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엑소좀을 포함한 세포외 소포(EV)의 고회수율 정제 기술

바카라 주소 가세이 뉴스 No.538

엑소좀을 포함한 세포외 소포(EV)의 고회수율 정제 기술

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2023.06.05

바이오 메디컬 사업 본부 연구부 의약품 연구 그룹

단위 수석오타 코지

[문의처]
바이오 메디컬 사업 본부 영업부

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근년、고령화 및 생활 습관병 증가로 인한 의료비 상승、의료인력파쿠、의료 제도 개혁、또한 코로나 패와 관련된 행동 변화 등을 배경으로、의료 산업은 큰 전환기에 직면하고 있습니다。특히 건강 수명과 생명 수명의 차이를 줄이는 것은 긴급한 과제입니다、질병의 조기 발견과 재생 의료 기술의 진화에 큰 기대가 향하고 있다。현재、이 분야에서 매우 높은 주목을 받고 있는 것이 "세포외 소포(Extracellular Vesicles)、이하、EV)'라는 물질이다。

EV의 발견은 30년 이상이 되지만、당시에는 세포가 불필요한 물질을 버리는 단순한 쓰레기통으로 자리매김되어 전혀 주목을 받지 않았다。그런데、암을 비롯한 다양한 질병、조직 복구、면역 반응、노화 현상 등 다양한 생명 현상에 대한 참여가 나타나자마자、불과 수십 년 만에 폭발적으로 연구가 가속화、오늘은 많은 매체에서 특집이 짜질 정도로 주목을 받고 있다。

본고에서는、당사가 지금까지 쌓아온 계면 제어 기술을 활용하여 개발한 독특한 EV 정제 기술(바카라 주소 기술)에 대해 소개。

세포외 소포(EV)란?

EV는 세포가 분비하는 과립상 물질이다、그 표면은 세포막 유래의 지질、단백질 포함、내부에는 핵산(마이크로 RNA、메신저 RNA、DNA 등) 및 단백질과 같은 세포 내의 물질을 포함한다(그림 1)。그 생산 경로 또는 크기에 따라 엑소좀、마이크로베시클、아폽토시스 소체의 3종으로 분별된다。그러나、이 정의와 생산 경로를 식별하는 것은 매우 어렵습니다、자주 혼란스러워서、2011년에 설립된 국제 세포외 소포 학회(International Society for Extracellular Vesicles: ISEV)는 한꺼번에 'Extracellular Vesicles'라고 부르는 것이 좋습니다。이 논문에서도 엑소좀을 포함하는 세포외 소포에 EV라는 이름을 사용。

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세포에서 분비된 EV는 체액(혈액)、수액、타액、소변)을 타고 체내를 순환、표면 또는 내부 분자를 능숙하게 이용하여 세포간 커뮤니케이션을 하는 역할을 담당하는 것으로 밝혀졌다。

체내를 순환하는 EV를 다른 세포가 받으면、다양한 반응을 거쳐、질병 진행 및 치료 효과에 관여。예:、암세포가 방출하는 EV는、암 전이 촉진、면역 세포 억제、신생혈관 유도 등에 작용하는 것으로 나타났습니다。EV는 분비원 세포의 정보를 포함하기 때문에、체액에서 EV를 채취하여 질병 정보를 분석、초조기에 질병을 발견하는 새로운 진단 방법이 개발되었다(그림 2)。또、일부 세포가 방출하는 EV는 신장 기능 개선 또는、염증 억제와 같은 치료 효과를 제공하는 것으로 보고되었습니다、치료가 어려운 신경퇴행성 질환인 알츠하이머형 치매 등에도 ​​적용이 검토되고 있다。

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이렇게 국내외 다양한 연구기관、기업에서 EV에 관한 연구가 진행 중、의료 분야뿐만 아니라、식품, 농업 등 다양한 분야에서의 가능성도 제시됨。

한편에、EV를 의료 현장에서 사용하려면、적절한 복용량 설계 및 부작용 유무와 같은 임상 성적、해당 법률 정비、시장에 공급할 수 있는 생산 방법 및 비용 등、넘어야 하는 벽이 몇 개 존재함1)。특히、EV를 체액이나 배양액 등으로부터 고효율로 고 정제도로 꺼내는 바카라 주소 기술은、많은 연구에서 매우 기술적이고 번거로운 방식으로 이루어지고 있습니다、다만 10mL 정도를 바카라 주소하는데 며칠이 소요되는 등、산업 응용 분야의 병목 현상。

EV 바이오 분리

바카라 주소은 생체 유래 시료로부터 세포, 단백질, 핵산 등의 생체물질을 선택적으로 분리하는 기술을 말한다.、진단에서 질병의 검사 감도에 직접 연결、치료 시 약효、부작용에 영향을 미치는 약물의 핵심이라고도 하는 중요한 기술。현재、EV의 바카라 주소 방법으로서는 초원심분리기를 이용한 수법이 골드 스탠다드로 되어 있다。일반적인 초원심분리 이미지는 목표물이 분리기의 바닥에 쌓여 회수할 수 있는 이미지이지만、이 방법으로 EV를 고순도로 얻는 경우、칵테일처럼 밀도 구배를 만든 액체에 샘플을 넣어、원심 분리 후 특정 높이에 나타나는 층을 빨아들여 회수하는 매우 섬세한 절차가 필요합니다。이 복잡하고 장기간의 작업에서 회수율이 20% 미만이 되는 것은 EV 특유의 어려움、EV의 실용화에서 바이오 분리가 벽이라고 불리는 이유입니다。위의 과제 해결에 대한 요구는 크다、초원심법에 비해 간단한 조작으로 바이오 분리할 수 있는 연구 시약이 상시되어 있기 때문에、별로 정리했다(그림 3)。

