유두 스페로이드가 형성된 기판 상에 외모근초 세포 또는 각질세포를 시딩 및 배양하여 응집시키는 단계를 포함하는 기판 상에 모낭 세포 스페로이드의 형성방법을 제공한다. In addition, the present invention (a) forming an array of attachment patterns spaced apart from each other on a substrate; (b) seeding and culturing dermal papilla cells on the adhesion pattern array to form dermal papilla spheroids; and (c) seeding and culturing superficial root sheath cells or keratinocytes on the substrate on which the dermal papilla spheroids are formed to aggregate them.
먼저, 본 발명에 따른 기판 상에 모낭 세포 스페로이드의 형성방법은 상기 기판 상에 일정 간격 이격된 부착 패턴 어레이를 형성하는 단계[(a) 단계]를 포함한다. 이로써, 상기 모유두 세포는 상기 기판 상에 형성된 부착 패턴 어레이 상에 시딩 및 배양될 수 있다. First, the method for forming hair follicle cell spheroids on a substrate according to the present invention includes forming an array of attachment patterns spaced apart at regular intervals on the substrate [step (a)]. Thereby, the dermal papilla cells can be seeded and cultured on the adhesion pattern array formed on the substrate.
상기 부착 패턴 어레이에 대해서는 전술한 바와 같으므로, 중복 설명을 생략하기로 한다. Since the attachment pattern array is the same as described above, a redundant description thereof will be omitted.
다음으로, 본 발명에 따른 기판 상에 모낭 세포 스페로이드의 형성방법은 상기 부착 패턴 어레이 상에 모유두 세포를 시딩(seeding) 및 배양하여 모유두 스페로이드를 형성하는 단계[(b) 단계]를 포함한다. Next, the method for forming hair follicle cell spheroids on a substrate according to the present invention includes the step of forming dermal papilla spheroids by seeding and culturing the dermal papilla cells on the adhesion pattern array [(b) step] .
상기 부착 패턴 어레이 상에 시딩되는 모유두 세포는 5 내지 20만 세포/웰일 수 있고, 상기 배양은 30 내지 40℃의 조건에서 수행될 수 있다. 경우에 따라, 상기 시딩 및 배양은 2회 이상 반복할 수 있고, 이 경우, 웰당 시딩되는 모유두 세포의 수는 반복 횟수로 나누어질 수 있다. The dermal papilla cells seeded on the adhesion pattern array may be 50,000 to 200,000 cells/well, and the culture may be performed at 30 to 40°C. In some cases, the seeding and culturing may be repeated two or more times, and in this case, the number of dermal papilla cells to be seeded per well may be divided by the number of repetitions.
다음으로, 본 발명에 따른 모 기판 상에 모낭 세포 스페로이드의 형성방법은 상기 모유두 스페로이드가 형성된 기판 상에 외모근초 세포 또는 각질세포를 시딩 및 배양하여 응집시키는 단계[(c) 단계]를 포함한다. Next, the method for forming hair follicle cell spheroids on the mother substrate according to the present invention includes the step of seeding and culturing superficial root sheath cells or keratinocytes on the substrate on which the dermal papilla spheroids are formed to aggregate them [(c) step] do.
상기 외모근초 세포는 상기 모유두 스페로이드 상에 상기 기판과 반대 방향으로 배향성을 가지고, 상기 외모근초 세포 간의 응집이 이루어질 수 있다. 상기 외모근초 세포 또는 각질세포는 상기 모유두 스페로이드 표면에 전체적으로 또는 부분적으로 응집되어 형성될 수 있고, 상기 외모근초 세포 또는 각질세포는 상기 모유두 스페로이드 표면에 부분적으로 응집되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 외모근초 세포 또는 각질세포가 상기 모유두 스페로이드 표면에 부분적으로 응집되어 형성되는 경우, 그 접촉 면적 또는 접촉 위치는 다양하게 조절될 수 있다.The outer root sheath cells have an orientation in the opposite direction to the substrate on the dermal papilla spheroid, and aggregation between the outer root sheath cells may be made. The outer root sheath cells or keratinocytes may be formed wholly or partially aggregated on the surface of the dermal papilla spheroid, and the outer root sheath cells or keratinocytes may be partially aggregated and formed on the surface of the dermal papilla spheroid, but limited thereto. doesn't happen When the outer root sheath cells or keratinocytes are partially aggregated and formed on the surface of the dermal papilla spheroid, the contact area or contact location can be variously controlled.
