KR20240124223A - Composition for treating alopecia comprising recombinant keratin - Google Patents

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안성영
김우경
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Abstract

The present invention relates to a composition for treating alopecia comprising deglycosylated recombinant keratin as an active ingredient. Provided is a pharmaceutical composition for preventing or treating alopecia comprising, as an active ingredient, one or more recombinant keratin selected from the group consisting of recombinant keratin, recombinant keratin having 90% or more amino acid sequence identities with the recombinant keratin, and recombinant keratin having 95% or more amino acid sequence positives with the recombinant keratin. The composition according to one embodiment includes deglycosylated recombinant keratin, thereby significantly improving hair growth promotion and hair regeneration effects compared to a composition including human hair-derived keratin, and thus can exhibit excellent effects of preventing, treating, or alleviating hair loss.

Description

재조합 케라틴을 포함하는 탈모 치료용 조성물{Composition for treating alopecia comprising recombinant keratin}{Composition for treating alopecia comprising recombinant keratin}

본 발명은 탈당화 재조합 케라틴을 포함하는 탈모 치료용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for treating hair loss comprising deglycosylated recombinant keratin.

케라틴은 발모 촉진 효과가 있으며, 두피에 도포하는 것보다 경피 또는 피하에 주사하는 경우 더 우수한 발모 촉진 효과를 발휘할 수 있음이 개시되어 있다. It has been disclosed that keratin has a hair growth promotion effect, and can exhibit a better hair growth promotion effect when injected percutaneously or subcutaneously than when applied to the scalp.

케라틴은 KRT1 내지 KRT86 등 다양한 유전자로부터 발현된 다양한 subclass 단백질들을 포함하고 있는데, 각 subclass 케라틴의 발모 촉진 효과는 어떠한지, 그리고 케라틴의 글리코실화 여부가 발모 촉진 효과에 영향을 미치는지 여부는 개시된 바가 없다.Keratin contains various subclass proteins expressed from various genes such as KRT1 to KRT86, but the hair growth promoting effect of each subclass of keratin and whether the glycosylation of keratin affects the hair growth promoting effect have not been disclosed.

대한민국 공개공보 제10-1859421호(2018.05.14)Republic of Korea Public Notice No. 10-1859421 (2018.05.14)

일 구체예에 따르면, 글리코실화 되지 않은 재조합 케라틴(deglycosylated recombinant keratin)을 유효성분으로 포함하는 탈모 치료용 조성물을 제공한다.According to one specific example, a composition for treating hair loss is provided, comprising deglycosylated recombinant keratin as an active ingredient.

일 양상은 재조합 케라틴, 상기 재조합 케라틴과 90% 이상의 아미노산 서열 일치성(identities)을 갖는 재조합 케라틴 및 상기 재조합 케라틴과 95% 이상의 아미노산 서열 유사성(positives)을 갖는 재조합 케라틴을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 재조합 케라틴을 유효성분으로 포함하고, 상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴 31, 재조합 케라틴 32, 재조합 케라틴 33A, 재조합 케라틴 33B, 재조합 케라틴 35, 재조합 케라틴 36, 재조합 케라틴 37 및 재조합 케라틴 38으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나인 것이고, 상기 재조합 케라틴은 글리코실화되지 않은 것인 탈모(alopecia) 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다. One aspect provides a pharmaceutical composition for preventing or treating alopecia, comprising as an active ingredient at least one recombinant keratin selected from the group consisting of recombinant keratin, recombinant keratin having 90% or more amino acid sequence identity (identities) with the recombinant keratin, and recombinant keratin having 95% or more amino acid sequence similarity (positives) with the recombinant keratin, wherein the recombinant keratin is any one selected from the group consisting of recombinant keratin 31, recombinant keratin 32, recombinant keratin 33A, recombinant keratin 33B, recombinant keratin 35, recombinant keratin 36, recombinant keratin 37, and recombinant keratin 38, and wherein the recombinant keratin is non-glycosylated.

구체적으로 상기 서열 일치성은 60% 이상일 수 있으며, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 또는 99% 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 서열 유사성은 75% 이상일수 있으며, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 또는 99% 이상일 수 있다.Specifically, the sequence identity may be greater than or equal to 60%, and may be greater than or equal to 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 or 99%. Specifically, the sequence similarity may be greater than or equal to 75%, and may be greater than or equal to 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 or 99%.

본 발명자는 글리코실화되지 않은 재조합 케라틴34가 글리코실화된 인모유래 케라틴(hair keratin; 인모추출 케라틴 또는 인모 케라틴)보다 발모 유도 효과가 우수함을 입증하였다. 더불어, 본 발명자는 케라틴 34 이외에 인모를 구성하는 다른 class 8개(KRT31, KRT32, KRT33A, KRT33B, KRT35, KRT36, KRT 37, KRT38)의 케라틴으로부터 유래된 글리코실화되지 않은 재조합 케라틴에 대해서도 인모 유래 케라틴보다 발모 유도 효과가 우수함을 입증하였다.The present inventors demonstrated that non-glycosylated recombinant keratin 34 has a superior hair growth induction effect than glycosylated hair-derived keratin (human hair-extracted keratin or human hair keratin). In addition, the present inventors demonstrated that non-glycosylated recombinant keratin derived from 8 other classes of keratins constituting human hair (KRT31, KRT32, KRT33A, KRT33B, KRT35, KRT36, KRT 37, KRT38) other than keratin 34 has a superior hair growth induction effect than human hair-derived keratin.

상기 재조합 케라틴 34의 서열은 서열번호 10의 아미노산 서열이고, 상기 재조합 케라틴 31의 서열은 서열번호 11의 아미노산 서열이고, 상기 재조합 케라틴 32의 서열은 서열번호 12의 아미노산 서열이고, 상기 재조합 케라틴 33A의 서열은 서열번호 13의 아미노산 서열이고, 상기 재조합 케라틴 33B의 서열은 서열번호 14의 아미노산 서열이고, 상기 재조합 케라틴 35의 서열은 서열번호 15의 아미노산 서열이고, 상기 재조합 케라틴 36의 서열은 서열번호 16의 아미노산 서열이고, 상기 재조합 케라틴 37의 서열은 서열번호 17이고, 상기 재조합 케라틴 38의 서열은 서열번호 18일 수 있다.The sequence of the recombinant keratin 34 may be an amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, the sequence of the recombinant keratin 31 may be an amino acid sequence of SEQ ID NO: 11, the sequence of the recombinant keratin 32 may be an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12, the sequence of the recombinant keratin 33A may be an amino acid sequence of SEQ ID NO: 13, the sequence of the recombinant keratin 33B may be an amino acid sequence of SEQ ID NO: 14, the sequence of the recombinant keratin 35 may be an amino acid sequence of SEQ ID NO: 15, the sequence of the recombinant keratin 36 may be an amino acid sequence of SEQ ID NO: 16, the sequence of the recombinant keratin 37 may be SEQ ID NO: 17, and the sequence of the recombinant keratin 38 may be SEQ ID NO: 18.

글리코실화는 진핵세포에서 일어나는 번역후 변형(post-translatal modification)에 의해 수행되는 과정으로, 글리코실화 유무는 단백질의 폴딩구조; 수용해도 등 물리적 특성; 효소활성, 항원성 등의 생리활성을 크게 변화될 수 있다. 예를 들면 성장인자인 BMP(Bone morphogenetic proteins)의 경우 글리코실화되지 않은 BMP는 본래의 생리활성을 상실하므로 E.coli가 아닌 포유류 세포주(mammalian cell line)에서 생산해야 한다. 이러한 점들을 고려하면, 글리코실화 되지 않은 재조합 케라틴34의 개선된 발모 효과는 예측하기 어려운 것이다. Glycosylation is a process performed by post-translational modification that occurs in eukaryotic cells, and the presence or absence of glycosylation can significantly change the folding structure of a protein; physical properties such as water solubility; and physiological activities such as enzyme activity and antigenicity. For example, in the case of growth factor BMP (Bone morphogenetic proteins), non-glycosylated BMP loses its original physiological activity, so it must be produced in a mammalian cell line, not E. coli. Considering these points, it is difficult to predict the improved hair growth effect of non-glycosylated recombinant keratin 34.

상기 탈모는 두피의 모발이 비정상적으로 감소하거나 가늘어지는 상태를 의미한다. 상기 탈모 예방 또는 개선은 새로운 모발 생성 촉진뿐만 아니라 기존 모발이 건강하게 자라도록 하는 것을 포함한다. 상기 탈모는 예를 들면 남성형 탈모(male-pattern alopecia), 여성형 탈모(female-pattern alopecia), 원형 탈모(alopecia areata), 휴지기성 탈모(telogen alopecia), 안드로겐 탈모(Androgenetic Alopecia), 압박성 탈모(Pressure Alopecia), 또는 지루 탈모(Alopecia Seborrhecia)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The above hair loss refers to a condition in which the hair on the scalp abnormally decreases or becomes thinner. The prevention or improvement of the above hair loss includes not only promoting new hair growth but also allowing existing hair to grow healthily. The above hair loss may be, for example, male-pattern alopecia, female-pattern alopecia, alopecia areata, telogen alopecia, androgenetic alopecia, pressure alopecia, or alopecia seborrhecia, but is not limited thereto.

일 구체예에 따르면, 상기 재조합 케라틴 34의 아미노산 서열은 서열번호 10의 서열로 이루어진 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 재조합 케라틴은 상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴 31, 재조합 케라틴 32, 재조합 케라틴 33A, 재조합 케라틴 33B, 재조합 케라틴 35, 재조합 케라틴 36, 재조합 케라틴 37 및 재조합 케라틴 38로 구성된 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 상기 재조합 케라틴은 케라틴31, 32, 33A, 33B, 34, 35, 36, 37 또는 38 유전자의 protein coding region을 클로닝한 벡터를 도입하여 형질전환시킨 박테리아로 생산된 것일 수 있다. 일 구체예에 따르면, 상기 재조합 케라틴은 원핵세포로부터 발현된 것일 수 있다. 상기 원핵세포는 예를 들면 Escherichia 속 균주, Bacillus 속 균주, 또는 Corynebacterium속 균주일 수 있으며, 일 실시예에 따르면 E.coli일 수 있다. 포유동물 세포(mammalian cell)와 같은 진핵세포(Eukaryotic cell)에서 재조합 단백질을 발현시키면 글리코실화(glycosylation)되지만, 원핵세포(prokaryotic cell)로부터 재조합 단백질을 발현시키면 글리코실화가 일어나지 않는다. 구체적으로, 상기 재조합 케라틴은 형질전환된 원핵세포로부터 발현된 것일 수 있다. 일 구체예에 따르면, 상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴 34를 포함하지 않는 것일 수 있다. 일 구체예에 따르면, 상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴 34를 제외한 재조합 케라틴일 수 있다.According to one specific example, the amino acid sequence of the recombinant keratin 34 may be a sequence of SEQ ID NO: 10. According to one embodiment, the recombinant keratin may be any one selected from the group consisting of recombinant keratin 31, recombinant keratin 32, recombinant keratin 33A, recombinant keratin 33B, recombinant keratin 35, recombinant keratin 36, recombinant keratin 37 and recombinant keratin 38, and the recombinant keratin may be produced by transforming a bacterium by introducing a vector in which the protein coding region of the keratin 31, 32, 33A, 33B, 34, 35, 36, 37 or 38 gene is cloned. According to one specific example, the recombinant keratin may be expressed from a prokaryotic cell. The prokaryotic cell may be, for example, an Escherichia genus strain, a Bacillus genus strain, or a Corynebacterium genus strain, and according to one embodiment, may be E. coli. When the recombinant protein is expressed in a eukaryotic cell, such as a mammalian cell, glycosylation occurs, but when the recombinant protein is expressed from a prokaryotic cell, glycosylation does not occur. Specifically, the recombinant keratin may be expressed from a transformed prokaryotic cell. According to one specific example, the recombinant keratin may not include recombinant keratin 34. According to one specific example, the recombinant keratin may be a recombinant keratin excluding recombinant keratin 34.

상기 재조합 케라틴은 인간 KRT31, 32, 33A, 33B, 34, 35, 36, 37 또는 38로부터 발현된 것일 수 있고, 상기 재조합 케라틴은 인간 KRT31, 32, 33A, 33B, 34, 35, 36, 37 또는 38 유전자의 단백질 코딩 서열(Coding Sequence, CDS)으로부터 발현된 것일 수 있다. 상기 KRT31, 32, 33A, 33B, 34, 35, 36, 37 또는 38 유전자 정보 및 코딩 서열은 공지된 데이터베이스로부터 얻을 수 있으며, 예를 들면 미국국립생물정보센터(NCBI)에서 얻을 수 있다. The above recombinant keratin may be expressed from human KRT31, 32, 33A, 33B, 34, 35, 36, 37 or 38, and the above recombinant keratin may be expressed from a protein coding sequence (CDS) of human KRT31, 32, 33A, 33B, 34, 35, 36, 37 or 38 gene. The KRT31, 32, 33A, 33B, 34, 35, 36, 37 or 38 gene information and coding sequence can be obtained from a known database, for example, can be obtained from the National Center for Biotechnology Information (NCBI).

상기 케라틴34 코딩 서열(CDS)은 예를 들면 서열번호 1의 염기 서열일 수 있다. 상기 케라틴31 코딩 서열(CDS)은 예를 들면 서열번호 2의 염기 서열일 수 있다. 상기 케라틴32 코딩 서열(CDS)은 예를 들면 서열번호 3의 염기 서열일 수 있다. 상기 케라틴33A 코딩 서열(CDS)은 예를 들면 서열번호 4의 염기 서열일 수 있다. 상기 케라틴33B 코딩 서열(CDS)은 예를 들면 서열번호 5의 염기 서열일 수 있다. 상기 케라틴35 코딩 서열(CDS)은 예를 들면 서열번호 6의 염기 서열일 수 있다. 상기 케라틴36 코딩 서열(CDS)은 예를 들면 서열번호 7의 염기 서열일 수 있다. 상기 케라틴37 코딩 서열(CDS)은 예를 들면 서열번호 8의 염기 서열일 수 있다. 상기 케라틴38 코딩 서열(CDS)은 예를 들면 서열번호 9의 염기 서열일 수 있다.The keratin 34 coding sequence (CDS) may be, for example, a base sequence of SEQ ID NO: 1. The keratin 31 coding sequence (CDS) may be, for example, a base sequence of SEQ ID NO: 2. The keratin 32 coding sequence (CDS) may be, for example, a base sequence of SEQ ID NO: 3. The keratin 33A coding sequence (CDS) may be, for example, a base sequence of SEQ ID NO: 4. The keratin 33B coding sequence (CDS) may be, for example, a base sequence of SEQ ID NO: 5. The keratin 35 coding sequence (CDS) may be, for example, a base sequence of SEQ ID NO: 6. The keratin 36 coding sequence (CDS) may be, for example, a base sequence of SEQ ID NO: 7. The keratin 37 coding sequence (CDS) may be, for example, a base sequence of SEQ ID NO: 8. The keratin 38 coding sequence (CDS) may be, for example, a base sequence of SEQ ID NO: 9.

상기 케라틴의 클로닝, 재조합 케라틴을 발현하는 숙주세포의 제작, 배양, 및 단백질 정제는 통상기술자에게 알려진 방법으로 실시할 수 있으며 특별히 한정되는 것은 아니다. Cloning of the above keratin, production of a host cell expressing the recombinant keratin, culturing, and protein purification can be performed by methods known to those skilled in the art and are not particularly limited.

일 구체예에 따르면, 상기 재조합 케라틴의 폴딩구조는 헤드(Head), 코일(Coil), 링커(linker), 테일(Tail)로 구분될 수 있다. 상기 재조합 케라틴의 폴딩구조는 헤드-제1 코일-제1 링커-제2 코일- 제2 테일-제3 코일-테일의 순서로 배열된 것일 수 있다. 상기 코일은 알파 나선 구조를 의미할 수 있다. 상기 재조합 케라틴의 폴딩구조는 2개 영역 이상의 알파 나선 구조를 포함할 수 있다. 상기 재조합 케라틴의 폴딩구조는 3개 영역 이상의 알파 나선 구조를 포함할 수 있다.According to one specific example, the folding structure of the recombinant keratin may be divided into a head, a coil, a linker, and a tail. The folding structure of the recombinant keratin may be arranged in the order of head-first coil-first linker-second coil-second tail-third coil-tail. The coil may mean an alpha helix structure. The folding structure of the recombinant keratin may include two or more regions of alpha helix structures. The folding structure of the recombinant keratin may include three or more regions of alpha helix structures.