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그러나、이 제품의 대부분은 조작성을 향상시키는 반면 수율과 정제도가 희생되는 것도 많습니다。또、친화성법 등 EV 친화성을 갖게 한 고정화 담체에 EV를 흡착시키는 방법에서는、정제 후 고정화 담체에서 냄새를 맡기 위해 화학 시약을 사용하는 것도 있습니다、창약을 대상으로 하는 경우、화학 시약을 제거해야 하는 등 1장 1단인 것이 현재입니다。

새로운 생물 분리 방법 'EXORPTION법;

당사는、국립대학법인 도쿠시마대학대학원 의치약학연구부 보건학역 생체기능해석학분야 토야나가 다쓰야 교수、및 대학원 사회산업 이공학 연구부 이공학역 오른손 코이치 교수의 연구 그룹과 공동으로、하이드로겔 비드를 이용하여 다양한 체액으로부터 EV를 고효율·고수율·고정제도로 회수하는 새로운 바카라 주소 방법 'EXORPTION법」을 개발했다.

당사는 지금까지 소변이나 혈액과 같은 체액을 효율적으로 처리하는 기술을 개발해 왔습니다。체외 진단용 의약품 사업에서는오늘잡물이 많은 체액으로부터 목적 생체분자를 꺼내는 바카라 주소용 자기 비드를 제품화、많은 노하우 축적。이런 경험과 계면 제어 기술을 활용하여、전통적인 바이오 분리 방법의 과제를 해결하는 독특한 원리를 'EXORPTION법」으로 구현하는 데 성공했다.

'EXORPTION법에 의한 EV의 정제에 대한 개략을 도 4에 나타내었다。이 방법은 혈액、소변、세포 배양액과 같은 생체 유래 샘플과 하이드로겔 비드를 접촉시키는 곳에서 시작。비드는 생체 유래 샘플을 흡수하도록 설계되었습니다、30분 정도에 비드가 팽윤함。미시적으로 보면 구슬 표면은 그물처럼 보입니다、흡수 과정에서 액체가 그물망을 빠져 나와 구슬로 이동함에 따라 ① 저분자 오염물、②EV、③ 고분자 오염물 분리가 일어난다。저분자 오염물은 그물망을 통과하여 구슬에 흡수된다。EV는 비드 표면이 EV 친화성 성분으로 덮여 있기 때문에 그물망에 포착됨。고분자 오염물이 비드 표면과 강하게 상호 작용하지 않기 때문에、다음 세정 단계에서 헹굼。특히 고분자 오염물은 검체의 pH에 ​​따라 입체 구조(구조) 및 제타 전위가 변화하기 때문에、검체의 개체 차이에 따라 정제도가 변할 수 있지만、이 방법은 구슬이 버퍼 효과를 가지고 있습니다、검체가 일정한 pH로 수렴하기 때문에、정도의 편차가 적습니다。

다음 단계에서 비드에 흡착된 EV를 유리액으로 탈리하여 최종 생성물을 얻는다。실질 비드의 팽윤과 EV의 유리로 바이오 분리가 완료되므로、스케일에 관계없이 90분이라는 단시간에 정제가 가능하다。

프로세스의 특징은 이상이지만、본 방법의 가장 큰 특징은 표본당 EV 회수량에 있다、골드 표준 초원심법에 비해 10배 이상의 회수율을 보여줍니다(그림 5)。이 특징은 체액 중에 극미량에 포함된 EV를 고감도로 검출하는데 기여하지만、그뿐만 아니라、창약에서도 치료에 사용되는 EV를 대량으로 얻는데 유용한 기술이 된다。또、일부 선호도 정제 방법과 달리、최종 생성물에 시약 유래의 화학물질을 포함하지 않는 것이나 EV의 지질 이중막 구조의 파괴가 없는 점 등도 창약에 있어서는 큰 이점이 된다。

향후 배포

우리의 바이오 분리법 'EXORPTION법」은 전통적인 독특한 원리를 사용하여、EV의 고효율·고회수·고정제를 달성하고 있습니다、EV의 사회 구현에 기여할 수 있는 기술이라고 생각。현재、질병의 조기 발견과 재생 의학의 구현을 위한 개발의 주체는 아카데미아입니다、우선 아카데미아 개발 지원을 위해 본 기술을 연구 시약으로 구현。

이 문서에서 설명한 대로、EV 연구가 진행되면、이전에 없었던 획기적인 질병의 진단 및 치료법 개발을 기대할 수 있습니다。당사는 'EXORPTION법을 통해 EV 연구의 추가 발전에 기여하고 싶다。

참고문헌
1) 엑소좀을 포함하는 세포외 소포(EV)를 이용한 치료 제형에 관한 보고서
영화 5년 1월 17일 독립 행정법인 의약품 의료기기 종합 기구 과학 위원회

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