또한, 상기 모유두 세포 및 상기 외모근초 세포 또는 각질세포의 수의 비는 5:1 내지 1:5일 수 있고, 상기 모유두 세포 및 상기 외모근초 세포 또는 각질세포의 수의 비는 2:1 내지 1:1인 것이 바람직하다. In addition, the ratio of the number of the dermal papilla cells and the outer myoblast cells or keratinocytes may be 5:1 to 1:5, and the ratio of the numbers of the dermal papilla cells and the outer myoblast cells or keratinocytes is 2:1 to 1 It is preferably :1.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드는 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 일정 간격 이격된 부착 패턴 어레이; 상기 부착 패턴 어레이 상에 형성된 모유두 스페로이드; 및 상기 모유두 스페로이드 상에 응집되어 형성된 외모근초 세포 또는 각질세포를 포함하는 것을 특징으로 하는바, 대규모 모유두 스페로이드 상에 외모근초 세포 또는 각질세포의 응집을 효과적으로 제어할 수 있다. As described above, the hair follicle cell spheroids formed on the substrate according to the present invention include: a substrate; an array of attachment patterns formed on the substrate and spaced apart from each other; dermal papilla spheroids formed on the attachment pattern array; And it is characterized in that it comprises an outer root sheath cell or keratinocyte formed by aggregation on the dermal papilla spheroid, it is possible to effectively control the aggregation of the outer root sheath cell or keratinocyte on a large-scale dermal papilla spheroid.
특히, 상기 기판 상에 일정 간격 이격된 부착 패턴(바람직하게, 방사형 부착 패턴; 보다 바람직하게, 유도선의 두께가 얇은 방사형 부착 패턴) 어레이를 형성함으로써, 상기 모낭 세포 스페로이드는 상기 부착 패턴 어레이의 개별 부착 패턴 내 중심부에 집중하여 위치할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 모낭 세포 스페로이드 간의 일정 간격을 유지할 수 있다.In particular, by forming an array of attachment patterns (preferably, a radial attachment pattern; more preferably, a radial attachment pattern with a thin guide line) spaced apart from each other on the substrate, the hair follicle cell spheroids are separated from each other in the attachment pattern array. In addition to being able to focus on the central portion in the adhesion pattern, it is possible to maintain a certain interval between the hair follicle cell spheroids.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following examples are only provided for easier understanding of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.
방사형 부착 패턴 어레이(유도선 두께: 10㎛)를 이용한 모유두 스페로이드 형성Formation of dermal papilla spheroids using a radial attachment pattern array (guideline thickness: 10㎛)
<1-1> 제1 방사형 부착 패턴 어레이가 형성된 기판의 준비<1-1> Preparation of the substrate on which the first radial attachment pattern array is formed
96 웰 플레이트인 기판(PAMCELL T001; ANK 주식회사)의 패턴화를 통해 중심부 간 간격이 800 ㎛으로 이격된 제1 방사형 부착 패턴 어레이를 형성하였다. 이때, 제1 방사형 부착 패턴(패턴 직경(유도선 길이Х2): 600㎛, 유도선 두께 및 수: 10㎛ 및 36개)은 도 1에 나타내었다. 이때, 기판의 재질은 세포 비부착성 재질로서, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 하이드로겔로 형성된 것이고, 패턴화는 세포 부착성 펩타이드(peptide)가 코팅된 입자를 이용하되, 포토마스크를 통해 자외선을 국부적으로 노광(exposure)하는 방식으로 수행하였다. A first radial attachment pattern array with a center-to-center spacing of 800 µm was formed through patterning of a 96-well plate, a substrate (PAMCELL T001; ANK Co., Ltd.). At this time, the first radial attachment pattern (pattern diameter (guide wire length Х2): 600 μm, guide wire thickness and number: 10 μm and 36 pieces) is shown in FIG. 1 . At this time, the material of the substrate is a non-cell-adhesive material, which is formed of polyethylene glycol (PEG) hydrogel, and the patterning uses cell-adhesive peptide-coated particles, but UV rays are locally applied through a photomask. It was carried out in a manner of exposure (exposure).