일 구체예에 따르면, 상기 재조합 케라틴은 화학적 처리에 의해 이황화결합이 분해된 monomer 케라틴의 형태를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴34일 수 있으며, 상기 재조합 케라틴34는 monomer 케라틴, monomer 케라틴이 다시 이황화결합을 형성한 dimer 케라틴 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 화학적 처리는 케라틴에 포함된 시스테인 간의 이황화결합의 절단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 화학적 처리는 TCEP(Tris-2-Carboxyethylphosphine Hydrochloride), Dithiothreitol 또는 beta-mercaptoethanol로 처리하는 것을 포함할 수 있다. Dynamic Light Scattering Analysis를 통한 입자크기 분석에 따르면, monomer인 재조합 케라틴은 평균 크기 45nm 이하인 입자일 수 있다. monomer인 재조합 케라틴 중 일부는 자발적인 이황화결합에 의해 dimer를 형성할 수 있으며, dimer인 재조합 케라틴은 입자 크기가 100nm 이상인 응집된 케라틴 입자를 포함할 수 있다. 상기 일 양상에 따른 탈모 치료용 약학적 조성물은 재조합 케라틴을 포함하는 수용액을 포함할 수 있으며, 상기 수용액 중에서 재조합 케라틴의 평균 입자 크기는 100nm 이하로서, 체내에서 면역반응을 유발하지 않으면서 탈모의 예방 또는 치료 효과를 제공할 수 있다. 반면, 인모유래 케라틴은 당구조가 결합된 단백질을 포함하는 케라틴 복합물질로 이루어진 것으로, 수용액 중에서 상기 단백질 사이의 응집에 의해 평균 크기가 1000nm 이상인 응집체를 형성하게 되며, 상기 응집체는 체내에서 각종 면역반응을 유발할 수 있다. According to one specific example, the recombinant keratin may include a form of monomer keratin in which a disulfide bond is cleaved by a chemical treatment. For example, the recombinant keratin may be recombinant keratin 34, and the recombinant keratin 34 may be composed of a monomer keratin, a dimer keratin in which a monomer keratin forms a disulfide bond again, or a combination thereof. The chemical treatment may include cleavage of a disulfide bond between cysteines included in the keratin. For example, the chemical treatment may include treatment with TCEP (Tris-2-Carboxyethylphosphine Hydrochloride), Dithiothreitol, or beta-mercaptoethanol. According to particle size analysis through Dynamic Light Scattering Analysis, the monomeric recombinant keratin may be a particle having an average size of 45 nm or less. Some of the monomeric recombinant keratins can form dimers by spontaneous disulfide bonds, and the recombinant keratins as dimers can include aggregated keratin particles having a particle size of 100 nm or more. The pharmaceutical composition for treating hair loss according to the above aspect can include an aqueous solution containing the recombinant keratin, and the average particle size of the recombinant keratin in the aqueous solution is 100 nm or less, so that it can provide a preventive or therapeutic effect on hair loss without inducing an immune response in the body. On the other hand, human hair-derived keratin is composed of a keratin complex containing proteins to which a sugar structure is bound, and forms aggregates having an average size of 1000 nm or more by aggregation between the proteins in an aqueous solution, and the aggregates can induce various immune responses in the body.

일 구체예에 따르면, 상기 재조합 케라틴의 평균 분자량은 20 내지 100kDa일 수 있다. 구체적으로 상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴 34, 재조합 케라틴 31, 재조합 케라틴 32, 재조합 케라틴 33A, 재조합 케라틴 33B, 재조합 케라틴 35, 재조합 케라틴 36, 재조합 케라틴 37 및 재조합 케라틴 38로 구성된 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 평균 분자량은 30 내지 100kDa, 40 내지 100kDa, 50 내지 100kDa, 20 내지 90kDa, 30 내지 90kDa, 40 내지 90kDa, 50 내지 90kDa, 20 내지 80kDa, 30 내지 80kDa, 40 내지 80kDa, 50 내지 80kDa, 20 내지 70kDa, 30 내지 70kDa, 40 내지 70kDa, 50 내지 70kDa, 20 내지 60kDa, 30 내지 60kDa, 40 내지 60kDa, 50 내지 60kDa, 또는 55kDa일 수 있다. 바람직하게는, 상기 재조합 케라틴의 평균 분자량은 30 내지 70kDa일 수 있다.According to one specific example, the average molecular weight of the recombinant keratin may be 20 to 100 kDa. Specifically, the recombinant keratin may be any one selected from the group consisting of recombinant keratin 34, recombinant keratin 31, recombinant keratin 32, recombinant keratin 33A, recombinant keratin 33B, recombinant keratin 35, recombinant keratin 36, recombinant keratin 37 and recombinant keratin 38, and has an average molecular weight of 30 to 100 kDa, 40 to 100 kDa, 50 to 100 kDa, 20 to 90 kDa, 30 to 90 kDa, 40 to 90 kDa, 50 to 90 kDa, 20 to 80 kDa, 30 to 80 kDa, 40 to 80 kDa, 50 to 80 kDa, 20 to 70 kDa, 30 to 70 kDa, 40 The average molecular weight of the recombinant keratin may be from 30 to 70 kDa, from 50 to 70 kDa, from 20 to 60 kDa, from 30 to 60 kDa, from 40 to 60 kDa, from 50 to 60 kDa, or from 55 kDa. Preferably, the average molecular weight of the recombinant keratin may be from 30 to 70 kDa.

일 구체예에 따르면, 상기 재조합 케라틴의 유효농도는 인모유래 케라틴의 유효농도보다 10배 낮은 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 재조합 케라틴의 유효농도는 상기 인모유래 케라틴의 유효농도보다 2배, 3배, 4배, 5배, 6배, 7배, 8배 또는 9배 낮은 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면 상기 재조합 케라틴은 동일한 농도에서 인모유래 케라틴보다 상대적으로 높은 효력을 나타냈다. In one specific example, the effective concentration of the recombinant keratin may be 10 times lower than the effective concentration of the human hair-derived keratin. Specifically, the effective concentration of the recombinant keratin may be 2 times, 3 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times or 9 times lower than the effective concentration of the human hair-derived keratin. In one embodiment, the recombinant keratin exhibited relatively higher efficacy than the human hair-derived keratin at the same concentration.

일 구체예에 따르면, 상기 재조합 케라틴은 N-말단에 태그가 결합되지 않은 것일 수 있으며, 예를 들면 GST 태그를 포함하지 않는 것일 수 있다. In one specific example, the recombinant keratin may not have a tag attached to its N-terminus, for example, may not comprise a GST tag.

상기 재조합 케라틴은 N-말단에 결합된 His 태그를 포함하고, C-말단에는 태그가 결합하지 않는 것일 수 있다. The above recombinant keratin may comprise a His tag linked to the N-terminus and may not have a tag linked to the C-terminus.

일 구체예에 따르면, 상기 약학적 조성물은 국소투여용으로 제형화된 것일 수 있다. 상기 국소투여는 두피에 국소 투여되는 것일 수 있다. 상기 국소투여용 제형은 예를 들면 경피(transdermal) 투여용 제형, 진피(intradermal) 투여용 제형, 또는 피하(subcutaneous) 투여용 제형일 수 있다. According to one specific example, the pharmaceutical composition may be formulated for topical administration. The topical administration may be local administration to the scalp. The topical formulation may be, for example, a transdermal formulation, an intradermal formulation, or a subcutaneous formulation.

상기 경피투여용 제형은 주사제, 점적제, 연고, 로션, 겔, 크림, 스프레이, 현탁제, 유제, 패치일 수 있다. 상기 경피투여용 제형은 예를 들면 크림, 겔, 연고, 피부 유화제, 피부 현탁액, 경피전달성 패치, 약물 함유 붕대, 로션, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 경피투여용 제형은 수성성분, 유성성분, 알코올류, 보습제, 증점제, 미백제, 방부제, 산화방지제, 계면활성제, 항료, 피부 영양제 등을 포함할 수 있다. The above transdermal administration formulation may be an injection, a drop, an ointment, a lotion, a gel, a cream, a spray, a suspension, an emulsion, or a patch. The above transdermal administration formulation may be, for example, a cream, a gel, an ointment, a skin emulsifier, a skin suspension, a transdermal delivery patch, a drug-containing bandage, a lotion, or a combination thereof. The above transdermal administration formulation may include an aqueous component, an oily component, an alcohol, a moisturizer, a thickener, a whitening agent, a preservative, an antioxidant, a surfactant, a fragrance, a skin nutrient, and the like.

상기 약학적 조성물은 주사제로 제형화될 수 있으며, 상기 주사제는 한크액(Hank's solution), 링거액(Ringer's solution), DPBS(Dubelcos Phosphate Buffered Solution), 생리 식염 완충액과 같은 생리학적으로 적합한 완충액을 포함할 수 있다.The pharmaceutical composition may be formulated as an injection, and the injection may contain a physiologically suitable buffer such as Hank's solution, Ringer's solution, Dubelcos Phosphate Buffered Solution (DPBS), or physiological saline buffer.

상기 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물 제형, 투여 경로 및 기간에 따라 달라질 수 있으며, 통상기술자에 의해 적절히 선택될 수 있다. The preferred dosage of the above pharmaceutical composition may vary depending on the patient's condition and weight, degree of disease, drug formulation, route and period of administration, and may be appropriately selected by a person skilled in the art.

다른 양상은, 재조합 케라틴, 상기 재조합 케라틴과 90% 이상의 아미노산 서열 일치성을 갖는 재조합 케라틴 및 상기 재조합 케라틴과 95% 이상의 아미노산 서열 유사성을 갖는 재조합 케라틴을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 재조합 케라틴을 유효성분으로 포함하고, 상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴 31, 재조합 케라틴 32, 재조합 케라틴 33A, 재조합 케라틴 33B, 재조합 케라틴 35, 재조합 케라틴 36, 재조합 케라틴 37 및 재조합 케라틴 38로 구성된 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 재조합 케라틴은 글리코실화되지 않은 것인 탈모(alopecia) 개선용 화장료 조성물을 제공한다. 구체적으로 상기 재조합 케라틴은 상기 재조합 케라틴34일 수 있다.Another aspect provides a cosmetic composition for improving alopecia, comprising as an active ingredient at least one recombinant keratin selected from the group consisting of recombinant keratin, recombinant keratin having 90% or more amino acid sequence identity to the recombinant keratin, and recombinant keratin having 95% or more amino acid sequence similarity to the recombinant keratin, wherein the recombinant keratin is any one selected from the group consisting of recombinant keratin 31, recombinant keratin 32, recombinant keratin 33A, recombinant keratin 33B, recombinant keratin 35, recombinant keratin 36, recombinant keratin 37, and recombinant keratin 38, and wherein the recombinant keratin is non-glycosylated. Specifically, the recombinant keratin may be recombinant keratin 34.

상기 화장료 조성물은 상기 유효성분 이외에 기능성 첨가물 및 일반적인 화장료 조성물에 포함되는 성분을 추가로 포함할 수 있다. 상기 화장료 조성물은 항산화제, 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료, 향료 등과 같은 통상적인 보조제 및 담체를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 화장료 조성물에는 글리세린, 부틸렌글리콜, 폴리옥시에칠렌 경화피마자유, 토코페릴 아세테이트, 시트릭산, 스쿠알란, 소듐 시트레이트, 알란토인 등의 보조성분이 추가로 더 포함될 수 있고, 용제로는 헥산디올, 정제수 등을 포함할 수 있다. 또한 상기 기능성 첨가물은 수용성 비타민, 유용성 비타민, 고분자 펩티드, 고분자 다당, 및 스핑고 지질로 이루어진 군에서 선택된 성분을 포함할 수 있다. 이외에 포함되는 배합될 수 있는 성분으로서는 유지 성분, 보습제, 에몰리엔트제, 계면 활성제, 유기 및 무기 안료, 유기 분체, 자외선 흡수제, 방부제, 살균제, 산화 방지제, 식물 추출물, pH 조정제, 알콜, 색소, 향료, 혈행 촉진제, 냉감제, 제한(制汗)제, 정제수 등을 들 수 있다.The cosmetic composition may further include functional additives and components included in general cosmetic compositions in addition to the effective ingredient. The cosmetic composition may further include conventional auxiliary agents and carriers such as antioxidants, stabilizers, solubilizers, vitamins, pigments, fragrances, etc. For example, the cosmetic composition may further include auxiliary ingredients such as glycerin, butylene glycol, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, tocopheryl acetate, citric acid, squalane, sodium citrate, allantoin, etc., and the solvent may include hexanediol, purified water, etc. In addition, the functional additive may include a component selected from the group consisting of water-soluble vitamins, oil-soluble vitamins, high molecular peptides, high molecular polysaccharides, and sphingolipids. In addition, other ingredients that can be mixed include maintenance ingredients, moisturizers, emollients, surfactants, organic and inorganic pigments, organic powders, ultraviolet absorbers, preservatives, bactericides, antioxidants, plant extracts, pH adjusters, alcohol, pigments, fragrances, blood circulation promoters, cooling agents, antiperspirants, purified water, etc.

상기 화장료 조성물은 예를 들면 헤어토닉, 헤어컨디셔너, 헤어에센스, 헤어로션, 헤어영양로션, 헤어샴푸, 헤어린스, 헤어트리트먼트, 헤어크림, 헤어영양크림, 헤어모이스처크림, 헤어맛사지크림, 헤어왁스, 헤어 에어로졸, 헤어팩, 헤어영양팩, 헤어비누, 헤어클렌징폼, 머릿기름, 모발건조제, 모발보존처리제, 모발염색제, 모발용 웨이브제, 모발탈색제, 헤어겔, 헤어글레이즈, 헤어드레싱어, 헤어래커, 헤어모이스처라이저, 헤어무스 또는 헤어스프레이의 제형을 포함할 수 있으며, 구체적으로 샴푸, 클렌져, 컨디셔너, 트리트먼트, 헤어팩, 린스, 두피팩, 토닉, 에센스, 로션, 크림, 오일, 미스트, 스프레이, 또는 헤어젤 제형일 수 있다. The above cosmetic composition may include, for example, a formulation of a hair tonic, a hair conditioner, a hair essence, a hair lotion, a hair nutrition lotion, a hair shampoo, a hair rinse, a hair treatment, a hair cream, a hair nutrition cream, a hair moisture cream, a hair massage cream, a hair wax, a hair aerosol, a hair pack, a hair nutrition pack, a hair soap, a hair cleansing foam, a hair oil, a hair drying agent, a hair preservative, a hair dye, a hair waving agent, a hair bleaching agent, a hair gel, a hair glaze, a hair dressing agent, a hair lacquer, a hair moisturizer, a hair mousse or a hair spray, and may specifically be a formulation of a shampoo, a cleanser, a conditioner, a treatment, a hair pack, a rinse, a scalp pack, a tonic, an essence, a lotion, a cream, an oil, a mist, a spray or a hair gel.

상기 화장료 조성물은 스킨로션, 스킨소프너, 스킨토너, 아스트린젠트, 로션, 밀크로션, 모이스쳐 로션, 영양로션, 맛사지크림, 영양크림, 모이스처크림, 핸드크림, 파운데이션, 에센스, 영양에센스, 팩, 비누, 클렌징폼, 클렌징로션, 클렌징크림, 바디로션 및 바디클린저로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 제형으로 제조될 수 있다. The above cosmetic composition can be manufactured into at least one formulation selected from the group consisting of skin lotion, skin softener, skin toner, astringent, lotion, milk lotion, moisture lotion, nutrition lotion, massage cream, nutrition cream, moisture cream, hand cream, foundation, essence, nutrition essence, pack, soap, cleansing foam, cleansing lotion, cleansing cream, body lotion, and body cleanser.

상기 화장료 조성물의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물섬유, 식물섬유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 또는 산화아연을 포함할 수 있다. When the formulation of the above cosmetic composition is a paste, cream or gel, it may contain animal fiber, plant fiber, wax, paraffin, starch, tragacanth, cellulose derivative, polyethylene glycol, silicone, bentonite, silica or zinc oxide as a carrier component.

