[국내연구자 연구] 국내연구동향 2020년 6월
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- Live-cell Screening Platform Using Human-Induced Pluripotent Stem Cells Expressing Fluorescence-Tagged Cytochrome P450 1A1
- FASEB J. 2020 May 18
교신저자: 안전성평가연구소 박한진 박사
- 인간-유도 만능 줄기세포 (hiPSC)는 분화 잠재력 및 증식 능력으로 인해 약물 스크리닝 및 독성 시험에 귀중한 자원으로 사용되고 있음. 최근에, CRISPR-Cas9-매개 상동성 재조합 시스템은 hiPSC에서 원하는 유전자 위치에서 reporter knock-ins을 가능하게 하였고, 살아있는 세포에서 아릴 탄화수소 수용체 (AHR)의 조절제인 사이토크롬 P450 1A1 (CYP1A1)을 활용하였음. CYP1A1-mCherry hiPSC는 마커 발현, 분화 가능성 및 정상 핵형과 같은 만능 줄기 세포의 전형적인 특성을 나타냈음. 간세포-유사 세포 (HLC) 로의 분화 후, CYP1A1-mCherry 융합 단백질은 소포체에서 발현되었고 국소화되었으며, AHR 작용제에 의해 유도되었다. 241개의 간 독성 화학 물질 및 핵 수용 체 리간드와 함께 high-content 스크리닝으로부터 CYP1A1 발현을 조절하는 23개의 물질을 찾아내었음. AHR 작용제에 대한 hiPSC-HLC의 반응은 HepG2 간세포 암종 세포보다 human primary 간세포와 더 유사 하였음. 이 플랫폼은 이전의 CYP1A1 reporter 세포주와는 달리 세포를 희생하지 않고 세포의 무한 공급이 가능하며, live-cell 스크리닝의 장점을 가지고, 원하는 cell types에서 AHR 및 CYP1A1 관련된 광범위한 스크리닝에 활용 될 수 있음.
- Implantation of the Clinical-Grade Human Neural Stem Cell Line, CTX0E03, Rescues the Behavioral and Pathological Deficits in the Quinolinic Acid-Lesioned Rodent Model of Huntington's Disease
- Stem Cells. 2020 May 6
교신저자: 차의과학대 송지환 교수
- 헌팅턴병 (HD)은 신경 퇴행성 질환으로 의지와 관계 없이 몸이 움직이고 우울증 등의 합병증을 동반하며, 현재 질병 치료 요법이 없음. 손상된 striatal medium spiny neurons (MSN)을 대체하기 위한 임상 시험은 지난 20년 동안 시도되었지만 한계점이 있는 성공뿐임. 만성 허혈성 뇌졸중 환자에서 안전성 및 효능을 보여주는 conditionally immortalized neural stem cell line (CTX0E03)을 사용하여 HD 동물 모델에서 효능을 보이는지 연구함. CTX0E03의 이식이 sham 또는 섬유 아세포 이식 그룹과 비교하여 현저하게 행동 개선을 보여주는 것을 확인하였음. 이식 된 CTX0E03은 striatum에서 BDNF 발현을 갖는 MSN (DARPP-32) 및 GABAergic 뉴런 (GABA, GAD65/67)을 형성하는 반면, cortically 이식 된 세포는 Tbr1 양성 뉴런을 형성하였음. CTX0E03 이식은 또한 glial scar 형성 및 염증을 감소시킬 뿐만 아니라 내인성 신경재생 및 혈관 형성을 증가시킴. 전반적으로, 이 연구의 결과는 임상 등급의 신경 줄기세포주인 CTX0E03이 HD에서의 전임상 시험에 효과적이므로 HD 환자의 치료에서 임상 개발에 유용 할 것임을 입증하고 있음.