<1-2> 모유두 세포(DP cell) 및 외모근초 세포(ORS cell)의 준비<1-2> Preparation of dermal papilla cells (DP cells) and outer root sheath cells (ORS cells)
모낭 이식 과정에서 모낭을 채취한 뒤 이식하지 못하는 모낭을 선별하였고, 여기에서 모유두 세포(DP cell) 및 외모근초 세포(ORS cell)를 분리하였다. After collecting hair follicles during the hair follicle transplantation process, hair follicles that could not be transplanted were selected, and dermal papilla cells (DP cells) and outer root sheath cells (ORS cells) were isolated.
먼저, DP cell은 10% FBS 및 1% anti-anti이 첨가된 hyclone/low glucose 배양액(DP 배양액) 조건 하에 gibco 100파이 TCPS 상에서 증식 배양시킨 다음, 액체 질소 조건 하에 보관하였다. First, DP cells were proliferated and cultured on gibco 100 pie TCPS under hyclone/low glucose culture medium (DP culture medium) supplemented with 10% FBS and 1% anti-anti, and then stored under liquid nitrogen conditions.
이후, 액체 질소 조건 하에 보관된 DP cell을 계대 배양하였다. 구체적으로, 액체 질소 조건 하에 보관된 DP cell을 DP 배양액 10 ml로 녹인 다음, 튜브에 넣어주었다. 이 튜브를 원심분리기에서 1300 rpm 조건으로 3분 동안 처리한 후, 상등액을 제거하였다. 바닥에 남아 있는 DP cell을 DP 배양액에 분산시켜 3개의 gibco 100파이 TCPS 상에서 나누어 증식 배양시켰다. 약 3일 후 각각의 TCPS에 3분 동안 트립신 처리를 통해 DP cell을 떼어낸 다음, 원심분리기에서 1300 rpm 조건으로 3분 동안 처리한 후, 상등액을 제거하였다. 바닥에 남아있는 DP cell을 DP 배양액에 분산시켜 3개의 gibco 100파이 TCPS 상에서 나누어 증식 배양시켰다. 이를 통해, 총 9개의 gibco 100파이 TCPS 상에서 증식 배양된 DP cell을 얻을 수 있었다. Thereafter, the DP cells stored under liquid nitrogen conditions were subcultured. Specifically, DP cells stored under liquid nitrogen conditions were dissolved in 10 ml of DP culture medium, and then put into a tube. After the tube was treated in a centrifuge at 1300 rpm for 3 minutes, the supernatant was removed. The DP cells remaining at the bottom were dispersed in the DP culture medium and divided into three gibco 100 pie TCPSs for proliferation and culture. After about 3 days, DP cells were removed by trypsinizing each TCPS for 3 minutes, and then treated in a centrifuge at 1300 rpm for 3 minutes, and then the supernatant was removed. The DP cells remaining at the bottom were dispersed in the DP culture medium and divided into three gibco 100 pie TCPSs for proliferation and culture. Through this, a total of 9 gibco 100 pie TCPS cells were proliferated and cultured DP cells were obtained.
다음으로, ORS cell은 60㎛ 칼슘이 첨가된 Epilife 배양액(ORS 배양액) 조건 하에 gibco 100파이 TCPS 상에서 증식 배양시킨 다음, 액체 질소 조건 하에 보관하였다.Next, ORS cells were grown and cultured on gibco 100 pie TCPS under conditions of Epilife culture medium (ORS culture medium) supplemented with 60 μm calcium, and then stored under liquid nitrogen conditions.