또 다른 양상은, 글리코실화되지 않은 재조합 케라틴을 유효량만큼 투여하는 단계를 포함하는 탈모 예방, 치료 또는 개선방법을 제공한다. 구체적으로 상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴 31, 재조합 케라틴 32, 재조합 케라틴 33A, 재조합 케라틴 33B, 재조합 케라틴 35, 재조합 케라틴 36, 재조합 케라틴 37 및 재조합 케라틴 38로 구성된 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.Another aspect provides a method for preventing, treating or improving hair loss, comprising administering an effective amount of a non-glycosylated recombinant keratin. Specifically, the recombinant keratin may be any one selected from the group consisting of recombinant keratin 31, recombinant keratin 32, recombinant keratin 33A, recombinant keratin 33B, recombinant keratin 35, recombinant keratin 36, recombinant keratin 37 and recombinant keratin 38.

일 구체예에 따른 조성물은 글리코실화되지 않은 재조합 케라틴을 포함함으로써 인모유래 케라틴을 포함하는 조성물보다 발모 촉진 및 모발 재생 효과가 현저히 향상되어 우수한 탈모 예방, 치료, 또는 개선 효과를 나타낼 수 있다.A composition according to one specific example can exhibit excellent hair loss prevention, treatment, or improvement effects by significantly improving hair growth promotion and hair regeneration effects compared to a composition containing human hair-derived keratin by including non-glycosylated recombinant keratin.

도 1은 pBT7-N-His의 벡터맵을 나타낸 것이다.
도 2A는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34(rhKRT34)의 분자량을 확인한 결과이다.
도 2B는 일 실시예에 따라 제조된 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT34, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38에 대한 SDS-PAGE 분석결과이다.
도 3A는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3B는 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT34, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38의 구조를 단백질 구조 데이터베이스인 알파폴드(AlphaFold)를 사용하여 나타낸 것이다.
도 3C는 발모를 유도하는 기전에 대한 모식도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34의 Identity를 MALDI-TOF로 분석한 결과이다.
도 5A는 인모유래 케라틴에 대한 동적 광 산란 분석을 통해 입자의 크기 분포와 응집도 차이를 확인한 결과이다.
도 5B는 재조합 케라틴34에 대한 동적 광 산란 분석을 통해 입자 크기의 분포 및 응집도 차이를 확인한 결과이다.
도 6는 인모유래 케라틴으로서 글리코실화된 것과 재조합 인간 케라틴34의 개념도와 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34가 글리코실화되지 않았음을 확인한 웨스턴 블롯 분석 결과이다.
도 7A는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모케라틴의 표면전하 (Surface Charge) 분석 결과이다.
도 7B는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모케라틴의 시스테인의 함량 분석 결과이다.
도 8A는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리에 따른 모유두세포 응집 유도를 확인한 결과이다(Control은 미처리군이며, 인모유래 케라틴은 0.05%, rhKRT34는 0.05%, 0.025%, 0.01% 및 0.005%로 처리하여 비교하였다).
도 8B는 상기 도 8A의 결과로부터 응집물의 크기를 면적으로 계산하여 비교한 그래프이다(각 막대 그래프에 표시된 선은 표준 편차를 나타낸다).
도 8C는 0.05%(w/v)의 rhKRT32로 처리한 경우 모유두세포의 응집이 유도된 것을 나타낸다.
도 8D는 0.05%(w/v)의 rhKRT33A, rhKRT35, rhKRT37로 처리한 경우 모유두세포의 응집이 유도된 것을 나타낸다.
도 8E는 0.05%(w/v)의 rhKRT33A, rhKRT35, rhKRT37로 처리한 경우 모유두세포의 응집이 유도된 것을 Phalloidin 염색을 통해 확인된 것을 나타낸다.
도 8F는 0.05%(w/v)의 rhKRT31, rhKRT33B, rhKRT36, rhKRT38로 처리한 경우 모유두세포의 응집이 유도된 것을 나타낸다.
도 9A는 대조군(Control)으로서 미처리군에서 모유두세포의 발모 관련 마커인 β-카테닌, ALPase, CD133의 발현을 확인한 결과이다.
도 9B는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34이 모유두세포의 발모 관련 마커인 β-카테닌, ALPase, CD133의 발현을 증가시켰음을 확인한 결과이다.
도 9C는 일 실시예에 따라 제조된 rhKRT32이 모유두세포의 발모 관련 마커인 β-카테닌의 발현을 증가시켰음을 확인한 결과이다.
도 10은 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리 농도 및 시간 경과에 따른인모유래 β-카테닌, ALPase, CD133, shh의 mRNA 발현을 확인한 그래프이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 11A는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리 농도에 따른 외모근초세포(ORS)의 분화 결과를 확인한 이미지이다.
도 11B는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴32와 인모유래 케라틴의 처리 농도에 따른 외모근초세포(ORS)의 분화 결과를 확인한 이미지이다.
도 12A는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리에 따른 외모근초세포의 β-카테닌의 발현을 확인한 이미지이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 12B는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리에 따른 외모근초세포의 Lgr5의 발현을 확인한 이미지이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 12C는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴32와 인모유래 케라틴의 처리에 따른 외모근초세포의 β-카테닌의 발현을 확인한 이미지이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 13A는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리에 따른 외모근초세포의 CD 34 발현 억제를 확인한 이미지이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 13B는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리에 따른 외모근초세포의 P-cadherin의 발현을 증가를 확인한 이미지이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 13C는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴32와 인모유래 케라틴의 처리에 따른 외모근초세포의 P-cadherin의 발현을 증가를 확인한 이미지이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 13D는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴32와 인모유래 케라틴의 처리에 따른 외모근초세포의 P-cadherin의 발현을 증가를 확인한 이미지로서, Phalloidin 염색을 같이 사용한 결과를 나타낸다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 13E는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴33, 재조합 인간 케라틴35, 재조합 인간 케라틴37와 인모유래 케라틴의 처리에 따른 외모근초세포의 P-cadherin의 발현을 증가를 확인한 이미지이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 13F는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴31, 재조합 인간 케라틴33B, 재조합 인간 케라틴36, 재조합 인간 케라틴38과 인모유래 케라틴의 처리에 따른 외모근초세포의 P-cadherin의 발현을 증가를 확인한 이미지이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 14는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리 농도 및 시간 경과에 따른 외모근초세포의 발모 관련 마커인 β-카테닌, ITGA6, Sox9, FOXN1의 mRNA 발현을 확인한 그래프이다(대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였다).
도 15A는 일 실시예에 따라 제조된 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리 후 시간 경과(28일)에 따른 동물 실험 결과와 조직에 대한 H&E 염색 결과이다.
도 15B는 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리 28일 후 확인된 모낭의 수를 인간 모발의 성장 주기별로 나타낸 그래프이다.
도 15C는 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리 28일 후 확인된 모낭의 성장 주기별 비율을 나타낸 그래프이다.
도 15D는 재조합 인간 케라틴34와 인모유래 케라틴의 처리 28일 후 모낭의 크기별 비율을 나타낸 그래프이다.
도 16은 케라틴34와 머리카락을 구성하는 다른 산성케라틴과의 아미노산 서열의 유사성을 상대비교 분석한 결과이다. 도 16A는 KRT34와 KRT31의 비교 결과이며, 도 16B는 KRT34와 KRT32의 비교 결과이며, 도 16C는 KRT34와 KRT33a의 비교 결과이며, 도 16D는 KRT34와 KRT33b의 비교 결과이며, 도 16E는 KRT34와 KRT35의 비교 결과이며, 도 16F는 KRT34와 KRT36의 비교 결과이며, 도 16G는 KRT34와 KRT37의 비교 결과이며, 도 16H는 KRT34와 KRT38의 비교 결과이다.
도 17은 인간 케라틴의 계통도 분석 결과로서, 타입 I 케라틴과 타입 II 케라틴으로 구분될 수 있음을 보여준다.
Figure 1 shows a vector map of pBT7-N-His.
Figure 2A shows the results of confirming the molecular weight of recombinant human keratin 34 (rhKRT34) manufactured according to one embodiment.
Figure 2B shows the SDS-PAGE analysis results for rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT34, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 manufactured according to one embodiment.
FIG. 3A is a schematic diagram showing the structure of recombinant human keratin 34 manufactured according to one embodiment.
Figure 3B shows the structures of rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT34, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 using AlphaFold, a protein structure database.
Figure 3C is a schematic diagram of the mechanism that induces hair growth.
Figure 4 shows the results of analyzing the identity of recombinant human keratin 34 manufactured according to one embodiment using MALDI-TOF.
Figure 5A shows the results of confirming the size distribution and cohesion differences of particles through dynamic light scattering analysis of human hair-derived keratin.
Figure 5B shows the results of dynamic light scattering analysis for recombinant keratin 34 to confirm the distribution of particle size and differences in aggregation.
Figure 6 is a conceptual diagram of human hair-derived keratin as glycosylated and recombinant human keratin 34, and the results of a Western blot analysis confirming that recombinant human keratin 34 produced according to one embodiment is not glycosylated.
Figure 7A shows the results of surface charge analysis of recombinant human keratin 34 and human hair keratin manufactured according to one embodiment.
Figure 7B shows the results of analyzing the cysteine content of recombinant human keratin 34 and human hair keratin manufactured according to one embodiment.
Figure 8A shows the results of confirming the induction of hair papilla cell aggregation according to treatment with recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (Control is an untreated group, human hair-derived keratin was treated at 0.05%, and rhKRT34 was treated at 0.05%, 0.025%, 0.01%, and 0.005% for comparison).
Figure 8B is a graph comparing the size of the aggregates calculated as area from the results of Figure 8A (the line indicated on each bar graph represents the standard deviation).
Figure 8C shows that aggregation of mammary papilla cells was induced when treated with 0.05% (w/v) of rhKRT32.
Figure 8D shows that aggregation of mammary papilla cells was induced when treated with 0.05% (w/v) of rhKRT33A, rhKRT35, and rhKRT37.
Figure 8E shows that aggregation of mammary papilla cells was induced when treated with 0.05% (w/v) of rhKRT33A, rhKRT35, and rhKRT37, as confirmed by phalloidin staining.
Figure 8F shows that aggregation of mammary papilla cells was induced when treated with 0.05% (w/v) of rhKRT31, rhKRT33B, rhKRT36, and rhKRT38.
Figure 9A shows the results of confirming the expression of hair growth-related markers of mammary papilla cells, β-catenin, ALPase, and CD133, in the untreated group as a control group.
Figure 9B shows the results confirming that recombinant human keratin 34 manufactured according to one embodiment increased the expression of hair growth-related markers of dermal papilla cells, such as β-catenin, ALPase, and CD133.
Figure 9C shows the results confirming that rhKRT32 manufactured according to one embodiment increased the expression of β-catenin, a hair growth-related marker of mammary papilla cells.
Figure 10 is a graph showing the mRNA expression of human hair-derived β-catenin, ALPase, CD133, and shh according to the treatment concentration and time of recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 11A is an image confirming the differentiation results of outer root sheath cells (ORS) according to the treatment concentration of recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment.
Figure 11B is an image confirming the differentiation results of outer root sheath cells (ORS) according to the treatment concentration of recombinant human keratin 32 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment.
Figure 12A is an image confirming the expression of β-catenin in outer root sheath cells according to treatment with recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 12B is an image confirming the expression of Lgr5 in outer root sheath cells following treatment with recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 12C is an image confirming the expression of β-catenin in outer root sheath cells according to treatment with recombinant human keratin 32 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 13A is an image confirming the inhibition of CD 34 expression of outer root sheath cells by treatment with recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 13B is an image confirming an increase in the expression of P-cadherin in outer root sheath cells following treatment with recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 13C is an image confirming an increase in the expression of P-cadherin in outer root sheath cells following treatment with recombinant human keratin 32 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 13D is an image confirming an increase in the expression of P-cadherin in outer root sheath cells according to treatment with recombinant human keratin 32 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment, and shows the result of using phalloidin staining together (an untreated group was used as a control group).
Figure 13E is an image confirming an increase in the expression of P-cadherin in outer root sheath cells according to treatment with recombinant human keratin 33, recombinant human keratin 35, recombinant human keratin 37, and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 13F is an image confirming an increase in the expression of P-cadherin in outer root sheath cells according to treatment with recombinant human keratin 31, recombinant human keratin 33B, recombinant human keratin 36, recombinant human keratin 38 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 14 is a graph showing the mRNA expression of hair growth-related markers of outer root sheath cells, β-catenin, ITGA6, Sox9, and FOXN1, according to the treatment concentration and time of recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment (an untreated group was used as a control group).
Figure 15A shows the results of animal experiments and H&E staining of tissues over time (28 days) after treatment with recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin manufactured according to one embodiment.
Figure 15B is a graph showing the number of hair follicles confirmed 28 days after treatment with recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin according to the human hair growth cycle.
Figure 15C is a graph showing the growth cycle ratio of hair follicles confirmed 28 days after treatment with recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin.
Figure 15D is a graph showing the size ratio of hair follicles 28 days after treatment with recombinant human keratin 34 and human hair-derived keratin.
Fig. 16 shows the results of a comparative analysis of the amino acid sequence similarity between keratin 34 and other acidic keratins constituting hair. Fig. 16A shows the results of comparison between KRT34 and KRT31, Fig. 16B shows the results of comparison between KRT34 and KRT32, Fig. 16C shows the results of comparison between KRT34 and KRT33a, Fig. 16D shows the results of comparison between KRT34 and KRT33b, Fig. 16E shows the results of comparison between KRT34 and KRT35, Fig. 16F shows the results of comparison between KRT34 and KRT36, Fig. 16G shows the results of comparison between KRT34 and KRT37, and Fig. 16H shows the results of comparison between KRT34 and KRT38.
Figure 17 shows the results of a phylogenetic analysis of human keratin, which shows that it can be divided into type I keratin and type II keratin.

이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Below, one or more specific examples are described in more detail by way of examples. However, these examples are provided for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1: 재조합 케라틴(KRT) 제조 Example 1: Preparation of recombinant keratin (KRT)

1-1. 재조합 벡터 제작1-1. Production of recombinant vector

인간 케라틴 31 (Homo sapiens keratin 31, KRT31), 인간 케라틴 32 (Homo sapiens keratin 32, KRT32), 인간 케라틴 33A (Homo sapiens keratin 33A, KRT33A), 인간 케라틴 33B (Homo sapiens keratin 33B, KRT33B), 인간 케라틴 34 (Homo sapiens keratin 34, KRT34), 인간 케라틴 35 (Homo sapiens keratin 35, KRT35), 인간 케라틴 36 (Homo sapiens keratin 36, KRT36), 인간 케라틴 37 (Homo sapiens keratin 37, KRT37), 인간 케라틴 38 (Homo sapiens keratin 38, KRT38)의 유전자 정보를 미국 국립생물정보센터 (www.ncbi.nlm.nih.gov)에서 얻었다. Genetic information of human keratin 31 (Homo sapiens keratin 31, KRT31), human keratin 32 (Homo sapiens keratin 32, KRT32), human keratin 33A (Homo sapiens keratin 33A, KRT33A), human keratin 33B (Homo sapiens keratin 33B, KRT33B), human keratin 34 (Homo sapiens keratin 34, KRT34), human keratin 35 (Homo sapiens keratin 35, KRT35), human keratin 36 (Homo sapiens keratin 36, KRT36), human keratin 37 (Homo sapiens keratin 37, KRT37), and human keratin 38 (Homo sapiens keratin 38, KRT38) is available from the National Center for Biotechnology Information in the United States. Obtained from (www.ncbi.nlm.nih.gov).

