[IJSC 논문소개] Intratracheal transplantation of amnion-derived mesenchymal stem cells ameliorates hyperoxia-induced neonatal hyperoxic lung injury via aminoacyl-peptide hydrolase
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- Intratracheal transplantation of amnion-derived mesenchymal stem cells ameliorates hyperoxia-induced neonatal hyperoxic lung injury via aminoacyl-peptide hydrolase
- International Journal of Stem Cells Vol. 13, No. 1, 221-236, 2020
Zhenghao Li1,2,*, Xiangcui Gong3, Dong Li4, Xiaofei Yang2, Qing Shi4, Xiuli Ju1,4
1Department of Pediatrics, Qilu Hospital of Shandong University, Ji'nan, China
2Department of Pediatrics, Yidu Central Hospital of Weifang, Qingzhou, China
3Department of Pediatrics, Qingdao Women and Children's Hospital, Qingdao, China
4Stem Cell and Regenerative Medicine Research Center of Shandong University, Ji'nan, China - 기관지 폐 이형성증 (bronchopulmonary dysplasia; BPD)은 출생 직후 호흡 부전으로 인공 호흡기 치료 혹은 산소 공급을 받은 미숙아에서 주로 발생하며, 발달이 미성숙한 폐가 과산소증 (hyperoxia) 노출로 인한 이차적인 손상을 받아 호흡 부전 증상을 보이게 되는 신생아 만성 호흡기 질환이다. 최근 중간엽 줄기세포 (mesenchymal stem cells; MSC)는 손상된 폐에서의 과도한 염증, 산화 스트레스 및 섬유화를 억제하며, 폐 상피 세포 및 혈관 내피 세포의 성장을 촉진하여 폐 발달에 기여하는 것으로 보고되고 있다. 또한 BPD 환자를 대상으로 한 여러 임상 1상 시험 결과에서 MSC 기도내 투여법의 안전성이 확인되고 있어 MSC를 이용한 새로운 BPD 치료제의 가능성이 대두되고 있으나, 아직 그 치료 기전에 대한 이해는 미흡한 상황이다.
이에 본 연구진은 MSC의 BPD 치료 기전을 분석하고자, BPD 질환 동물 모델 (neonatal hyperoxic lung injury rat model)에서 human amnion-derived MSC (hAD-MSCs) 투여에 의한 생존율, 폐 부종, 폐조직의 변화 (lung injury index), 및 다양한 염증 cytokine의 발현 변화를 조사하였다. 특히, hAD-MSCs 뿐만 아니라 hAD-MSCs 유래 conditioned media 혹은 exosome을 투여한 실험군을 비교 평가하였으며 hAD-MSC 투여군에서 가장 우수한 효능을 관찰하였다. 이를 통해 MSC는 exosome 혹은 paracrine factor를 분비하여 손상된 폐 재생에 기여하는 것이 아니라, MSC가 분화되어 손상된 폐 세포를 직접 대체/재생하는 것이 주요 치료 기전임을 보여주었다. 또한 본 연구진은 BPD 질환 동물 모델에 hAD-MSCs를 투여한 후 폐 조직에서 차등 발현하는 유전자를 조사하였으며, 특히 hyperoxia에 의해 감소하는 acylaminoacyl-peptide hydrolase (APEH) 유전자 발현이 hAD-MSC 투여군에서 현저히 증가되어 있음을 확인하였다. APEH는 손상된 단백질 제거 및 DNA damage repair에 중요한 역할을 하고 있어, hyperoxia로 인한 폐 손상 시 발생하는 과도한 활성 산소 (reactive oxygen species) 및 이로 인한 세포내 성분의 손상 (oxidative damage)를 완화시킬 것으로 설명하였다.
본 연구 결과는 hyperoxia에 의한 폐 손상에서 MSC의 치료 기전을 제시하여, 향후 줄기세포를 이용한 새로운 BPD 치료제 개발에 있어 중요한 과학적 근거 자료로 활용될 것으로 생각된다.Keywordsbronchopulmonary dysplasia, cell therapy, human amniotic mesenchymal stem cells, acylaminoacyl-peptide hydrolase