<1-3> 1회 시딩 및 배양을 통한 대규모 모유두 스페로이드의 형성<1-3> Formation of large-scale dermal papilla spheroids through one-time seeding and culture
(2)에서 계대 배양을 통해 증식 배양된 DP cell을 3분 동안 트립신 처리하고, DP 배양액 10 ml로 녹인 다음, 튜브에 넣어주었다. 이 튜브를 원심분리기에서 1300 rpm 조건으로 3분 동안 처리한 후, 상등액을 제거하였다. 바닥에 남아 있는 DP cell을 DP 배양액에 분산시킨 후, 이를 (1)에서 제1 방사형 부착 패턴 어레이가 형성된 기판 상에 10만 세포/웰로 시딩한 후, 배양시켜 대규모 모유두 스페로이드(DP spheroid)를 형성하였다. 이후, 37℃의 인큐베이터에 넣어 보관하였다. In (2), the DP cells proliferated through subculture were trypsinized for 3 minutes, dissolved in 10 ml of DP culture solution, and put into a tube. After the tube was treated in a centrifuge at 1300 rpm for 3 minutes, the supernatant was removed. After dispersing the DP cells remaining at the bottom in the DP culture medium, they were seeded at 100,000 cells/well on the substrate on which the first radial adhesion pattern array was formed in (1), and then cultured to obtain large-scale dermal papilla spheroids (DP spheroids). formed. Thereafter, it was stored in an incubator at 37°C.
<1-4> 1회 시딩 및 배양을 통한 외모근초 세포(ORS cell)의 응집<1-4> Aggregation of outer root sheath cells (ORS cells) through one-time seeding and culture
상기 실시예 <1-2> 에서 액체 질소 조건 하에 보관된 ORS cell을 3분 동안 트립신 처리하고, DP 배양액 10 ml로 녹인 다음, 튜브에 넣어주었다. 이 튜브를 원심분리기에서 1300 rpm 조건으로 3분 동안 처리한 후, 상등액을 제거하였다. 바닥에 남아 있는 ORS cell을 DP 배양액에 분산시킨 후, 이를 (3)에서 대규모 모유두 스페로이드(DP spheroid)가 형성된 기판 상에 10만 세포/웰로 시딩한 후, 배양시켰다. 이후, 37℃의 인큐베이터에 넣어 5일 동안 보관하였고, 그 결과를 관찰한 사진 및 모식도는 도 2(a) 및 (b)에 나타내었다. ORS cells stored under liquid nitrogen conditions in Example <1-2> were trypsinized for 3 minutes, dissolved in 10 ml of DP culture medium, and put into a tube. After the tube was treated in a centrifuge at 1300 rpm for 3 minutes, the supernatant was removed. After dispersing the ORS cells remaining on the bottom in the DP culture medium, it was seeded at 100,000 cells/well on the substrate on which large-scale dermal papilla spheroids were formed in (3), and then cultured. Thereafter, it was placed in an incubator at 37° C. and stored for 5 days, and photographs and schematic diagrams observing the results are shown in FIGS. 2(a) and (b).
방사형 부착 패턴 어레이(유도선 두께: 3㎛)를 이용한 모유두 스페로이드 형성Formation of dermal papilla spheroids using a radial attachment pattern array (guideline thickness: 3㎛)
96 웰 플레이트인 기판(PAMCELL T001; ANK 주식회사)의 패턴화를 통해 중심부 간 간격이 800 ㎛으로 이격된 제2 방사형 부착 패턴 어레이를 형성하였다. 이때, 제2 방사형 부착 패턴(패턴 직경(유도선 길이×2): 600㎛, 유도선 두께 및 수: 3㎛ 및 36개)은 도 3에 나타내었다.A second radial attachment pattern array with a center-to-center spacing of 800 μm was formed through patterning of a 96-well plate, a substrate (PAMCELL T001; ANK Co., Ltd.). At this time, the second radial attachment pattern (pattern diameter (guide wire length×2): 600 μm, guide wire thickness and number: 3 μm and 36 pieces) is shown in FIG. 3 .
그 다음, 실시예 1과 동일한 방법으로 1회 시딩 및 배양을 통한 모유두 스페로이드(DP spheroid)를 형성한 다음, 1회 시딩 및 배양을 통한 외모근초 세포(ORS cell)를 응집시켰다(도 4(a) 및 (b)). Then, in the same manner as in Example 1, dermal papilla spheroids were formed through seeding and culture once, and then, the outer root sheath cells (ORS cells) were aggregated through seeding and culture once (Fig. 4 (Fig. a) and (b)).