KRT34, KRT31, KRT32, KRT33A, KRT33B, KRT35, KRT36, KRT37, KRT38의 mRNA 서열에서 단백질 코딩 서열(Coding Sequence, CDS)을 발췌하였다. KRT34의 코딩 서열은 서열번호 1이고, KRT31의 코딩 서열은 서열번호 2이고, KRT32의 코딩 서열은 서열번호 3이고, KRT33A의 코딩 서열은 서열번호 4이고, KRT33B 코딩 서열은 서열번호 5이고, KRT35의 코딩 서열은 서열번호 6이고, KRT36의 코딩 서열은 서열번호 7이고, KRT37 코딩 서열은 서열번호 8이고, KRT38의 코딩 서열은 서열번호 9이다. The protein coding sequences (CDS) were extracted from the mRNA sequences of KRT34, KRT31, KRT32, KRT33A, KRT33B, KRT35, KRT36, KRT37, and KRT38. The coding sequence of KRT34 is SEQ ID NO: 1, the coding sequence of KRT31 is SEQ ID NO: 2, the coding sequence of KRT32 is SEQ ID NO: 3, the coding sequence of KRT33A is SEQ ID NO: 4, the coding sequence of KRT33B is SEQ ID NO: 5, the coding sequence of KRT35 is SEQ ID NO: 6, the coding sequence of KRT36 is SEQ ID NO: 7, the coding sequence of KRT37 is SEQ ID NO: 8, and the coding sequence of KRT38 is SEQ ID NO: 9.

바이오니아사(www.bioneer.co.kr)에 의뢰하여 각각의 KRT의 단백질 코딩영역이 포함된 재조합 벡터(pKRT31, pKRT32, pKRT33A, pKRT33B, pKRT34, pKRT35, pKRT36, pKRT37, pKRT38)를 제작하였다. (이하 pKRT31, pKRT32, pKRT33A, pKRT33B, pKRT34, pKRT35, pKRT36, pKRT37, pKRT38는 pKRT로 지칭할 수 있다) We commissioned Bioneer (www.bioneer.co.kr) to produce recombinant vectors (pKRT31, pKRT32, pKRT33A, pKRT33B, pKRT34, pKRT35, pKRT36, pKRT37, pKRT38) containing the protein coding region of each KRT. (Hereinafter, pKRT31, pKRT32, pKRT33A, pKRT33B, pKRT34, pKRT35, pKRT36, pKRT37, pKRT38 may be referred to as pKRT.)

도 1에 따르면, 상기 재조합 벡터(pKRT)는 단백질 발현에 적합한 pBT7-N-His 벡터에 KRT 유전자를 도입한 것으로, T7 프로모터를 포함하고 있어 대량의 mRNA를 전사할 수 있으며, lac 오퍼레이터를 통해 Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG)로 발현을 유도할 수 있다. 또한 단백질 분리정제 과정인 친화크로마토그래피 (affinity chromatography)를 위한 히스티딘 (histidine) 친화성 리간드 (affinity ligand)의 유전자 서열이 N-terminal 부분에 존재한다. 상기 재조합 벡터를 이용하여 형질전환 미생물 제조 및 배양, 재조합 케라틴 발현 및 정제를 진행하였다. According to Figure 1, the recombinant vector (pKRT) is a pBT7-N-His vector suitable for protein expression, which introduces the KRT gene, contains a T7 promoter so that a large amount of mRNA can be transcribed, and can induce expression with Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) through the lac operator. In addition, the gene sequence of a histidine affinity ligand for affinity chromatography, a protein separation and purification process, is present in the N-terminal portion. Using the recombinant vector, the production and cultivation of transformed microorganisms, and the expression and purification of recombinant keratin were performed.

1-2. 재조합 케라틴 발현 형질전환 미생물 제작1-2. Production of recombinant keratin-expressing transformed microorganisms

E. coli BL21(DE3)를 재조합 케라틴 발현용 대장균으로 사용하였다. 대장균에 CaCl2 버퍼를 처리하여 컴피턴트(competent) 세포를 제작하였다. E. coli competent cell에 상기 재조합 벡터(pKRT31, pKRT32, pKRT33A, pKRT33B, pKRT34, pKRT35, pKRT36, pKRT37, pKRT38)를 각각 첨가하고 얼음에서 10분간 방치한 후에 42℃로 90초간 열충격을 가하였다. 앰피실린(ampicillin, Sigma)이 도포된 LB 고체배지에 재조합 벡터가 도입된 E. coli를 도말하고 18시간 배양한 후 BL21/pKRT의 콜로니를 수득하였다. (이하 pKRT31, pKRT32, pKRT33A, pKRT33B, pKRT34, pKRT35, pKRT36, pKRT37, pKRT38 각각의 재조합 벡터가 도입된 형질전환 E.coli를 BL21/pKRT로 지칭함)E. coli BL21 (DE3) was used as E. coli for recombinant keratin expression. Competent cells were produced by treating E. coli with CaCl 2 buffer. The recombinant vectors (pKRT31, pKRT32, pKRT33A, pKRT33B, pKRT34, pKRT35, pKRT36, pKRT37, pKRT38) were each added to E. coli competent cells, left on ice for 10 minutes, and then heat-shocked at 42°C for 90 seconds. E. coli introduced with the recombinant vector were plated on LB solid medium coated with ampicillin (ampicillin, Sigma), and after culturing for 18 hours, colonies of BL21/pKRT were obtained. (Hereinafter, the transformed E. coli into which each of the recombinant vectors pKRT31, pKRT32, pKRT33A, pKRT33B, pKRT34, pKRT35, pKRT36, pKRT37, and pKRT38 has been introduced is referred to as BL21/pKRT)

1-3. 형질전환 미생물 배양 및 발현 1-3. Culture and expression of transformed microorganisms

LB 액체배지로 BL21/pKRT를 배양하였다. 구체적으로, 50ml 튜브에 10ml의 LB 액체배지(500㎍/ml ampicillin 포함)를 넣고 BL21/pKRT 콜로니 2 ~ 3개를 접종하여 18시간 배양하였다. 미생물 배양액을 2,000ml의 LB 배지가 들어있는 5,000ml 플라스크에 접종하였다. 배양액의 흡광도 (OD600)값이 0.5~0.8이 되었을 때, 유도물질인 IPTG를 0.5mM이 되도록 첨가하여 재조합 단백질인 rhKRT(recombinant human Keratin)의 발현을 유도하였다. 추가로 16시간 동안 25℃에서 교반하며 배양하고, 배양액을 3,000rpm에서 20분간 원심분리하여 상등액을 제거하고 세포를 회수하였다. 회수된 세포를 -80℃에서 보관하고 실험에 사용하였다.BL21/pKRT was cultured with LB liquid medium. Specifically, 10 ml of LB liquid medium (containing 500 ㎍/ml ampicillin) was added to a 50 ml tube, 2 to 3 BL21/pKRT colonies were inoculated, and cultured for 18 hours. The microbial culture was inoculated into a 5,000 ml flask containing 2,000 ml of LB medium. When the absorbance (OD600) value of the culture was 0.5 to 0.8, the inducer IPTG was added to 0.5 mM to induce the expression of the recombinant protein rhKRT (recombinant human Keratin). Additionally, the culture was stirred at 25°C for 16 hours, and the culture was centrifuged at 3,000 rpm for 20 minutes to remove the supernatant and harvest the cells. The harvested cells were stored at -80°C and used in the experiment.

1-4. 봉입체(Inclusion body) 분리 및 용해1-4. Separation and dissolution of inclusion bodies

rhKRT는 불용성 단백질로서 E. coli 내부에서 응집되어 봉입체(Inclusion body)를 형성한다. E. coli에서 rhKRT가 응집된 봉입체를 분리하였다. 구체적으로, -80℃에서 보관된 대장균 세포에 파쇄용액 (20mM Tris-HCl, pH8.0)을 넣고 상온에서 재현탁시키고, 초음파 분쇄기를 이용하여 5초 ~ 15초 pulse on-off로 90초간 파쇄하였다. 파쇄된 대장균 시료를 2,000xg에서 20분간 원심분리하여 상등액을 제거하였다. rhKRT is an insoluble protein that aggregates inside E. coli to form inclusion bodies. Inclusion bodies containing aggregated rhKRT were isolated from E. coli. Specifically, E. coli cells stored at -80°C were resuspended at room temperature with a disruption solution (20 mM Tris-HCl, pH 8.0), and disrupted for 90 seconds using an ultrasonic disruptor with pulse on-off for 5 to 15 seconds. The disrupted E. coli sample was centrifuged at 2,000 × g for 20 minutes, and the supernatant was removed.

봉입체 세척을 위하여 펠렛에 봉입체 세척용액 (2M urea, 20mM Tris-HCl, 0.5M NaCl, 2% Triton X-100, pH 8.0)을 넣고 교반한 후 초음파 파쇄기를 이용하여 90초간 파쇄하였다. 시료를 2,000xg에서 10분간 원심분리하여 상등액을 제거하였다. 상기 세척버퍼를 이용한 봉입체 세척 과정을 4회 반복하였다. 세척이 완료된 봉입체는 -20℃에서 보관하여 필요시에 사용하였다. To wash the inclusion bodies, the pellet was added with an inclusion body washing solution (2 M urea, 20 mM Tris-HCl, 0.5 M NaCl, 2% Triton X-100, pH 8.0), stirred, and then disrupted using an ultrasonic disrupter for 90 seconds. The sample was centrifuged at 2,000 × g for 10 minutes, and the supernatant was removed. The inclusion body washing process using the washing buffer was repeated 4 times. The washed inclusion bodies were stored at -20°C and used when necessary.

봉입체에 봉입체 용해용액(5M Urea, 2.5M Thiourea, 25mM Tris-HCl, pH 8.0)을 넣고 95℃에서 10분간 가열한다. 시료를 12,000xg에서 20분간 원심분리하고 상등액을 0.22㎛ 필터로 여과하여 봉입체 용해액을 수득한다. 봉입체 용해액은 rhKRT의 정제에 사용하였다. Add inclusion body dissolution solution (5 M urea, 2.5 M thiourea, 25 mM Tris-HCl, pH 8.0) to the inclusion body and heat at 95°C for 10 minutes. Centrifuge the sample at 12,000 × g for 20 minutes and filter the supernatant through a 0.22 μm filter to obtain the inclusion body dissolution solution. The inclusion body dissolution solution was used for the purification of rhKRT.

1-5. rhKRT의 정제 및 투석 1-5. Purification and dialysis of rhKRT

친화크로마토그래피법(affinity chromatography)으로 rhKRT를 정제하였다. 크로마토그래프관에 HisPur™ Cobalt Superflow Agarose (Thermo Scientific) 2ml를 넣고 평형용액 (20mM sodium phosphate, 300mM NaCl, 8M Urea, 5mM imidazole, pH 8.0) 4ml를 흘려보내며 수지를 평형화(equilibration)하였다. rhKRT를 포함하는 봉입체 용해액을 레진이 충전된 크로마토그래프관에 적용하여 단백질과 결합하도록 하고, 4ml의 세척용액 (20mM sodium phosphate, 300mM NaCl, 8M Urea, 15mM imidazole, pH 8.0)을 이용하여 수지를 세 번 세척하였다. 용출용액 (20mM sodium phosphate, 300mM NaCl, 8M Urea, 150mM imidazole, pH 8.0) 4ml을 세 번 흘려보냄으로써 rhKRT를 포함하는 용출버퍼를 수득하였다. rhKRT was purified by affinity chromatography. 2 ml of HisPur™ Cobalt Superflow Agarose (Thermo Scientific) was added to a chromatographic column, and 4 ml of equilibration solution (20 mM sodium phosphate, 300 mM NaCl, 8 M Urea, 5 mM imidazole, pH 8.0) was flowed to equilibrate the resin. The inclusion body solution containing rhKRT was applied to the chromatographic column filled with the resin to allow binding to the protein, and the resin was washed three times with 4 ml of washing solution (20 mM sodium phosphate, 300 mM NaCl, 8 M Urea, 15 mM imidazole, pH 8.0). The elution buffer containing rhKRT was obtained by flowing 4 ml of the elution solution (20 mM sodium phosphate, 300 mM NaCl, 8 M Urea, 150 mM imidazole, pH 8.0) three times.

rhKRT를 포함하는 용출버퍼 부피의 3배만큼의 증류수를 천천히 추가하며 희석하였다. 이후, 50kDa MWCO의 투석용 막(Spectra/Por®;Spectrum Lab. Inc. USA)에 희석된 rhKRT 포함 수용액(50ml)을 넣고, Spectra/Por RC 투석 튜빙 클로져 (최대 폭 55mm, Orange, Spectrum)를 양쪽 튜브에 패킹하였다. 5L 플라스틱 비커에 증류수를 채워 실온에서 투석을 실시하고, 4시간마다 새로운 5L의 증류수로 교체하여 불순물을 제거하였다. Dilution was performed by slowly adding distilled water three times the volume of the elution buffer containing rhKRT. Afterwards, the diluted aqueous solution containing rhKRT (50 ml) was added to a 50 kDa MWCO dialysis membrane (Spectra/Por ® ; Spectrum Lab. Inc. USA), and Spectra/Por RC dialysis tubing closures (maximum width 55 mm, Orange, Spectrum) were packed on both tubes. Distilled water was filled in a 5 L plastic beaker, and dialysis was performed at room temperature, and impurities were removed by replacing the distilled water with 5 L every 4 hours.

1-6. rhKRT 농축1-6. rhKRT concentration

투석한 rhKRT 수용액을 0.22㎛ 크기의 여과막(Millipore Steriflip™ Sterile Disposable Vacuum Filter)으로 여과하고, 30kDa의 분자량 컷 오프 (cut off) 필터 튜브(Amicon® Ultra-15 Centrifugal Filter Unit, 30kDa MWCO)를 이용하여 3,500rpm, 25℃ 조건으로 원심분리하여 1/50로 농축하였다. 이후, 초저온 냉장고에서 -80℃로 24시간 동안 완전히 동결시켰다. 동결된 rhKRT를 동결건조기(IlShin Lab Freeze Dryer)에 넣고 -85℃의 진공상태에서 완전히 파우더 형태가 되도록 3일 동안 건조하였다. 마지막으로 SDS-PAGE를 실시하여, 분자량을 확인하였다.The dialyzed rhKRT aqueous solution was filtered through a 0.22 μm membrane (Millipore Steriflip™ Sterile Disposable Vacuum Filter) and concentrated to 1/50 by centrifugation at 3,500 rpm and 25°C using a 30 kDa molecular weight cut-off filter tube (Amicon® Ultra-15 Centrifugal Filter Unit, 30 kDa MWCO). The solution was then completely frozen in an ultra-low temperature refrigerator at -80°C for 24 hours. The frozen rhKRT was placed in a freeze dryer (IlShin Lab Freeze Dryer) and dried in a vacuum at -85°C for 3 days until it became completely powdered. Finally, SDS-PAGE was performed to confirm the molecular weight.

도 2A에 따르면 rhKRT34의 분자량은 약 55kDa이었다. 이는 발현시키고자 하는 단백질의 예상 아미노산 서열과 동일한 분자량이었다. 또한 분자량이 약 100kDa인 단백질이 검출되었으며, MALDI-TOF 질량분석법을 이용하여 rhKRT34의 이합체 (Dimer)임을 확인하였다. 이는 하기 설프하이드릴기 차단 과정에서 단량체 (Monomer)로 분리된다. 이미지 분석 프로그램 (ImageJ, https://imagej.nih.gov/ij/)을 이용하여 밴드의 밀도를 측정하여 순도를 확인하였으며, 95% 이상의 순도를 나타냈다. According to Figure 2A, the molecular weight of rhKRT34 was approximately 55 kDa. This was the same molecular weight as the predicted amino acid sequence of the protein to be expressed. In addition, a protein with a molecular weight of approximately 100 kDa was detected, and it was confirmed that it was a dimer of rhKRT34 using MALDI-TOF mass spectrometry. This is separated into monomers in the following sulfhydryl group blocking process. The purity was confirmed by measuring the density of the bands using an image analysis program (ImageJ, https://imagej.nih.gov/ij/), and showed a purity of over 95%.

도 2B는 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT34, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38에 대한 SDS-PAGE 분석결과이다. 도 3에서 rhKRT34는 숙신화 과정에 의하여 38kDa의 위치에서 검출되었다. rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38 모두 30 kDa 내지 70 kDa의 범위의 분자량을 보였다.Figure 2B shows the SDS-PAGE analysis results for rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT34, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38. In Figure 3, rhKRT34 was detected at the 38 kDa position by the succinylation process. rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 all showed molecular weights in the range of 30 kDa to 70 kDa.