- Nanospheres Loaded With Curcumin Improve the Bioactivity of Umbilical Cord Blood-Mesenchymal Stem Cells via c-Src Activation During the Skin Wound Healing Process
- Cells. 2020, 9(6), 1467
교신저자: 대구한의대 이세중 교수, 중앙대 박종필 교수
- 심황에서 추출한 소수성 폴리페놀인 Curcumin은 다양한 질병의 치료를 위해 식품 첨가물 및 약초로 사용되어 왔지만, Curcumin의 임상 적용은 열악한 수용성, 낮은 투과성 및 생체 이용률 수준의 한계점이 있음. 피부 상처가 치유되는 과정 동안 인간 중간엽 줄기세포 (MSCs)의 motility 증진에서 curcumin이 loaded된 nanosphere(CN)의 기능적 역할을 조사하였음. CN은 제대혈 (UCB)-MSC의 motility를 유의하게 증가시켰으며 커큐민보다 10000배 더 큰 migration 효율을 보여줌. CN은 MAPKs의 독특한 활성화를 담당하는 c-Src 및 단백질 kinase C의 인산화를 자극함. 흥미롭게도, CN은 cell migration 촉진 동안 nuclear factor-kappa B의 인산화에 의해 조절되는 바와 같이 α-actinin-1, profilin-1 및 filamentous-actin의 발현 수준을 유의하게 유도하였음. 이러한 결과는 CN이 피부 상처 복구를 위해 UCB-MSC의 동원을 촉진하는 기능성 작용제로 활용될 수 있음을 시사함.
- Etv2- and Fli1-Induced Vascular Progenitor Cells Enhance Functional Recovery in Ischemic Vascular Disease Model—Brief Report
- Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2020 Apr;40(4):e105-e113
교신저자: UNIST 김정범 교수
- 내피 세포 및 평활근 세포 둘 다로 분화 될 수 있는 Vascular progenitor cells(VPC)는 허혈성 질환의 치료 가능성을 가진 세포임. pluripotent stem cells에 의해 생성 된 VPC는 임상 적용에서 종양 형성의 위험을 수반함. 이 문제는 lineage-restricted 전사 인자만을 사용하여 다른 lineage에서 기능적 세포를 유도하는 direct lineage conversion으로 해결할 수 있음. induced VPCs (iVPCs)는 ETS (E-26) 전사 인자, Etv2 및 Fli1에 의해 섬유아세포에서 생성 될 수 있음. 이 연구팀은 마우스 섬유아세포를 Etv2 및 Fli1을 암호화하는 렌티 바이러스로 감염시켰음. 세포 콜로니는 Fli1- 및 Etv2 / Fli1- 감염된 그룹에서 나타났음. Etv2 / Fli1- 감염된 세포 콜로니를 CD144 (CDH5, VE-cadherin)로 분류하였다. CD144 양성 iVPC는 population을 유지하고 안정적으로 expand 되었음. iVPC 유래 내피 세포 및 평활근 세포의 기능은 LDL (저밀도 지단백질) 흡수, carbachol-유도 수축 및 시험 관내 튜브 형성을 분석함으로써 확인하였음. Ischemic hindlimb 모델로의 iVPC의 이식은 생체 내에서 종양 형성 없이 혈류를 향상시켰음. 이 연구의 결과는 줄기 세포 기반 허혈성 질환 치료에 대한 가능성을 제시함.
- Stem Cell-Loaded Adhesive Immiscible Liquid for Regeneration of Myocardial Infarction
- J Control Release. 2020 May 10;321:602-615
교신저자: POSTECH 차형준 교수
- 심근 경색 (MI)은 심근의 심각한 손실 및 기능 장애를 유발함. MI를 회복시키기 위해서는 외인성 줄기세포가 효율적으로 전달되어야 함. 그러나, 심각한 신체적 및 생리학적 심장 환경으로 인해, 최근의 연구 전략은 low cell persistence, low integration 및 delayed therapeutic effects 등의 도전에 직면해있음. 이 연구팀은 bioengineered 홍합 접착제 단백질 (MAP)에서 파생 된 adhesive protein-based immiscible condensed liquid system (APICLS)을 사용 하여 중간엽 줄기세포 (MSC) 치료 플랫폼을 제안하였음. 캡슐화 된 MSC의 높은 캡슐화 효율 및 생존율로, APICLS는 심근 내 주사에 의해 성공적으로 이식되었고 scarred myocardium 전체에 분포되었음. 수중 접착성과 생체 적합성으로 인해 손상된 조직과의 통합이 촉진되어 높은 세포 지속성과 paracrine effects가 극대화되었음. MSC와 함께 APICLS로부터 방출 된 생물 활성 분자는 혈관 신생 및 심장 보호를 유도하고, cardiac remodeling을 지연시키고, fibrosis을 감소시키고, 수축력을 회복시켯음. 따라서, 이 연구의 전략은 손상된 구조적 및 수축 기능을 갖는 경색 심장 조직을 회복하기 위한 혁신적인 접근법으로 제안함.