도 2(a) 및 도 4(a)에 나타난 바와 같이, 방사형 부착 패턴 어레이가 형성된 기판을 사용하면, 1회 시딩 및 배양하는 경우에도 약 150 ~ 350 ㎛ 직경의 대규모 DP spheroid 가 균일하게 형성되고, 그 위에 ORS cell이 응집된 상태로 형성되는 것으로 확인된다. 이때, ORS cell은 대규모 DP spheroid 표면에 부분적으로 응집된 상태로 형성된다. As shown in FIGS. 2(a) and 4(a), when a substrate on which a radial attachment pattern array is formed is used, large-scale DP spheroids with a diameter of about 150 to 350 μm are uniformly formed even when seeded and cultured once. , it is confirmed that ORS cells are formed in an aggregated state thereon. At this time, ORS cells are formed in a partially aggregated state on the large-scale DP spheroid surface.
한편, 도 2(b)에 나타난 바와 같이, 제1 방사형 부착 패턴 어레이와 같이, 유도선의 두께가 굵은 경우(약 10 ㎛ 이상)에는, 시간이 경과하면서 유도선을 따라 일부 DP cell 및 ORS cell의 응집이 해체되는 문제점이 있는 것으로 확인된다. 다만, 도 4(b)에 나타난 바와 같이, 제2 방사형 부착 패턴 어레이와 같이, 유도선의 두께가 얇은 경우(약 10 ㎛ 미만)에는, 시간이 경과하더라도 유도선을 따라 DP cell 및 ORS cell의 응집이 해체되지 않는 것으로 확인된다. 따라서, 대부분의 대규모 DP spheroid 및 ORS cell은 제2 방사형 부착 패턴 내 중심부에 집중하여 위치하는 것으로 확인된다.On the other hand, as shown in Fig. 2(b), when the thickness of the guide line is thick (about 10 μm or more), like the first radial attachment pattern array, some DP cells and ORS cells along the guide line over time. It is confirmed that there is a problem that the agglomeration is dismantled. However, as shown in FIG. 4(b), when the thickness of the guide line is thin (less than about 10 μm), as in the second radial attachment pattern array, the aggregation of DP cells and ORS cells along the guide line even over time It is confirmed that it is not dismantled. Therefore, it is confirmed that most large-scale DP spheroids and ORS cells are concentrated in the center in the second radial attachment pattern.
모유두-외모근초 세포 구조체 확인 Confirmation of the dermal papilla-extrinsic root sheath cell structure
<3-1> 개별 세포 확인을 통한 형상 분석 <3-1> Shape analysis through individual cell identification
상기 <실시예 2>에서 제조한 모유두-외모근초 세포 구조체의 형상을 개별 세포 형광 염색을 통하여 확인하고자 하였다. The shape of the dermal papilla-extrinsic root sheath cell structure prepared in <Example 2> was confirmed through individual cell fluorescence staining.
그 결과, [도 5]에서 나타나는 바와 같이 모유두 조직을 둘러싼 모낭상피세포를 확인할 수 있었다. As a result, as shown in [Fig. 5], it was possible to confirm the hair follicle epithelial cells surrounding the dermal papilla tissue.
<3-2> 모낭상피세포의 증식 확인 <3-2> Confirmation of proliferation of hair follicle epithelial cells
상기 <실시예 2>에서 제조한 모유두-외모근초 세포 구조체에서 모낭상피세포의 증식을 형광 염색을 통해 확인하고자 하였다. The proliferation of hair follicle epithelial cells in the dermal papilla-extrinsic root sheath cell structure prepared in <Example 2> was confirmed through fluorescence staining.
그 결과, [도 6]에서 나타나는 바와 같이 전자현미경상 증식된 외모근초세포 영역을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in [Fig. 6], it was possible to confirm the area of the proliferated outer myoblast cells under the electron microscope.