1-7. 설프하이드릴기 차단 rhKRT 제조1-7. Manufacturing of rhKRT with sulfhydryl group blocking

동결건조된 rhKRT(100 mg)를 100 mM DTT를 포함하는 8M 우레아(100 ml)에 용해시켜 0.1%(w/v) 농도의 rhKRT 수용액을 제조하고, 50℃에서 18시간 동안 방치하여 이황화결합 제거 반응을 하였다. 이후 L-시스테인염산염 50 mg을 가하여 상온에서 2시간 동안 교반하며 결합 반응을 하였다. 반응이 완료된 수용액(100ml)을 상기 1-5 및 1-6과 동일한 방법으로 투석하고 동결건조하여 분말화하였다. Freeze-dried rhKRT (100 mg) was dissolved in 8 M urea (100 ml) containing 100 mM DTT to prepare an aqueous rhKRT solution having a concentration of 0.1% (w/v), and the solution was left to stand at 50°C for 18 hours to remove disulfide bonds. Afterwards, 50 mg of L-cysteine hydrochloride was added, and the binding reaction was performed with stirring at room temperature for 2 hours. The aqueous solution (100 ml) in which the reaction was completed was dialyzed in the same manner as in 1-5 and 1-6 above, and lyophilized to powder.

실시예 2: rhKRT34 특성 분석(characterization)Example 2: Characterization of rhKRT34

상기 실시예 1에서 제조한 rhKRT34의 물성을 확인하였다. The physical properties of rhKRT34 manufactured in Example 1 above were confirmed.

2-1. rhKRT34의 아미노산 서열, 구조, 입자크기 분석2-1. Analysis of amino acid sequence, structure, and particle size of rhKRT34

rhKRT34의 아미노산 서열은 서열번호 10의 서열이고, rhKRT34의 분자량은 약 55kDa이다. The amino acid sequence of rhKRT34 is the sequence of SEQ ID NO: 10, and the molecular weight of rhKRT34 is about 55 kDa.

도 3A에 따르면, rhKRT34의 폴딩구조는 크게 헤드(Head), 코일(Coil), 링커(linker), 테일(Tail)로 나눌 수 있으며, 각 구조에 해당되는 아미노산 잔기는 1-56 헤드; 57 - 91 코일 1A; 92 - 102 링커 1; 103 - 203 코일 1B; 204 - 219 링커 2; 220 - 363 코일 2; 364 - 394 테일이다. 도 3B에 따르면, rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38은 rhKRT34와 유사한 폴딩구조를 가지며, rhKRT34와 유사한 헤드, 코일, 링커, 테일의 구성을 갖는다. According to Fig. 3A, the folding structure of rhKRT34 can be largely divided into Head, Coil, Linker, and Tail, and the amino acid residues corresponding to each structure are 1-56 Head; 57-91 Coil 1A; 92-102 Linker 1; 103-203 Coil 1B; 204-219 Linker 2; 220-363 Coil 2; 364-394 Tail. According to Fig. 3B, rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 have a folding structure similar to that of rhKRT34, and have a head, coil, linker, and tail configuration similar to that of rhKRT34.

도 3C는 발모를 유도하는 기전에 대한 모식도이다. 도 3에 따르면 발모를 유도하는 기전은 (1) 피부 상피 세포(Dermal Epithelial Cell)의 응축(Condensation)이 발생하고, (2) P-카드헤린(P-cadherin)의 발생을 요구한다. 여기서 유사한 폴딩구조를 갖는 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT34, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38는 상기 기전을 활성화하는 것으로 확인되었다.Figure 3C is a schematic diagram of the mechanism for inducing hair growth. According to Figure 3, the mechanism for inducing hair growth requires (1) condensation of dermal epithelial cells and (2) production of P-cadherin. Here, rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT34, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38, which have similar folding structures, were confirmed to activate the above mechanism.

MALDI-TOF/TOF는 프로테인웍스사(http://www.proteinworks.co.kr/)에서 수행하였으며, 펩타이드의 질량은 MALDI-TOF/TOF 질량 분석기(Model: 4700 MALDI-TOF/TOF, Applied Biosystems)를 사용하여 측정하였다. 펩타이드 질량은 Mascot 검색 프로그램을 사용하여 NCBI 데이터베이스의 모든 단백질의 이론적인 펩타이드를 기록하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.MALDI-TOF/TOF was performed at Proteinworks (http://www.proteinworks.co.kr/), and the peptide mass was measured using a MALDI-TOF/TOF mass spectrometer (Model: 4700 MALDI-TOF/TOF, Applied Biosystems). The peptide mass was recorded using the Mascot search program for theoretical peptides of all proteins in the NCBI database, and the results are shown in Fig. 4.

인모유래 케라틴과 재조합 케라틴34(rhKRT34)를 둘베코 인산완충 식염수 (DPBS)에 0.1%(w/v) 농도로 용해시키고 37℃에서 인큐베이션을 한 후, Dynamic Light Scattering(DLS) Analysis 방법으로 인모케라틴과 rhKRT34의 입자크기를 상대분석하여 도 5A 및 도 5B에 나타내었다. 도 5에 따르면, 재조합케라틴 (rhKRT34)는 monomer 입자와 dimer 입자가 혼재되어 있으며, 평균 입자 크기는 100nm이하인 것으로 확인되었다. 37℃에서 인큐베이션 시에도 100nm를 초과하는 크기의 응집체는 관찰되지 않았다. 이에 비해 인모유래 케라틴은 37℃에서 인큐베이션시 케라틴 분자끼리의 agglomeration에 의해 크기가 1000nm 이상인 응집체를 형성하는 것으로 나타나, 재조합 케라틴34(rhKRT34)이 인모유래 케라틴 대비 수용액 중에서 상대적으로 안정적으로 존재함이 확인되었다. Human hair-derived keratin and recombinant keratin 34 (rhKRT34) were dissolved in Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS) at a concentration of 0.1% (w/v) and incubated at 37°C. The particle sizes of human hair keratin and rhKRT34 were relatively analyzed by Dynamic Light Scattering (DLS) Analysis, and the results are shown in Figs. 5A and 5B. According to Fig. 5, recombinant keratin (rhKRT34) was confirmed to be a mixture of monomer and dimer particles, and an average particle size of less than 100 nm. No aggregates exceeding 100 nm in size were observed even when incubated at 37°C. In comparison, human hair-derived keratin was found to form aggregates of 1000 nm or larger in size through agglomeration of keratin molecules when incubated at 37°C, confirming that recombinant keratin 34 (rhKRT34) exists relatively stably in aqueous solution compared to human hair-derived keratin.

2-2. rhKRT34의 탈당화 확인 2-2. Confirmation of deglycosylation of rhKRT34

인모유래 케라틴과 rhKRT34에 대해 anti-O-GLCNAc antibody(Cell signaling Technology, Cat#9875)를 이용한 웨스턴 블롯 분석을 실시하여 글리코실화 차이를 분석하였다. Western blot analysis using anti-O-GLCNAc antibody (Cell signaling Technology, Cat#9875) was performed on human hair-derived keratin and rhKRT34 to analyze differences in glycosylation.

도 6에 따르면, 인모유래 케라틴은 글리코실기에 해당되는 positive band가 관찰되었으나, rhKRT34에서는 글리코실기에 대응하는 positive band가 관찰되지 않았다. 따라서 rhKRT34는 탈당화되어 있음을 확인하였다. According to Figure 6, a positive band corresponding to a glycosyl group was observed in human hair-derived keratin, but a positive band corresponding to a glycosyl group was not observed in rhKRT34. Therefore, it was confirmed that rhKRT34 was deglycosylated.

2-3. rhKRT34의 화학적 특성 분석 2-3. Chemical properties analysis of rhKRT34

케라틴의 표면 전하를 측정하기 위해 rhKRT34와 인모 케라틴의 농도가 각각 0.1(w/v)%가 되도록 정제수에 완전히 녹여 케라틴 용액을 준비하였다. pH 측정장치를 사용하여 상기 케라틴 용액에 수산화나트륨 용액을 첨가하면서 용액의 pH가 11이 되도록 하였다. Dynamic Light Scattering 장비의 zeta potential 측정 기능을 이용하여 단백질 표면 전하를 측정하였다. 이어서 상기 용액에 염산을 첨가하여 pH를 0.5 내지 1.5 씩 낮추어가며 상기 장비로 표면 전하를 pH 3 부근까지 측정하여 도 7A에 나타내었다. To measure the surface charge of keratin, rhKRT34 and human hair keratin were completely dissolved in purified water at a concentration of 0.1 (w/v)% each to prepare a keratin solution. Using a pH measuring device, sodium hydroxide solution was added to the keratin solution so that the pH of the solution became 11. The protein surface charge was measured using the zeta potential measuring function of the Dynamic Light Scattering device. Subsequently, hydrochloric acid was added to the solution to lower the pH by 0.5 to 1.5, and the surface charge was measured using the device up to pH 3, which is shown in Fig. 7A.

케라틴을 구성하는 주 아미노산인 시스테인(Cysteine)의 설프하이드릴기(free sulfhydryl group)에 대한 분석을 Invitrogen사의 Thiol Assay Kit(M30550)로 수행하였다. rhKRT34 및 인모 케라틴 샘플을 각각 0.2(w/v)% 농도가 되도록 정제수에 녹인 용액으로 분석을 진행하였다. 이후 과정은 상기 키트 제조사의 지침에 따라 수행하였으며, Fluorescence microplate reader에서 ex 494 nm / em 517 nm으로 측정하여 결과를 도 7B에 나타내었다.Analysis of the free sulfhydryl group of cysteine, the main amino acid constituting keratin, was performed using Invitrogen's Thiol Assay Kit (M30550). The rhKRT34 and human hair keratin samples were each dissolved in purified water to a concentration of 0.2 (w/v)% and analyzed. Subsequent processes were performed according to the kit manufacturer's instructions, and the results were measured at ex 494 nm / em 517 nm in a fluorescence microplate reader, and are shown in Fig. 7B.

도 7A에 따르면, 인모 케라틴의 경우 표면 전하가 음성을 나타내고 있으며, pH 범위에 걸쳐 음성을 유지하여 PI값을 나타내지 않음을 확인하였으며, rhKRT34의 경우는 pH 4 부근에서 표면 전하값이 0이 되는 PI값을 나타내고 있음을 확인하여, 인모 케라틴과 rhKRT34는 화학적으로 상이함을 확인하였다. 또한, 인모 케라틴의 경우 설프하이드릴기(free sulfhydryl group)이 거의 남아 있지 않았으며, rhKRT34의 경우 설프하이드릴기(free sulfhydryl group)이 많이 남아 있음을 확인하였다.According to Figure 7A, in the case of human hair keratin, it was confirmed that the surface charge was negative and maintained negative over the pH range, showing no PI value, and in the case of rhKRT34, it was confirmed that the PI value at which the surface charge value became 0 around pH 4, confirming that human hair keratin and rhKRT34 are chemically different. In addition, in the case of human hair keratin, it was confirmed that almost no free sulfhydryl groups remained, and in the case of rhKRT34, it was confirmed that many free sulfhydryl groups remained.

실시예 3: rhKRT의 발모 효과 분석Example 3: Analysis of hair growth effect of rhKRT

3-1. 모유두세포의 세포응집체 형성 분석3-1. Analysis of cell aggregate formation in mammary papilla cells

3-1-1. 모유두세포에서의 rhKRT34의 세포응집체 형성 분석3-1-1. Analysis of cell aggregate formation of rhKRT34 in mammary papilla cells

실시예 1의 rhKRT34를 모유두세포(Dermal papilla cell; DP cell)에 처리하고 세포응집체(cell aggregate) 형성을 확인하였다. 세포응집체가 증가하면 모발성장 및 모발재생을 유도하는 효과가 있는 것으로 평가할 수 있다. In Example 1, rhKRT34 was treated to dermal papilla cells (DP cells) and the formation of cell aggregates was confirmed. If the cell aggregates increase, it can be evaluated as having an effect of inducing hair growth and hair regeneration.

인간 모유두세포를 24웰 플레이트에 5×104/well로 접종하고, 24시간 후에 배지를 실시예 1의 rhKRT34가 0.05%(w/v), 0.025%(w/v), 0.01%(w/v) 또는 0.005%(w/v)로 포함된 high glucose DMEM 배지로 교체하고 2일간 배양하였다. 대조군(Control)으로 아무것도 처리하지 않은 high glucose DMEM 배지, 그리고 비교군으로 인모유래 케라틴이 0.05%(w/v)로 포함된 high glucose DMEM 배지에서 배양된 모유두세포를 준비하였다. 2일간 배양 후, 각 웰에 형성된 모유두세포 유래 구형 응집체의 개수를 광학현미경으로 확인한 이미지를 도 8A에 나타냈으며, 이를 counting하였다. 상기 이미지로부터 구형 응집물의 크기를 측정하여 도 8B에 나타내었다.Human papilla cells were seeded at 5 × 10 4 /well in a 24-well plate, and after 24 hours, the medium was replaced with high glucose DMEM medium containing 0.05% (w/v), 0.025% (w/v), 0.01% (w/v), or 0.005% (w/v) of rhKRT34 of Example 1, and cultured for 2 days. As a control, high glucose DMEM medium without any treatment, and as a comparison group, human hair-derived keratin-derived keratin-containing high glucose DMEM medium cultured with 0.05% (w/v) were prepared. After culturing for 2 days, the number of spherical aggregates derived from papilla cells formed in each well was confirmed by an optical microscope. The images are shown in Fig. 8A, and they were counted. The sizes of the spherical aggregates were measured from the images, and are shown in Fig. 8B.

도 8에 따르면, 재조합 케라틴34는 0.05%(w/v)의 낮은 농도에서도 모유두세포의 응집을 유도하였으며 같은 농도의 인모 케라틴에 비해 응집유도능이 뛰어났다. 또한, 재조합 케라틴34는 0.005%(w/v)의 농도에서 0.05(w/v) 농도의 인모 케라틴과 유사한 응집유도능을 나타내었는 바, 재조합 케라틴34는 그 유효 농도가 인모유래 케라틴보다 10배 낮은 것으로 확인되었다. According to Fig. 8, recombinant keratin 34 induced the aggregation of hair papilla cells even at a low concentration of 0.05% (w/v) and had a superior aggregation-inducing ability compared to human hair keratin at the same concentration. In addition, recombinant keratin 34 showed a similar aggregation-inducing ability at a concentration of 0.005% (w/v) to human hair keratin at a concentration of 0.05 (w/v), confirming that the effective concentration of recombinant keratin 34 is 10 times lower than that of human hair-derived keratin.

3-1-2. 모유두세포에서의 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38의 세포응집체 형성 분석3-1-2. Analysis of cell aggregate formation of rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 in mammary papilla cells

실시예 1의 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38을 모유두세포에 처리하고 세포응집체 형성을 확인하였다.In Example 1, rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 were treated to breast papilla cells, and the formation of cell aggregates was confirmed.

인간 모유두세포를 24웰 플레이트에 5×104/well로 접종하고, 24시간 후에 배지를 실시예 1의 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38이 0.05%(w/v) 또는 0.01%(w/v)로 포함된 high glucose DMEM 배지로 교체하고 1일 또는 2일간 배양하였다. 대조군(Control)으로 아무것도 처리하지 않은 high glucose DMEM 배지, 그리고 비교군으로 인모유래 케라틴이 0.5% 또는 0.25%(w/v)로 포함된 high glucose DMEM 배지에서 배양된 모유두세포를 준비하였다. 1일 또는 2일간 배양 후, 각 웰에 형성된 모유두세포 유래 구형 응집체의 개수를 광학현미경으로 확인한 이미지를 도 8C, 도 8D, 도 8E, 도 8F에 나타냈다.Human hair papilla cells were seeded at 5 × 10 4 /well in a 24-well plate, and after 24 hours, the medium was replaced with high glucose DMEM medium containing 0.05% (w/v) or 0.01% (w/v) of rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 of Example 1, and cultured for 1 or 2 days. As a control, untreated high glucose DMEM medium, and as a comparison group, hair papilla cells cultured in high glucose DMEM medium containing 0.5% or 0.25% (w/v) human hair-derived keratin were prepared. After culturing for 1 or 2 days, the number of spherical aggregates derived from mammary papilla cells formed in each well was confirmed by an optical microscope, and images are shown in Fig. 8C, Fig. 8D, Fig. 8E, and Fig. 8F.