- USP1 inhibitor ML323 enhances osteogenic potential of human dental pulp stem cells
- Biochem Biophys Res Commun. 2020 Jun 13
교신저자: 서울대학교 정필훈 교수
- LIM homeobox 8 (LHX8)은 뼈와 치아를 포함한 craniofacial 조직의 배아 발생 중에 발현됨. 이전의 연구에서, LHX8의 과발현은 human dental pulp stem cells (DPSCs)의 osteodifferentiation을 억제하였음. 이 연구에서, cDNA microarray 분석을 수행하여 DPSCs에서 LHX8 과발현에 반응하여 발생하는 분자 변화를 밝히고 골 유도제로서 가능한 target을 발견하였음. 골 유도 신호 전달에 대한 것으로 345개의 차등적으로 발현 된 유전자 (DEG)를 찾았으며, LHX8 과발현 및 골 유도 신호 전달에 것으로 각각 53개를 찾아내었음. 38개의 유전자가 두 조건에서 공통적으로 나타났으며, 이들 중에서 LHX8 DPSCs에서 상향 조절되었지만 골 조절 된 DPSCs에서는 하향 조절 된 유전자를 선택하였음. test 된 억제제 중에서, DNA-결합 단백질 억제제 ID-1을 표적으로 하는 ML323은 DPSCs의 골 분화를 촉진시켰음. 결론적으로, ID-1의 억제는 인간 DPSCs의 골 형성을 증가시켰음.
- Targeted Delivery of Mesenchymal Stem Cell-Derived Nanovesicles for Spinal Cord Injury Treatment
- Internation J Molecular Sci. 2020 Jun 11;21(11)
교신저자: 차의과학대 한인보 교수, 서울대학교 김병수 교수
- 안전성 문제 및 중간엽 줄기세포 (MSC) 이식의 poor engraftment로 인해, MSC-유래 엑소좀은 spinal cord injury (SCI)에 대한 대안 요법으로서 주목 받고 있음. 그러나, 엑소좀의 생산성이 충분하지 않으면 임상 적용에 가능성이 제한됨. 또한, unmodified 엑소좀의 낮은 targeting 능력은 치료제로서의 적용에 중요한 장애물이 되고 있음. 현재의 연구에서, 이 연구팀은 macrophage membrane-fused umbilical cord blood-derived MSCs (MF-MSCs)로부터 macrophage membrane-fused exosome-mimetic nanovesicles (MF-NVs)를 만들고 임상 관련 마우스 SCI 모델에서 치료 잠재력을 확인하였음. MF-NV는 정상적으로 분비되는 MSC-derived nanovesicles (N-NV)와 비교하여 더 많은 양의 ischemic region-targeting molecules를 함유하고 있음. 대식세포 막으로부터 유래 된 MF-NV의 targeting molecules는 생체 내 주사 후 손상된 척수에서 MF-NV의 축적을 증가시켰음. MF-NV의 축적 증가는 apoptosis 및 염증을 완화, 축삭 손실을 방지, 혈관 형성을 개선, 섬유증을 감소시키고, 결과적으로 척수 기능을 개선시킴. 종합적으로, efficiency-potentiated exosome-mimetic nanovesicles를 표적으로 삼고 개발하며, 이것은 SCI에 대한 임상 적용 가능성을 제시함.