모유두-각질세포 세포 구조체 제조 Preparation of dermal papilla-keratinocyte cell structure
상기 <실시예 2> 와 동일한 방법으로 모유두-각질세포(keratinocyte) 세포 구조체를 제조하였다(도 7a 및 도 7b). In the same manner as in <Example 2>, a dermal papilla-keratinocyte cell structure was prepared ( FIGS. 7a and 7b ).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (9)
상기 기판 상에 형성되고, 일정 간격 이격된 부착 패턴 어레이;
상기 부착 패턴 어레이 상에 형성된 모유두 스페로이드; 및
상기 모유두 스페로이드 상에 응집되어 형성된 외모근초 세포 또는 각질세포를 포함하는,
기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드.
Board;
an array of attachment patterns formed on the substrate and spaced apart from each other;
dermal papilla spheroids formed on the attachment pattern array; and
Containing superficial root sheath cells or keratinocytes formed by aggregation on the dermal papilla spheroids,
Hair follicle cell spheroids formed on the substrate.
상기 외모근초 세포 또는 각질세포 는 상기 모유두 스페로이드 표면에 전체적으로 또는 부분적으로 응집되어 형성된 것을 특징으로 하는, 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드.
According to claim 1,
The superficial root sheath cells or keratinocytes are hair follicle cell spheroids formed on a substrate, characterized in that they are formed by aggregation in whole or in part on the surface of the dermal papilla spheroid.
상기 부착 패턴 어레이의 개별 부착 패턴은 중심부 및 주변부로 구분되고, 상기 중심부는 상기 주변부에 비해 단위면적당 부착력이 높은 것을 특징으로 하는, 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드.
According to claim 1,
The individual attachment pattern of the attachment pattern array is divided into a central portion and a peripheral portion, and the central portion has a higher adhesion per unit area than the peripheral portion, a hair follicle cell spheroid formed on a substrate.
상기 단위면적당 부착력은 부착 패턴 밀도 또는 부착 패턴 재질에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는, 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드.
4. The method of claim 3,
The adhesion force per unit area is characterized in that controlled by the adhesion pattern density or adhesion pattern material, hair follicle cell spheroids formed on a substrate.
상기 중심부 및 주변부는 적어도 하나 이상의 유도선에 의해 연결된 것을 특징으로 하는, 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드.
4. The method of claim 3,
The central and peripheral portions are characterized in that connected by at least one or more guide lines, hair follicle cell spheroids formed on a substrate.
상기 유도선의 길이는 100 ㎛ 내지 500 ㎛이고, 상기 유도선의 두께는 1 ㎛ 내지 20 ㎛이며, 상기 유도선의 수는 20개 내지 100개 인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드.
6. The method of claim 5,
The length of the guide line is 100 μm to 500 μm, the thickness of the guide line is 1 μm to 20 μm, and the number of guide lines is 20 to 100, hair follicle cell spheroids formed on a substrate.
상기 모유두 스페로이드의 평균 직경은 100 ㎛ 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 형성된 모낭 세포 스페로이드.
According to claim 1,
The average diameter of the dermal papilla spheroids is characterized in that 100 μm to 500 μm, hair follicle cell spheroids formed on a substrate.
(b) 상기 부착 패턴 어레이 상에 모유두 세포를 시딩(seeding) 및 배양하여 모유두 스페로이드를 형성하는 단계; 및
(c) 상기 모유두 스페로이드가 형성된 기판 상에 외모근초 세포 또는 각질세포 를 시딩 및 배양하여 응집시키는 단계를 포함하는
기판 상에 모낭 세포 스페로이드의 형성방법.
(a) forming an array of attachment patterns spaced apart from each other on a substrate;
(b) seeding and culturing dermal papilla cells on the adhesion pattern array to form dermal papilla spheroids; and
(c) seeding and culturing superficial root sheath cells or keratinocytes on the substrate on which the dermal papilla spheroids are formed, and aggregating them
A method of forming hair follicle cell spheroids on a substrate.
상기 (a) 단계에서 모유두 세포 및 상기 (b) 단계에서 외모근초 세포 또는 각질세포의 수의 비는 5:1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 모낭 세포 스페로이드의 형성방법. 9. The method of claim 8,
The method of forming hair follicle cell spheroids on a substrate, characterized in that the ratio of the number of dermal papilla cells in step (a) and the outer root sheath cells or keratinocytes in step (b) is 5:1 to 1:5.
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