구체적으로 도 8C는 0.05%(w/v)의 rhKRT32로 처리한 경우 모유두세포의 응집이 유도된 것을 나타낸다. 도 8D는 0.05%(w/v)의 rhKRT33A, rhKRT35, rhKRT37로 처리한 경우 모유두세포의 응집이 유도된 것을 나타내고, 도 8E는 0.05%(w/v)의 rhKRT33A, rhKRT35, rhKRT37로 처리한 경우 모유두세포의 응집이 유도된 것을 Phalloidin 염색을 통해 확인된 것을 나타낸다. 도 8F는 0.05%(w/v)의 rhKRT31, 33B, 36, 38로 처리한 경우 모유두세포의 응집이 유도된 것을 나타낸다.Specifically, Fig. 8C shows that aggregation of papilla cells was induced when treated with 0.05% (w/v) of rhKRT32. Fig. 8D shows that aggregation of papilla cells was induced when treated with 0.05% (w/v) of rhKRT33A, rhKRT35, and rhKRT37, and Fig. 8E shows that aggregation of papilla cells was induced when treated with 0.05% (w/v) of rhKRT33A, rhKRT35, and rhKRT37, as confirmed by phalloidin staining. Fig. 8F shows that aggregation of papilla cells was induced when treated with 0.05% (w/v) of rhKRT31, 33B, 36, and 38.

도 8C, 도 8D, 도 8E 및 도 8F에 따르면, rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38은 0.05%(w/v)의 낮은 농도에서도 모유두세포의 응집을 유도하였으며 같은 농도의 인모 케라틴에 비해 응집유도능이 뛰어났다.According to FIGS. 8C, 8D, 8E, and 8F, rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 induced aggregation of hair papilla cells even at a low concentration of 0.05% (w/v) and had a superior aggregation-inducing ability than human hair keratin at the same concentration.

3-2. 모유두세포의 발모 관련 마커 발현 분석3-2. Analysis of hair growth-related marker expression in mammary papilla cells

3-2-1. 모유두세포에서의 rhKRT34의 발모 관련 마커 분석3-2-1. Analysis of hair growth-related markers of rhKRT34 in mammary papilla cells

면역화학염색을 통해 배양된 모유두세포의 발모 관련 마커인 베타카테닌, CD133, 및 Alkaline phosphatase(ALPase)의 발현을 확인하였다. The expression of hair growth-related markers, beta-catenin, CD133, and alkaline phosphatase (ALPase), in cultured mammary papilla cells was confirmed through immunohistochemical staining.

실시예 1의 rhKRT34가 0.05%(w/v) 포함된 high glucose DMEM 일반 배지에서 모유두세포를 2일간 배양하였다. 배지를 제거하고 DPBS로 세척하였다. 4% 파라포름알데하이드를 10분간 처리하여 고정시킨 후 다시 DPBS로 세척하였다. 고정 후 0.1% triton X-100를 30분간 처리하여 투과성을 부여하고(permeabilization), 10% (w/v)의 정상염소혈청(normal goat serum, NGS)을 1시간 동안 처리하였다. 그 후, 1:200으로 희석된 토끼 항-인간 베타-카테닌 항체(rabbit anti-human beta-catenin antibody), 토끼 항-인간 CD133항체(rabbit anti-human CD34 antibody), 또는 쥐 항-인간 ALPase 항체(mouse anti-human ALPase antibody)를 처리하고 24시간동안 4℃에서 반응시켰다. In Example 1, dermal papilla cells were cultured for 2 days in high glucose DMEM general medium containing 0.05% (w/v) rhKRT34. The medium was removed and washed with DPBS. The cells were fixed by treatment with 4% paraformaldehyde for 10 minutes and washed again with DPBS. After fixation, the cells were permeabilized by treatment with 0.1% Triton X-100 for 30 minutes and treated with 10% (w/v) normal goat serum (NGS) for 1 hour. Thereafter, rabbit anti-human beta-catenin antibody, rabbit anti-human CD133 antibody, or mouse anti-human ALPase antibody diluted 1:200 were treated and reacted at 4°C for 24 hours.

24시간 반응 후, DPBS로 세 번 세척하고, Counter staining을 위해 PE-conjugated Palloidin antibody를 상온에서 1시간동안 처리하였고 2차항체로는 Alexa Fluor 488 conjugated goat anti-rabbit IgG 또는 Alexa Fluor 594 conjugated goat anti-mouse IgG를 상온에서 1시간동안 처리하였다. 그 후, DPBS로 세 번 세척하였고, 4',6-diamidino-2-phenylindole(DAPI)를 처리하였다. 그 후, 염색된 세포들을 형광현미경(OlympusI ×71)으로 관찰하여 그 이미지를 도 9B에 나타내었다.After 24 hours of reaction, the cells were washed three times with DPBS, and PE-conjugated Palloidin antibody was treated for 1 hour at room temperature for counterstaining, and Alexa Fluor 488 conjugated goat anti-rabbit IgG or Alexa Fluor 594 conjugated goat anti-mouse IgG as secondary antibodies were treated for 1 hour at room temperature. After that, the cells were washed three times with DPBS, and 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) was treated. After that, the stained cells were observed under a fluorescence microscope (OlympusI ×71), and the image is shown in Fig. 9B.

대조군으로는 상기 high glucose DMEM 일반 배지를 사용한 미처리군을 사용하였으며, 상기와 같은 방법으로 준비 및 형광현미경 관찰하여 그 이미지를 도 9A에 나타내었다.As a control group, an untreated group using the high glucose DMEM general medium was used, and the image was prepared and observed under a fluorescence microscope in the same manner as above, and is shown in Figure 9A.

도 9에 따르면, rhKRT34 처리군은 미처리군보다 모유두세포의 발모 관련 마커인 베타카테닌, CD133 및 Alkaline phosphatase의 발현이 증가하였다. According to Figure 9, the rhKRT34 treatment group showed increased expression of beta-catenin, CD133, and alkaline phosphatase, which are hair growth-related markers of hair papilla cells, compared to the untreated group.

추가적으로, 인모유래 케라틴과 rhKRT34의 농도별 처리에 따른 모유두세포의 발모 관련 마커로서 베타카테닌, Alkaline phosphatase, CD133 및 shh의 발현을 RT-Qpcr 분석으로 확인하였다. RT-qPCR 분석은 Corbett사로부터의 RG-6000 RT-qPCR 기계를 이용하여 삼중 샘플에서 수행하였다. RT-qPCR을 1 μL의 cDNA 주형, 1 μL 센스 및 안티센스 프라이머, Bioneer사로부터의 10 μL qPCR Master Mix, 그리고 20 μL의 최종 부피의 DEPC-water를 이용하여 수행하였다. 상기 목적에 사용된 프라이머는 GAPDH (정방향 5'-ACTTTGGTATCGTGGAAGGAC-3' 및 역방향 5'-GCAGGGATGATGTTCTGGAG-3'), CD133 (정방향 5'-GTGAAACCTGCAACAGCATC-3' 및 역방향 5'-TGTCAAGTTCTGCATCCACG-3'), β-Catenin (정방향 5'-TGTAGAAGCTGGTGGAATGC-3' 및 역방향 5'-GCTGAACAAGAGTCCCAAGG-3'), ALPase (정방향 5'-CTCGTTGACACCTGGAAGAG-3' 및 역방향 5'-GGCTCGAAGAGACCCAATAG-3'), 및 Shh (정방향 5'-GATGTCTGCTGCTAGTCCTCG-3' 및 역방향 5'- CACCTCTGAGTCATCAGCCTG-3')이었다. 샘플을 하기 프로토콜로 처리하였다: 95℃에서 10분 동안의 가열, 및 이후 10초 동안 95℃, 20초 동안 60 ~ 63℃의 45 사이클 후, 및 융해 곡선을 위한 가열 1회 사이클, 후 12℃에서의 냉각. 데이터를 GAPDH 수준에 대해 표준화시키고, 도 10에 나타내었다.Additionally, the expression of hair growth-related markers, β-catenin, Alkaline phosphatase, CD133, and shh, in human hair papilla cells treated with various concentrations of human hair-derived keratin and rhKRT34 were confirmed by RT-qPCR analysis. RT-qPCR analysis was performed on triplicate samples using an RG-6000 RT-qPCR machine from Corbett. RT-qPCR was performed using 1 μL of cDNA template, 1 μL of sense and antisense primers, 10 μL qPCR Master Mix from Bioneer, and a final volume of 20 μL of DEPC-water. Primers used for the above purpose were GAPDH (forward 5'-ACTTTGGTATCGTGGAAGGAC-3' and reverse 5'-GCAGGGATGATGTTCTGGAG-3'), CD133 (forward 5'-GTGAAACCTGCAACAGCATC-3' and reverse 5'-TGTCAAGTTCTGCATCCACG-3'), β-Catenin (forward 5'-TGTAGAAGCTGGTGGAATGC-3' and reverse 5'-GCTGAACAAGAGTCCCAAGG-3'), ALPase (forward 5'-CTCGTTGACACCTGGAAGAG-3' and reverse 5'-GGCTCGAAGAGACCCAATAG-3'), and Shh (forward 5'-GATGTCTGCTGCTAGTCCTCG-3' and reverse 5'- CACCTCTGAGTCATCAGCCTG-3'). Samples were treated with the following protocol: heating at 95°C for 10 minutes, followed by 45 cycles of 95°C for 10 seconds, 60-63°C for 20 seconds, and 1 cycle of heating for melting curve, followed by cooling at 12°C. Data were normalized to GAPDH levels and are presented in Figure 10.

도 10에 따르면, rhKRT34 처리군은 미처리군보다 모유두세포의 발모 관련 마커인 베타카테닌, CD133, Alkaline phosphatase 및 shh의 mRNA 발현이 증가하였다. According to Figure 10, the rhKRT34-treated group showed increased mRNA expression of beta-catenin, CD133, alkaline phosphatase, and shh, which are hair growth-related markers of hair papilla cells, compared to the untreated group.

3-2-2. 모유두세포에서의 rhKRT32의 발모 관련 마커 분석3-2-2. Analysis of hair growth-related markers of rhKRT32 in mammary papilla cells

rhKRT32에 대해서도 면역화학염색을 통해 배양된 모유두세포의 발모 관련 마커인 베타카테닌의 발현을 확인하였다. For rhKRT32, the expression of beta-catenin, a hair growth-related marker, in cultured hair papilla cells was confirmed through immunochemical staining.

실시예 1의 rhKRT32가 0.01%(w/v) 또는 0.05%(w/v) 포함된 high glucose DMEM 일반 배지에서 모유두세포를 2일간 배양하였다. 배지를 제거하고 DPBS로 세척하였다. 4% 파라포름알데하이드를 10분간 처리하여 고정시킨 후 다시 DPBS로 세척하였다. 고정 후 0.1% triton X-100를 30분간 처리하여 투과성을 부여하고(permeabilization), 10% (w/v)의 정상염소혈청(normal goat serum, NGS)을 1시간 동안 처리하였다. 그 후, 1:200으로 희석된 토끼 항-인간 베타-카테닌 항체(rabbit anti-human beta-catenin antibody)를 처리하고 24시간동안 4℃에서 반응시켰다. In Example 1, dermal papilla cells were cultured for 2 days in high glucose DMEM general medium containing 0.01% (w/v) or 0.05% (w/v) of rhKRT32. The medium was removed and washed with DPBS. The cells were fixed by treatment with 4% paraformaldehyde for 10 minutes and washed again with DPBS. After fixation, the cells were permeabilized by treatment with 0.1% Triton X-100 for 30 minutes and treated with 10% (w/v) normal goat serum (NGS) for 1 hour. Thereafter, rabbit anti-human beta-catenin antibody diluted 1:200 was treated and reacted at 4°C for 24 hours.

24시간 반응 후, DPBS로 세 번 세척하고, Counter staining을 위해 PE-conjugated Palloidin antibody를 상온에서 1시간동안 처리하였고 2차항체로는 Alexa Fluor 488 conjugated goat anti-rabbit IgG 또는 Alexa Fluor 594 conjugated goat anti-mouse IgG를 상온에서 1시간동안 처리하였다. 그 후, DPBS로 세 번 세척하였고, 4',6-diamidino-2-phenylindole(DAPI)를 처리하였다. 대조군으로는 상기 high glucose DMEM 일반 배지를 사용한 미처리군을 사용하였다. 그 후, 염색된 세포들을 형광현미경(OlympusI ×71)으로 관찰하여 그 이미지를 도 9C에 나타내었다.After 24 hours of reaction, the cells were washed three times with DPBS, and PE-conjugated Palloidin antibody was treated for 1 hour at room temperature for counterstaining, and Alexa Fluor 488 conjugated goat anti-rabbit IgG or Alexa Fluor 594 conjugated goat anti-mouse IgG as secondary antibodies were treated for 1 hour at room temperature. After that, the cells were washed three times with DPBS, and 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) was treated. An untreated group using the high glucose DMEM general medium was used as a control group. After that, the stained cells were observed under a fluorescence microscope (OlympusI ×71), and the image is shown in Fig. 9C.

도 9C에 따르면, rhKRT32 처리군은 미처리군보다 모유두세포의 발모 관련 마커인 베타카테닌의 발현이 증가하였다. According to Figure 9C, the rhKRT32-treated group showed increased expression of beta-catenin, a hair growth-related marker of hair papilla cells, compared to the untreated group.

3-3. 외모근초세포의 군집형성능 및 분화유도능 평가3-3. Evaluation of cluster formation ability and differentiation induction ability of outer root cells

3-3-1. 외모근초세포에서 rhKRT 34의 군집형성능 및 분화유도능 평가3-3-1. Evaluation of cluster formation and differentiation induction ability of rhKRT 34 in outer root sheath cells

외모근초세포(outer root sheath cell, ORS Cell)는 2차모발배아세포(Secondary hair germ cell, SHG)로 분화하는 세포로서 모근형성에 중요한 역할을 담당한다. 외모근초세포의 군집유도능 및 분화유도능이 모근 형성과 관련이 높다고 알려져 있다. 특히 CD34 마커를 발현하는 외모근초세포는 2차모발배아세포의 형성에 직접적으로 관여하는 CD34-/Lgr5+ 세포군으로 분화되는 것으로 알려져 있다.Outer root sheath cells (ORS cells) are cells that differentiate into secondary hair germ cells (SHG) and play an important role in hair root formation. It is known that the colony-inducing and differentiation-inducing abilities of ORS cells are closely related to hair root formation. In particular, outer root sheath cells expressing the CD34 marker are known to differentiate into the CD34 - /Lgr5 + cell population, which is directly involved in the formation of secondary hair germ cells.

실시예 1의 rhKRT34를 0.05%(w/v), 0.025%(w/v) 또는 0.01%(w/v)의 농도로 포함하는 high glucose DMEM 배지에서 외모근초세포를 2일간 배양하고 군집형성 및 분화유도를 관찰하였다. 대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였으며, 인모유래 케라틴을 0.1%(w/v) 또는 0.01%(w/v)의 농도로 포함하는 high glucose DMEM 배지에서 외모근초세포를 2일간 배양하고 군집형성 및 분화유도를 광학 현미경(OLYMPUS, IX71, ×100)으로 관찰하여 그 결과를 도 11A에 나타내었다.In Example 1, outer root sheath cells were cultured for 2 days in high glucose DMEM medium containing rhKRT34 at a concentration of 0.05% (w/v), 0.025% (w/v), or 0.01% (w/v), and colony formation and differentiation induction were observed. The untreated group was used as the control group, and outer root sheath cells were cultured for 2 days in high glucose DMEM medium containing human hair-derived keratin at a concentration of 0.1% (w/v) or 0.01% (w/v), and colony formation and differentiation induction were observed under an optical microscope (OLYMPUS, IX71, ×100). The results are shown in Fig. 11A.

도 11A에 따르면, 인모유래 케라틴 처리군은 0.1%(w/v) 이상의 높은 농도에서 외모근초세포의 군집유도 및 연장된(elongated) 형태로의 분화능을 나타냈으나, 이보다 낮은 0.01%(w/v)의 농도에서는 이러한 효과를 나타내지 않았다. 그러나, 실시예 1의 rhKRT34 처리군은 0.01%(w/v)의 낮은 농도에서도 외모근초세포의 군집유도 및 연장된(elongated) 형태로의 분화능을 나타내었다. According to Fig. 11A, the human hair-derived keratin treatment group showed cluster induction of outer root sheath cells and differentiation into an elongated form at a high concentration of 0.1% (w/v) or higher, but did not show such effects at a lower concentration of 0.01% (w/v). However, the rhKRT34 treatment group of Example 1 showed cluster induction of outer root sheath cells and differentiation into an elongated form even at a low concentration of 0.01% (w/v).