- CD45 dim CD34 + CD38 - CD133 + Cells Have the Potential as Leukemic Stem Cells in Acute Myeloid Leukemia
- BMC Cancer. 2020 Apr 6;20(1):285
교신저자: 울산대병원 최윤숙 교수, 조재철 교수
- Leukemia stem cells (LSCs)는 acute myeloid leukemia (AML)의 개시, 재발, 진행 등 AML에서의 화학치료 약물 내성의 발달에 중요한 역할을 함. LSC의 검출 및 이들을 표적으로 하는 신규 요법의 개발에 관한 연구는 광범위함. 흥미롭게도, AML 환자의 골수에서 건강한 대조군 (HC)에 비해 CD45dimCD34+CD38-CD133+ 세포가 높게 발현되었음. 또한, CD45dimCD34+CD38-CD133+ 세포의 비율을 AML, CML, DLBCL, MM, MDS, HL, ALL 및 CLL을 비롯한 다양한 혈액 악성 종양에서 검사 하였음. LSC는 AML 및 CML 환자에서 분리 된 BMC에서 현저하게 검출되었지만 DLBCL, MM, MDS, ALL, CLL 및 HL 환자에서 분리 된 BMC에서는 거의 검출되지 않았음. 또한, AML 환자에서 높은 CD45dimCD34+CD38-CD133+ 세포 수는 전체적이고 event free survival에 대해 상당히 열악한 위험 인자로서 작용 하였음. 따라서, 이 연구의 결과로서 AML에 있는 CD45dimCD34+CD38-CD133+ 세포는 잠재적으로 LSCs 역할을 할 수 있으며, 이 세포 집단은 AML에서 novel therapeutic target으로 활용할 수 있음.
- Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Suppress Proliferation of T Cells by Inducing Cell Cycle Arrest Through p27kip1/Cdk2 Signaling
- Immunol Lett. 2020 Jun 15
교신저자: 서울대학교 박정규 교수
- 마우스 중간엽 줄기세포 (MSC)는 T 세포를 억제하는 것으로 알려져 있음. 특히, MSC 배양 배지는 T 세포를 포함한 다양한 면역 세포에 대한 억제 기능을 보여 주었음. 그러나, MSC 배양 배지의 기본 면역 억제 메커니즘은 아직 완전히 알려지지 않았음. 이 연구팀은 apoptosis와 cell cycle arrest를 통해 MSC culture supernatant (MSC-CS)의 T 세포 억제 능력을 확인 하고, exosomes이 MSC-CS의 주요 면역 억제제라는 가설을 세웠음. MSC-derived exosomes (MSC-exo)은 T 세포 증식에 대한 강력한 억제 효과를 나타내지만 나머지 supernatant fraction은 그렇지 않았음. 흥미롭게도, MSC로부터 유래된 exosome은 cell cycle arrest를 유도하였고, 이는 p27kip1 단백질의 상향 조절 및 Cdk2 단백질의 하향 조절을 통해 이루어졌음. 결론적으로, MSC로부터 분비 된 exosomes은 cell cycle arrest의 유도를 통해 활성화 된 T 세포 증식을 억제 할 수 있었음.
- A Natural Supplement Formula Reduces Anti-Oxidative Stress and Enhances Osteo-Chondrogenic Differentiation Potential in Mesenchymal Stem Cells
- J Clin Biochem Nutr. 2020 May;66(3):206-212
교신저자: 성균관대 유건희 교수
- 이 연구팀은 비타민 D, Lactobacillus rhamnosus, 생강, 커큐민 및 보스웰리아 추출물 혼합물질의항산화 및 줄기세포 분화 효과를 평가하였음. H2O2 처리 후 수행한 calcein acetoxymethyl assay는 조합 된 천연 보충제가 항산화 효과를 가짐을 보여 주었음. NS-J는 또한 Alizarin Red S 염색으로 나타난 바와 같이 뼈 형성 활동을 나타내는 calcium deposition을 증가시켰음. 연골의 바이오마커 인 II형 콜라겐 및 glycosaminoglycans의 함량은 개별 성분으로 처리 된 세포보다 혼합된 천연 보충제로 처리 된 중간엽 줄기세포에서 더 높았음. human osteoarthritis synovial fluids로 처리 된 중간엽 줄기세포에서, 혼합된 천연 보충제는 염증 상태의 항-연골 형성 효과를 극복하면서 II형 콜라겐 및 PPAR-δ의 발현을 향상시켰음. 또한, 혼합 천연 보충제는 세포에서 Oil red O 염색을 억제하였으며, 이는 지방 생성을 억제함을 나타냄. 따라서, 비타민 D, Lactobacillus rhamnosus, 생강, 커큐민 및 보스웰리아 추출물을 포함하는 혼합 천연 보충제는 산화 스트레스 감소, 골 형성 및 연골 형성 증가, 중간엽 줄기세포에서의 지방 생성 억제하여 등 상승적인 상호 작용을 나타냄. 또한, 혼합 천연 보충제는 PPAR-δ의 발현을 증가 시켰으며, 이는 이들 효과가 PPAR-δ 경로와 상관 관계가 있음을 시사함.