제대혈 유래 만능줄기세포를 이용한 건선치료를 위한 비임상 연구 = Nonclinical study for treatment of psoriasis using umbilical stem cells

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

I. Aim of the research
○ Conventional treatment of psoriasis has short duration of effectiveness, inconvenient schedule for drug treatment,toxicity, and non-compliance, so the effectiveness of the treatment is relatively low
○ Recently developed biological drugs show more effect, but there is no information about side effects on the long-term treatment of the drug and the cost is very high
○ Therefore, new drug for psoriasis is necessary for lower cost and more effective therapy for treatment of psoriasis
○ It is reported that mesenchymal stem cells (MSCs) can inhibit T cell proliferation and differentiation without HLA-matching
○ MSC has low immunological rejection, so it might be used for the treatment of autoimmune diseases, such as psoriasis
○ This study might provide important information for the treatment of autoimmune diseases using MSC
II. Content of the research
○ Establishment of mouse model of psoriasis and determination of inhibitory effect of MSC on psoriasis-like skin inflammation
○ Effect of MSC on inhibition of keratinocyte proliferation and differentiation
○ Determination of MSC number for inhibition of psoriasis-like skin inflammation
○ Effect of MSC on CD4+ T cell proliferation, and differentiation and dendritic cell maturation
○ Determination of distribution and oncogenic property of MSC after subcutaneous injection in a mouse model of psoriasis
○ Application and approval of IND
III. Experimental results
○ MSC inhibited psoriasis-like skin inflammation in mice
○ MSC inhibited TPA-induced skin inflammation in mice
○ Co-cultured DC with MSC can inhibit DC maturation
○ MSC inhibited T cell proliferation, Th17 cell differentiation and induced Treg cell differentiation
○ MSC inhibited expression of pro-inflammatory mediators from stimulated keratinocyte, and calcium- or imiquimod-induced keratinocyte differentiation
○ There was no particular symptom and death after subcutaneous injection of MSC in mice
○ MSC was detected in skin after subcutaneous injection and the cells were not detected 2 weeks after the injection in mice
○ MSC did not form cancer after repeated injection in mice
○ Production of MSC in GMP level plant, establishment of production method of MSC and application of IND for clinical trial
IV. Plan for application of experimental results
○ The results provide basic concept for use of MSC to treat autoimmune diseases, such as psoriasis
○ Toxicity test and development of production method of MSC for cell therapy will be helpful when MSC is used to treat immune diseases

국문 초록 (Abstract)

I. 연구개발의 목적 및 필요성
○ 기존의 건선 치료제는 효과가 짧고, 불편한 약물 투여 방법, 필연적으로 초래되는 부작용, 환자의 질환에 대한 이해 부족과 비순응도로 인하여 치료 효과가 낮음
○ 최근에 개발된 생물학적 제제들은 치료 효과가 우수하지만, 아직까지 장기간 투여에 따른 부작용에 대한 자료가 미비하며 약값이 비싸 환자 1인당 의료비로 연간 $20,000 정도 사용됨
○ 따라서 건선을 효과적으로 치료할 수 있는 새로운 치료법의 개발은 치료비용을 줄여 건선 환자들의 복지 향상과 건선과 동반될 수 있는 여러 질환들의 유병률을 감소시켜 생명연장에 기여하므로 연구 가치가 상당히 큼
○ 최근 중간엽 줄기세포 (MSC)가 임파구의 활성화를 억제하는 능력이 있는 것으로 보고되었고 이러한 임파구의 억제는 HLA-matching이 필요하지 않음
○ 특히 MSC가 HLA-DR과 같은 항원의 발현이 낮아 체내에 주사 시에도 거부반응과 같은 면역부작용을 유발하지 않는 것이 보고되어서 MSC가 건선과 같은 자가 면역질환 세포치료제로써의 이용 가능성이 큼
○ 본 연구는 타 피부면역질환 혹은 자가 면역 질환 치료에도 임상적 치료를 위한 중요한 단서를 제공할 것으로 생각됨
II. 연구개발의 내용 및 범위
○ 건선유사 피부염증을 유발하는 동물모델 확립 및 MSC에 의한 건선유사 피부염증의 억제효과 검증
○ MSC가 keratinocyte의 증식 및 분화에 미치는 영향 연구
○ Imiquinod에 의해 유도된 건선유사 피부염증을 효과적으로 억제하는 MSC의 세포 수 결정
○ MSC가 CD4+ T 세포의 증식 및 분화 그리고 dendritic cell의 분화와 활성에 미치는 영향연구
○ MSC 투여 후 동물 내 분포검증 및 종양원성 시험
○ IND 신청 및 승인
Ⅲ. 연구개발 결과
○ MSC를 피하로 주입하여 IL-23, imiquimod에 의해서 유도되는 건선유사 피부염증에 대한 억제 및 치료효과를 확인함
○ MSC를 피하로 주입하여 TPA에 의해 유도되는 피부염증의 억제효과를 확인함
○ MSC는 DC의 maturation을 억제하였으며, MSC와 co-culture한 DC는 CD4+ T세포의 Treg 세포로의 분화를 유도함
○ MSC는 T 세포의 증식억제, Th17 분화억제, Treg 세포 분화유도 효과가 있음
○ MSC는 자극된 keratinocyte로 부터 염증성 물질의 발현을 억제하였고, Ca++ 혹은 imiquimod에 의한 증식과 분화도 억제하였음
○ 건선의 동물 모델에서 MSC 투여 후 사망개체는 관찰되지 않았음
○ 피하로 투여한 MSC는 투여 후 피부조직에서만 분포하였으며, MSC는 2주 이후에는 더 이상 검출되지 않았음
○ MSC의 반복투여 시 종양이 발견되지 않았음
○ GMP 시설 내 MSC의 생산, 제조방법, 기준 및 시험법확립
○ 임상시험 계획서를 작성하여 IND 승인 받음
Ⅳ. 연구개발결과의 활용계획
○ 본 연구과제에서 검증한 MSC의 건선 억제 기작은 건선이외에 여러 면역질환을 치료할 수 있는 새로운 치료제 혹은 치료법을 개발에 기초자료를 제공함
○ MSC의 독성평가시험, GMP 시설 내 세포치료제로써 MSC의 생산을 위한 기준 및 시험법 개발은 향후 다른 질환 치료제로써 MSC가 이용될 때 도움이 될 것임