추가적으로, 상기 rhKRT34 처리군과 인모유래 케라틴 처리군으로부터 β-카테닌, Lgr5, CD34 및 P-cadherin의 발현 변화를 확인하였다. 도 12A는 β-카테닌의 발현 변화를 확인한 이미지이며, 도 12B는 Lgr5의 발현 변화를 확인한 이미지이며, 도 13A는 CD34의 발현 변화를 확인한 이미지이며, 도 13B는 P-cadherin의 발현 변화를 확인한 이미지이다.Additionally, the expression changes of β-catenin, Lgr5, CD34, and P-cadherin were confirmed from the rhKRT34 treatment group and the human hair-derived keratin treatment group. Fig. 12A is an image confirming the expression change of β-catenin, Fig. 12B is an image confirming the expression change of Lgr5, Fig. 13A is an image confirming the expression change of CD34, and Fig. 13B is an image confirming the expression change of P-cadherin.

도 12에 의하면, 인모유래 케라틴은 0.1%(w/v) 이상의 높은 농도를 처리한 외모근초세포에서 β-카테닌 및 Lgr5의 발현이 증가하였으나, 0.01%(w/v)의 농도에서는 이러한 효과를 나타내지 않았다. 그러나, 실시예 1의 rhKRT34은 0.05%(w/v), 0.025%(w/v) 및 0.01%(w/v)의 낮은 농도에서도 β-카테닌 및 Lgr5의 발현이 증가하였다.According to Fig. 12, human hair-derived keratin increased the expression of β-catenin and Lgr5 in outer root sheath cells treated at a high concentration of 0.1% (w/v) or higher, but did not show this effect at a concentration of 0.01% (w/v). However, rhKRT34 of Example 1 increased the expression of β-catenin and Lgr5 even at low concentrations of 0.05% (w/v), 0.025% (w/v), and 0.01% (w/v).

도 13에 의하면, 인모유래 케라틴은 0.1%(w/v) 처리시 CD34의 발현이 나타나지 않았고, 0.01%(w/v) 처리시에는 CD34 발현이 나타났으나, 실시예 1의 rhKRT34는 0.01%(w/v)의 낮은 농도에서도 CD34의 발현이 억제되었다. 또한, rhKRT34는 hair germ형성시 발현되는 마커인 P-cadherin 발현을 증가시킴을 확인하였다.According to Figure 13, human hair-derived keratin did not show CD34 expression when treated at 0.1% (w/v), and CD34 expression was shown when treated at 0.01% (w/v), but rhKRT34 of Example 1 suppressed CD34 expression even at a low concentration of 0.01% (w/v). In addition, it was confirmed that rhKRT34 increased the expression of P-cadherin, a marker expressed during hair germ formation.

상기 결과에 따르면, rhKRT34는 인모케라틴보다 낮은 농도에서도 외모근초세포의 군집유도, 연장된(elongated) 형태로의 분화가 일어나며 CD34-/Lgr5+/P-cadherin+ 세포로의 분화가 유도될 수 있음을 확인하였다. According to the above results, it was confirmed that rhKRT34 can induce clustering of outer root sheath cells, differentiation into an elongated form, and differentiation into CD34 - /Lgr5 + /P-cadherin + cells even at a lower concentration than human keratin.

인모유래 케라틴과 rhKRT34의 농도별 처리에 따른 외모근초세포의 발모 관련 마커로서 베타카테닌, ITGA6, Sox9 및 FOXN1의 발현을 RT-Qpcr 분석으로 확인하였다. RT-qPCR 분석은 앞선 실시예와 동일한 조건으로 수행하였다. 상기 목적에 사용된 프라이머는 GAPDH (정방향 5'-ACTTTGGTATCGTGGAAGGAC-3' 및 역방향 5'-GCAGGGATGATGTTCTGGAG-3'), Sox9 (정방향 5'-GGACCACCCGGATTACAAGT-3' 및 역방향 5'-AAGATGGCGTTGGGGGAGAT-3'), β-Catenin (정방향 5'-TGTAGAAGCTGGTGGAATGC-3' 및 역방향 5'-GCTGAACAAGAGTCCCAAGG-3'), ITGA6 (정방향 5'-GAAGGTGGCTGCGGTAGCA-3' 및 역방향 5'-ATCACGTTGTCCTCCCGAGT-3'), 및 FOXN1 (정방향 5'-AGTCCTGGGTTCAGAGGTCA-3' 및 역방향 5'-CTGGCGAGTACTGGTGGAAG-3')이었다. RT-Qpcr 결과를 도 14에 나타내었다.The expression of beta-catenin, ITGA6, Sox9, and FOXN1, markers related to hair growth in outer root sheath cells, was confirmed by RT-qPCR analysis according to the concentration-specific treatment of human hair-derived keratin and rhKRT34. RT-qPCR analysis was performed under the same conditions as in the previous example. Primers used for the above purpose were GAPDH (forward 5'-ACTTTGGTATCGTGGAAGGAC-3' and reverse 5'-GCAGGGATGATGTTCTGGAG-3'), Sox9 (forward 5'-GGACCACCCGGATTACAAGT-3' and reverse 5'-AAGATGGCGTTGGGGGAGAT-3'), β-Catenin (forward 5'-TGTAGAAGCTGGTGGAATGC-3' and reverse 5'-GCTGAACAAGAGTCCCAAGG-3'), ITGA6 (forward 5'-GAAGGTGGCTGCGGTAGCA-3' and reverse 5'-ATCACGTTGTCCTCCCGAGT-3'), and FOXN1 (forward 5'-AGTCCTGGGTTCAGAGGTCA-3' and reverse 5'-CTGGCGAGTACTGGTGGAAG-3'). The RT-Qpcr results are shown in Figure 14.

도 14에 따르면, rhKRT34 처리군은 미처리군보다 외모근초세포의 발모 관련 마커인 베타카테닌, ITGA6, Sox9 및 FOXN1의 mRNA 발현이 증가한 것으로 확인되었다. According to Figure 14, the rhKRT34-treated group was confirmed to have increased mRNA expression of hair growth-related markers of outer root sheath cells, beta-catenin, ITGA6, Sox9, and FOXN1, compared to the untreated group.

3-3-2. 외모근초세포에서 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38의 군집형성능 및 분화유도능 평가3-3-2. Evaluation of cluster formation ability and differentiation induction ability of rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 in outer root sheath cells

실시예 1의 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38를 0.1%(w/v) 또는 0.05%(w/v)의 농도로 포함하는 high glucose DMEM 배지에서 외모근초세포를 2일간 배양하고 군집형성 및 분화유도를 관찰하였다. 대조군(Control)으로는 미처리군을 사용하였으며, 인모유래 케라틴을 0.1%(w/v), 0.25%(w/v) 또는 0.5%(w/v)의 농도로 포함하는 high glucose DMEM 배지에서 외모근초세포를 2일간 배양하고 군집형성 및 분화유도를 광학 현미경(OLYMPUS, IX71, ×100)으로 관찰하여 그 결과를 도 11B에 나타내었다.In Example 1, outer root sheath cells were cultured for 2 days in high glucose DMEM medium containing rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 at a concentration of 0.1% (w/v) or 0.05% (w/v), and colony formation and differentiation induction were observed. The untreated group was used as the control group, and outer root sheath cells were cultured for 2 days in high glucose DMEM medium containing human hair-derived keratin at a concentration of 0.1% (w/v), 0.25% (w/v), or 0.5% (w/v), and colony formation and differentiation induction were observed under an optical microscope (OLYMPUS, IX71, ×100). The results are shown in Fig. 11B.

도 11B에 따르면, 인모유래 케라틴 처리군은 0.5%(w/v) 이상의 높은 농도에서 외모근초세포의 군집유도 및 연장된(elongated) 형태로의 분화능을 나타냈다. 한편, 실시예 1의 rhKRT32 처리군은 0.1%(w/v) 및 0.05%(w/v)의 낮은 농도에서도 외모근초세포의 군집유도 및 연장된(elongated) 형태로의 분화능을 나타내었다. According to Figure 11B, the human hair-derived keratin treatment group exhibited cluster induction of outer root sheath cells and differentiation into an elongated form at high concentrations of 0.5% (w/v) or higher. On the other hand, the rhKRT32 treatment group of Example 1 exhibited cluster induction of outer root sheath cells and differentiation into an elongated form even at low concentrations of 0.1% (w/v) and 0.05% (w/v).

추가적으로, 상기 rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38 처리군과 인모유래 케라틴 처리군으로부터 β-카테닌 및 P-cadherin의 발현 변화를 확인하였다. 도 12C는 rhKRT32의 처리에 따른 β-카테닌의 발현 변화를 확인한 이미지이며, 도 13C는 rhKRT32의 처리에 따른 P-cadherin의 발현 변화를 확인한 이미지이고, 도 13D는 rhKRT32의 처리에 따른 P-cadherin의 발현 변화를 확인한 이미지이고, 도 13E는 rhKRT32의 처리에 따른 P-cadherin의 발현 변화를 Phalloidin 염색과 함께 확인한 이미지이고, 도 13F는 rhKRT33A, rhKRT35, rhKRT37의 처리에 따른 P-cadherin의 발현 변화를 확인한 이미지이고, 도 13G는 rhKRT31, rhKRT33B, rhKRT36, rhKRT38의 처리에 따른 P-cadherin의 발현 변화를 Phalloidin 염색과 함께 확인한 이미지이다.Additionally, changes in the expression of β-catenin and P-cadherin were confirmed from the rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38 treatment groups and the human hair-derived keratin treatment group. Figure 12C is an image confirming the change in expression of β-catenin according to treatment with rhKRT32, Figure 13C is an image confirming the change in expression of P-cadherin according to treatment with rhKRT32, Figure 13D is an image confirming the change in expression of P-cadherin according to treatment with rhKRT32, Figure 13E is an image confirming the change in expression of P-cadherin according to treatment with rhKRT32 with Phalloidin staining, Figure 13F is an image confirming the change in expression of P-cadherin according to treatment with rhKRT33A, rhKRT35, and rhKRT37, and Figure 13G is an image confirming the change in expression of P-cadherin according to treatment with rhKRT31, rhKRT33B, rhKRT36, and rhKRT38 with Phalloidin staining.

도 12C에 의하면, 인모유래 케라틴은 0.5%(w/v) 이상의 높은 농도를 처리한 외모근초세포에서 β-카테닌의 발현이 증가하였고, 실시예 1의 rhKRT32는 0.1%(w/v) 및 0.05%(w/v)의 낮은 농도에서도 β-카테닌의 발현이 증가하였다.According to Figure 12C, human hair-derived keratin increased the expression of β-catenin in outer root sheath cells treated with a high concentration of 0.5% (w/v) or higher, and rhKRT32 of Example 1 increased the expression of β-catenin even at low concentrations of 0.1% (w/v) and 0.05% (w/v).

도 13C에 의하면, 인모유래 케라틴은 0.5%(w/v) 이상의 높은 농도를 처리한 외모근초세포에서 P-cadherin 발현이 증가하였고, 실시예 1의 rhKRT32는 0.1%(w/v) 및 0.05%(w/v)의 낮은 농도에서도 P-cadherin 발현이 증가하였다.According to Figure 13C, human hair-derived keratin increased P-cadherin expression in outer root sheath cells treated at high concentrations of 0.5% (w/v) or higher, and rhKRT32 of Example 1 increased P-cadherin expression even at low concentrations of 0.1% (w/v) and 0.05% (w/v).

도 13D에 의하면, 인모유래 케라틴은 0.5%(w/v) 이상의 높은 농도를 처리한 외모근초세포에서 P-cadherin 발현이 증가하였고, 실시예 1의 rhKRT32는 0.1%(w/v) 및 0.05%(w/v)의 낮은 농도에서도 P-cadherin 발현이 증가하였다.According to Figure 13D, human hair-derived keratin increased P-cadherin expression in outer root sheath cells treated with high concentrations of 0.5% (w/v) or higher, and rhKRT32 of Example 1 increased P-cadherin expression even at low concentrations of 0.1% (w/v) and 0.05% (w/v).

도 13E에 의하면, 인모유래 케라틴은 0.1%(w/v) 이상의 농도를 처리한 외모근초세포에서 P-cadherin 발현이 보였고, 실시예 1의 rhKRT33A, rhKRT35, rhKRT37은 0.05%(w/v)의 낮은 농도에서도 P-cadherin 발현이 확인되었다.According to Figure 13E, human hair-derived keratin showed P-cadherin expression in outer root sheath cells treated with a concentration of 0.1% (w/v) or higher, and rhKRT33A, rhKRT35, and rhKRT37 of Example 1 showed P-cadherin expression even at a low concentration of 0.05% (w/v).

도 13F에 의하면, 인모유래 케라틴은 0.25%(w/v) 이상의 농도를 처리한 외모근초세포에서 P-cadherin 발현이 보였고, 실시예 1의 rhKRT31, rhKRT33B, rhKRT36, rhKRT38은 0.05%(w/v)의 낮은 농도에서도 P-cadherin 발현이 확인되었다.According to Figure 13F, human hair-derived keratin showed P-cadherin expression in outer root sheath cells treated with a concentration of 0.25% (w/v) or higher, and rhKRT31, rhKRT33B, rhKRT36, and rhKRT38 of Example 1 showed P-cadherin expression even at a low concentration of 0.05% (w/v).

상기 결과에 따르면, rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, rhKRT38은 인모케라틴보다 낮은 농도에서도 외모근초세포의 군집유도, 연장된(elongated) 형태로의 분화가 일어나며 β-카테닌+/P-cadherin+ 세포로의 분화가 유도될 수 있음을 확인하였다. According to the above results, rhKRT31, rhKRT32, rhKRT33A, rhKRT33B, rhKRT35, rhKRT36, rhKRT37, and rhKRT38 were confirmed to induce clustering of outer root sheath cells, differentiation into an elongated form, and differentiation into β-catenin + /P-cadherin + cells even at concentrations lower than human keratin.

3-4. 동물실험을 통한 발모효과 검증3-4. Verification of hair growth effect through animal testing

YoungBio(Samtako, 1404957265)에서 구입한 수컷 C57BL/6 마우스를 사용하여 동물실험을 통한 발모효과를 확인하였다.The hair growth effect was confirmed through animal testing using male C57BL/6 mice purchased from YoungBio (Samtako, 1404957265).

상기 마우스를 23 ± 2 ℃의 온도, 50 ± 5 %의 습도, 12시간의 명암 주기로 조절된 조건 하에 사육하였다. 마우스 등의 털은 모낭주기를 동기화를 하기 위해 전기 이발기를 사용하여 반복적으로 면도하였다. 케라틴의 발모 촉진 효과를 알아보기 위해 둘베코인산완충식염수, 0.05(w/v)% 인모 케라틴, 0.05(w/v)% 재조합 케라틴, 0.025(w/v)% 재조합 케라틴 및 0.01(w/v)% 재조합 케라틴 주사액을 사용하였으며, 10주령 마우스를 시술 전 시판되는 제모 크림 Veet®(Reckitt Benckiser, 62200809951)을 사용하여 등쪽 털을 완전히 제거하고 무작위로 할당하여 주사했다. 28일간 관찰 및 기록(도 15A 참조)을 하였으며, 마우스를 희생하여 피부 조직을 10% 중성 완충 포르말린(BBC Biochemical, 0141)으로 고정하였다. 조직을 파라핀에 포매하고 4 μm 두께로 절단한 후 조직학적 분석을 위해 헤마톡실린과 에오신으로 염색(H&E staining)하였다. 각주기의 모낭 수와 비율 및 성장기 모낭의 직경은 Х 100 배율에서 광학 현미경으로 관찰 및 기록하여 도 15B 내지 도 15D에 나타내었다.The above mice were housed under controlled conditions of 23 ± 2 ℃ temperature, 50 ± 5% humidity, and 12-h light/dark cycle. The hair on the back of the mice was repeatedly shaved using an electric clipper to synchronize the hair follicle cycle. To investigate the hair growth promoting effect of keratin, Dulbecco's acid buffered saline, 0.05 (w/v)% human hair keratin, 0.05 (w/v)% recombinant keratin, 0.025 (w/v)% recombinant keratin, and 0.01 (w/v)% recombinant keratin injection were used. Before the procedure, 10-week-old mice were completely removed from the back hair using commercially available hair removal cream Veet ® (Reckitt Benckiser, 62200809951), and were randomly assigned to receive the injection. Observations and records were made for 28 days (see Fig. 15A), and the mice were sacrificed and the skin tissues were fixed with 10% neutral buffered formalin (BBC Biochemical, 0141). The tissues were embedded in paraffin, sectioned at 4 μm thickness, and stained with hematoxylin and eosin (H&E staining) for histological analysis. The number and ratio of hair follicles in each cycle and the diameter of hair follicles in the growth phase were observed and recorded under an optical microscope at Х100 magnification and are shown in Figs. 15B to 15D.

도 15에 따르면, 동일 농도인 0.05%(w/v) 인모케라틴과 rhKRT34를 주사시, rhKRT34를 주사한 마우스에서 높은 발모효과를 확인하였다. rhKRT34 주사시 모발의 성장 주기 전반에 걸쳐 모낭의 수가 상대적으로 크게 증가하였고, 성장기 모낭의 비율이 증가하였으며, 모낭의 직경 또한 rhKRT34의 주사시 상대적으로 크게 증가함을 확인하였다.According to Figure 15, when 0.05% (w/v) human hair keratin and rhKRT34 were injected at the same concentration, a high hair growth effect was confirmed in mice injected with rhKRT34. When rhKRT34 was injected, the number of hair follicles increased relatively significantly throughout the hair growth cycle, the proportion of hair follicles in the growth phase increased, and the diameter of the hair follicles also increased relatively significantly when rhKRT34 was injected.

3-5. rhKRT34와 인모를 구성하는 산성케라틴(acidic keratin)의 유사성 분석3-5. Analysis of the similarity between rhKRT34 and acidic keratin that constitutes human hair

탈당화 재조합 케라틴34와 머리카락을 구성하는 다른 산성케라틴과의 아미노산 서열의 유사성을 상대비교하기 위하여, NCBI의 Basic Local Alignment Search Tool(BLAST; http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)에서 단백질과 단백질을 비교할 때 사용하는 blastp 알고리즘을 이용하여 케라틴34 서열과 인모를 구성하는 다른 class 8개(KRT31, KRT32, KRT33A, KRT33B, KRT35, KRT36, KRT37, KRT38)의 산성케라틴을 비교하였다. 유사한 서열의 경우 blastp를 통한 유사도를 기준으로 관련 정보(유사도 점수 (score, 서열들간의 유사도를 알고리즘을 통해 점수화), 일치성 (Identities, 두 서열간 동일한 아미노산으로 일치하는 비율), 유사성 (Positives, 두 서열간 동일한 아미노산은 아니지만 유사한 성질의 아미노산으로 일치하는 비율)) 및 각각의 쿼리(query)와 케라틴34 서열간의 얼라인먼트(alignment) 결과를 확인할 수 있다.To compare the amino acid sequence similarity of deglycosylated recombinant keratin 34 with other acid keratins that compose hair, the blastp algorithm, which is used to compare proteins in NCBI's Basic Local Alignment Search Tool (BLAST; http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi), was used to compare the keratin 34 sequence with eight other classes of acid keratins that compose human hair (KRT31, KRT32, KRT33A, KRT33B, KRT35, KRT36, KRT37, KRT38). For similar sequences, you can check the related information (similarity score (score, algorithmically scores the similarity between sequences), identity (Identities, the percentage of identical amino acids between two sequences), similarity (Positives, the percentage of amino acids that are not identical but have similar properties between two sequences)) and the alignment results between each query and the keratin 34 sequence based on the similarity through blastp.

도 16에 따르면, 케라틴34와 머리카락을 구성하는 다른 산성케라틴과의 아미노산 서열의 일치성(identities) 및 유사성(positives)을 상대비교 분석한 결과, 상기 재조합 케라틴34과 60% 이상의 일치성을 갖는 아미노산 서열 또는 75% 이상의 유사성을 갖는 아미노산 서열을 가지고 있음을 확인하였으며, 인모를 구성하는 케라틴들은 그 아미노산 서열의 유사성이 매우 높음을 알 수 있다. 구체적으로, 도 16A는 KRT34와 KRT31의 아미노산 서열 일치성이 90%이고, 아미노산 서열 유사성이 93%인 것을 나타낸다. 도 16B는 KRT34와 KRT32의 아미노산 서열 일치성이 69%이고, 아미노산 서열 유사성이 82%인 것을 나타낸다. 도 16C는 KRT34와 KRT33A의 아미노산 서열 일치성이 90%이고, 아미노산 서열 유사성이 93%인 것을 나타낸다. 도 16D는 KRT34와 KRT33B의 아미노산 서열 일치성이 88%이고, 아미노산 서열 유사성이 92%인 것을 나타낸다. 도 16E는 KRT34와 KRT35의 아미노산 서열 일치성이 72%이고, 아미노산 서열 유사성이 81%인 것을 나타낸다. 도 16F는 KRT34와 KRT36의 아미노산 서열 일치성이 72%이고, 아미노산 서열 유사성이 82%인 것을 나타낸다. 도 16G는 KRT34와 KRT37의 아미노산 서열 일치성이 62%이고, 아미노산 서열 유사성이 78%인 것을 나타낸다. 도 16H는 KRT34와 KRT38의 아미노산 서열 일치성이 62%이고, 아미노산 서열 유사성이 78%인 것을 나타낸다.According to Fig. 16, as a result of comparative analysis of the amino acid sequence identities (identities) and similarities (positives) between keratin 34 and other acidic keratins constituting hair, it was confirmed that the recombinant keratin 34 has an amino acid sequence having 60% or more identity or an amino acid sequence having 75% or more similarity, and it can be seen that the keratins constituting human hair have very high similarity in their amino acid sequences. Specifically, Fig. 16A shows that the amino acid sequence identity of KRT34 and KRT31 is 90%, and the amino acid sequence similarity is 93%. Fig. 16B shows that the amino acid sequence identity of KRT34 and KRT32 is 69%, and the amino acid sequence similarity is 82%. Fig. 16C shows that the amino acid sequence identity of KRT34 and KRT33A is 90%, and the amino acid sequence similarity is 93%. Figure 16D shows that the amino acid sequence identity of KRT34 and KRT33B is 88%, and the amino acid sequence similarity is 92%. Figure 16E shows that the amino acid sequence identity of KRT34 and KRT35 is 72%, and the amino acid sequence similarity is 81%. Figure 16F shows that the amino acid sequence identity of KRT34 and KRT36 is 72%, and the amino acid sequence similarity is 82%. Figure 16G shows that the amino acid sequence identity of KRT34 and KRT37 is 62%, and the amino acid sequence similarity is 78%. Figure 16H shows that the amino acid sequence identity of KRT34 and KRT38 is 62%, and the amino acid sequence similarity is 78%.

두 단백질간의 아미노산 서열 일치성이 60% 미만이면 단백질의 과도한 구조적 변형을 의미하여 동일 또는 유사한 기능을 확보할 수 없는 것으로 알려져있다. 구체적으로, 상기 산성케라틴이 상기 재조합 케라틴34 대비 아미노산 서열 일치성이 60% 미만이거나 아미노산 서열의 유사성이 75% 미만이면, 케라틴의 기능을 상실하거나 감소하여 상기 재조합 케라틴34에서와 같은 탈모 예방 또는 치료 효과를 확보할 수 없다. 상기 8종의 산성케라틴은 상기 재조합 케라틴34의 아미노산 서열과 일치성 60% 이상 또는 유사성 75% 이상이거나, 일치성 60% 이상 및 유사성 75% 이상일 것을 만족하여, 상기 재조합 케라틴34와 동일 또는 유사한 탈모 예방 또는 치료 효과를 나타낼 수 있다. It is known that if the amino acid sequence identity between two proteins is less than 60%, it means excessive structural deformation of the protein, and the same or similar function cannot be secured. Specifically, if the amino acid sequence identity of the acid keratin is less than 60% or the amino acid sequence similarity is less than 75% with respect to the recombinant keratin 34, the function of the keratin is lost or reduced, and the same hair loss prevention or treatment effect as in the recombinant keratin 34 cannot be secured. The eight kinds of acid keratins satisfy the amino acid sequence identity of 60% or more or the similarity of 75% or more, or the identity of 60% or more and the similarity of 75% or more, and can exhibit the same or similar hair loss prevention or treatment effect as in the recombinant keratin 34.

도 17은 인간 케라틴의 계통도 분석 결과로서, 타입 I 케라틴과 타입 II 케라틴으로 구분될 수 있음을 보여준다. 도 17은 KRT 34를 비롯한 KRT 31, 32, 33a, 33b, 35, 36, 37, 38은 모두 같은 타입 I 서브 그룹으로 분류되어 있음을 보여준다. 구체적으로 모든 기능성 타입 I 케라틴 유전자는 인간 염색체 17번의 장완(q)에 모여 있는 반면, 모든 기능성 타입 II 케라틴 유전자는 염색체 12의 장완에 위치한다. 프레임 A와 B에 사용된 색상 코드에서 강조된 바와 같이, 단백질 생성물의 기본 구조를 기반으로 동일한 하위 그룹에 속하는 개별 타입 I 및 타입 II 케라틴 유전자는 게놈에 클러스터되는 경향이 있다. 더욱이, 상동성이 높은 케라틴 단백질(예: K5 및 K6 파라로그, K14, K16 및 K17)은 종종 이웃 유전자에 의해 암호화되며, 이는 케라틴 다양성 생성에서 유전자 복제의 핵심 역할을 나타낸다.Figure 17 shows the results of phylogenetic analysis of human keratins, which can be divided into type I keratins and type II keratins. Figure 17 shows that KRT 31, 32, 33a, 33b, 35, 36, 37, and 38, including KRT 34, are all classified into the same type I subgroup. Specifically, all functional type I keratin genes are clustered on the long arm (q) of human chromosome 17, whereas all functional type II keratin genes are located on the long arm of chromosome 12. As highlighted by the color codes used in frames A and B, individual type I and type II keratin genes that belong to the same subgroup based on the basic structure of their protein products tend to cluster in the genome. Furthermore, highly homologous keratin proteins (e.g., K5 and K6 paralogs, K14, K16, and K17) are often encoded by neighboring genes, indicating a key role of gene duplication in generating keratin diversity.

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Claims (7)

재조합 케라틴, 상기 재조합 케라틴과 90% 이상의 아미노산 서열 일치성(identities)을 갖는 재조합 케라틴 및 상기 재조합 케라틴과 95% 이상의 아미노산 서열 유사성(positives)을 갖는 재조합 케라틴을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 재조합 케라틴을 유효성분으로 포함하고,
상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴 31, 재조합 케라틴 32, 재조합 케라틴 33A, 재조합 케라틴 33B, 재조합 케라틴 35, 재조합 케라틴 36, 재조합 케라틴 37 및 재조합 케라틴 38로 구성된 군에서 선택된 어느 하나인 것이고,
상기 재조합 케라틴은 글리코실화되지 않은 것인,
탈모(alopecia) 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
A composition comprising at least one recombinant keratin selected from the group consisting of a recombinant keratin, a recombinant keratin having 90% or more amino acid sequence identity (identities) with the recombinant keratin, and a recombinant keratin having 95% or more amino acid sequence similarity (positives) with the recombinant keratin as an active ingredient,
The above recombinant keratin is any one selected from the group consisting of recombinant keratin 31, recombinant keratin 32, recombinant keratin 33A, recombinant keratin 33B, recombinant keratin 35, recombinant keratin 36, recombinant keratin 37 and recombinant keratin 38.
The above recombinant keratin is non-glycosylated.
A pharmaceutical composition for preventing or treating alopecia.
제1항에 있어서,
상기 재조합 케라틴 31의 서열은 서열번호 11의 아미노산 서열이고,
상기 재조합 케라틴 32의 서열은 서열번호 12의 아미노산 서열이고,
상기 재조합 케라틴 33A의 서열은 서열번호 13의 아미노산 서열이고,
상기 재조합 케라틴 33B의 서열은 서열번호 14의 아미노산 서열이고,
상기 재조합 케라틴 35의 서열은 서열번호 15의 아미노산 서열이고,
상기 재조합 케라틴 36의 서열은 서열번호 16의 아미노산 서열이고,
상기 재조합 케라틴 37의 서열은 서열번호 17의 아미노산 서열이고,
상기 재조합 케라틴 38의 서열은 서열번호 18의 아미노산 서열인 것을 특징으로 하는 탈모 치료용 약학적 조성물.
In the first paragraph,
The sequence of the above recombinant keratin 31 is the amino acid sequence of sequence number 11,
The sequence of the above recombinant keratin 32 is the amino acid sequence of sequence number 12,
The sequence of the above recombinant keratin 33A is the amino acid sequence of sequence number 13,
The sequence of the above recombinant keratin 33B is the amino acid sequence of SEQ ID NO. 14,
The sequence of the above recombinant keratin 35 is the amino acid sequence of sequence number 15,
The sequence of the above recombinant keratin 36 is the amino acid sequence of sequence number 16,
The sequence of the above recombinant keratin 37 is the amino acid sequence of sequence number 17,
A pharmaceutical composition for treating hair loss, characterized in that the sequence of the above recombinant keratin 38 is the amino acid sequence of sequence number 18.
제1항에 있어서,
상기 재조합 케라틴은 형질전환 원핵세포로부터 발현된 것인,
탈모 치료용 약학적 조성물.
In the first paragraph,
The above recombinant keratin is expressed from a transformed prokaryotic cell.
A pharmaceutical composition for the treatment of hair loss.
제1항에 있어서,
상기 재조합 케라틴은 이황화결합이 분해된 것으로,
평균 크기가 100 nm 이하의 입자인,
탈모 치료용 약학적 조성물.
In the first paragraph,
The above recombinant keratin is one in which disulfide bonds are broken.
Particles with an average size of less than 100 nm,
A pharmaceutical composition for the treatment of hair loss.
제1항에 있어서,
상기 재조합 케라틴의 평균 분자량은 30 내지 70 kDa인,
탈모 치료용 약학적 조성물.
In the first paragraph,
The average molecular weight of the above recombinant keratin is 30 to 70 kDa.
A pharmaceutical composition for the treatment of hair loss.
제1항에 있어서,
상기 재조합 케라틴의 유효농도는 인모유래 케라틴의 유효농도보다 10배 낮은 농도인,
탈모 치료용 약학적 조성물.
In the first paragraph,
The effective concentration of the above recombinant keratin is 10 times lower than the effective concentration of human hair-derived keratin.
A pharmaceutical composition for the treatment of hair loss.
재조합 케라틴, 상기 재조합 케라틴과 90% 이상의 아미노산 서열 일치성을 갖는 재조합 케라틴 및 상기 재조합 케라틴과 95% 이상의 아미노산 서열 유사성을 갖는 재조합 케라틴을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 재조합 케라틴을 유효성분으로 포함하고,
상기 재조합 케라틴은 재조합 케라틴 31, 재조합 케라틴 32, 재조합 케라틴 33A, 재조합 케라틴 33B, 재조합 케라틴 35, 재조합 케라틴 36, 재조합 케라틴 37 및 재조합 케라틴 38로 구성된 군에서 선택된 어느 하나인 것이고,
상기 재조합 케라틴은 글리코실화되지 않은 것인,
탈모(alopecia) 개선용 화장료 조성물.
Containing as an active ingredient at least one recombinant keratin selected from the group consisting of recombinant keratin, recombinant keratin having 90% or more amino acid sequence identity with said recombinant keratin, and recombinant keratin having 95% or more amino acid sequence similarity with said recombinant keratin,
The above recombinant keratin is any one selected from the group consisting of recombinant keratin 31, recombinant keratin 32, recombinant keratin 33A, recombinant keratin 33B, recombinant keratin 35, recombinant keratin 36, recombinant keratin 37 and recombinant keratin 38.
The above recombinant keratin is non-glycosylated.
A cosmetic composition for improving alopecia.
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