[국내연구자 연구] 국내연구동향 2021년 6월
한국줄기세포학회
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- Vascular remodeling by placenta-derived mesenchymal stem cells restores ovarian function in ovariectomized rat model via the VEGF pathway
- Laboratory Investigation. 2021 March
교신저자: Gi Jin Kim (CHA University)
- Angiogenesis는 손상된 기관이나 조직, 세포 재생, 난소 발달 및 기능에 중요한 역할을 함. Primary ovarian insufficiency (POI)은 40 세 미만 여성에게 흔한 pathology이며, POI에 대한 기존 치료에는 호르몬 요법이 있으나, 부작용으로 인해 대체 방법이 필요함. 다양한 출처의 난소 기능을 복원할 수 있는 Human mesenchymal stem cells (MSC)은 줄기 세포 공급원으로서 많은 한계를 가지고 있음. 따라서, 이 연구팀은 ovarian dysfunction rat 모델에서 다른 MSC에 비해 많은 장점을 가진 placenta-derived MSC (PD-MSC)의 효능을 연구하였음. 난소 절제술 (OVX) 쥐에서 손상된 난소에 대한 PD-MSC의 회복 효과와 난소 혈관 및 난포 발달을 향상시키기 위해 PD-MSC의 intravenous transplantation (Tx) 능력을 조사하였음. 혈청의 ELISA 분석 결과 non-transplantation (NTx) 그룹에 비해 Tx 그룹은 anti-Müllerian hormone, follicle stimulating hormone, and estradiol (E2) 수준이 유의하게 증가한 것으로 나타났음. 또한, folliculogenesis 관련 유전자 발현도 PD-MSC Tx 그룹에서 유의하게 증가하였음. 손상된 난소 및 PD-MSC의 생체 외 공동 배양 또는 recombinant VEGF (50ng / ml)로 치료하면 folliculogenic factors 와 VEGF signaling pathways가 증가하였음. 특히, recombinant VEGF와 비교하여 PD-MSC는 folliculogenesis and angiogenesis을 크게 증가시켰음. 이러한 결과는 PD-MSC에 의해 분비되는 VEGF가 vascular remodeling을 통해 OVX 후 난포 발달 및 난소 기능을 촉진 할 수 있음을 시사함.
- Identification of Novel FNIN2 and FNIN3 Fibronectin-Derived Peptides That Promote Cell Adhesion, Proliferation and Differentiation in Primary Cells and Stem Cells
- Int J Mol Sci. 2021 March
교신저자: Inho Choi (Yeungnam University)
- 최근 바이오 치료제에 대한 수요가 크게 증가하면서 세포 배양의 품질과 효능을 높이고 새로운 세포 배양 기술을 개발하는 데 관심이 쏟아짐. 이 연구팀은 세포 접착 증식을 촉진 하고 primary cells and stem cells 의 분화를 향상시키는 fibronectin (FN) derived, novel peptides fibronectin-based intergrin binding peptide (FNIN) 2 (18-mer) 및 FNIN3 (20-mer)을 연구하였음. FNIN2 및 3은 FN과 그 수용체 (integrins α5β1, αvβ3 및 αIIbβ3) 간의 in silico interaction studies를 기반으로 design되었음. 17 개 세포 유형의 증식 분석에 따르면 FNIN의 효과는 농도와 발현 된 integrins 의 존재에 따라 달라짐. HeLa, HepG2, A498 및 Du145 세포의 막에서 상당한 rhodamine-labeled FNIN2 형광의 물리적 결합을 확인하였음. polymerized polymerized (pDa) 또는 polymerized tannic acid (pTA) precoating 후 FNIN2 또는 3으로 Double coating하면 HBEpIC 세포 증식이 30~40 % 증가하여 FNIN이 primary cells에 강력한 영향을 미친다는 것을 시사함. 또한, FNIN으로 처리 된 C2C12 myoblasts 및 human mesenchymal stem cells (MSC)의 증식은 2D / 3D 배양에서 크게 증가하였음. 또한, FNIN은 MSC의 osteoblasts로의 분화를 촉진하였음. 이 연구의 결과는 세포 배양을 위한 핵심 재료의 생산에 대한 새로운 접근 방식을 제공할 수 있음.
- Peripheral Nerve-Derived Stem Cell Spheroids Induce Functional Recovery and Repair after Spinal Cord Injury in Rodents
- Int J Mol Sci. 2021 April
교신저자: Keung-Nyun Kim (Yonsei University), Young-Il Yang (Inje University)
- 줄기 세포 치료는 척수 손상에 대한 가장 유망한 치료 후보 중 하나로 알려져 있음. 연구에 따르면 이 치료법에 대한 낙관적인 결과가 나타났지만, 생존력, 생착 및 분화 불량 등 임상적 한계가 남아 있음. 이 연구팀은 neural-crest stem cells와 유사한 특성을 가진 adult peripheral nerves에서 새로운 peripheral nerve-derived stem cells (PNSCs)를 분리하였음. 이들 PNSC는 neural-crest specific markers를 발현하고 Schwann cells, neuroglia, neurons, and mesodermal cells로의 다계통 분화 가능성을 보여 주었음. 또한, PNSC는 glial cell-line-derived neurotrophic factor, insulin-like growth factor, nerve growth factor, and neurotrophin-3 등 신경 영양 인자를 방출하여 치료 잠재력을 보여 주었음. PNSC abilities는 non-spheroid PNSC보다 신경 영양 인자를 몇 배 더 분비하고 여러 유형의 추가 세포 기질을 발현하는 spheroids로의 발달에 의해 향상되었음. 이러한 기능은 PNSC spheroids의 잠재력이 한계를 극복 할 수 있음을 시사함. Animal spinal cord injury (SCI) 모델에서 이러한 PNSC spheroids는 기능 회복 및 신경 재생을 유도하였음. 이러한, PNSC spheroids는 또한 remyelination 후 SCI에 수반되는 신경 병성 통증을 감소시켰음. 이러한, PNSC spheroids는 SCI로 고통받는 환자를 위한 새로운 치료 방법을 나타낼 수 있음.
- Age affects the paracrine activity and differentiation potential of human adipose‑derived stem cells
- Mol Med Rep. 2021 Feb
교신저자: Hyun Sook Hong (Kyung Hee University)
- 지방 조직은 풍부하고 쉽게 접근 할 수 있는 줄기 세포 공급원으로 알려져 있음. Adipose‑derived stem cells (ADSC)는 생체 외에서 확장 될 수 있으며 골수에서 유래한 것과 유사한 특성을 가지고 있음. 그러나, ADSC의 품질은 연령, 기저 질환 또는 개인의 생활 방식에 영향을 받을 수 있음. 현재 연구의 목적은 paracrine과 differentiation potential을 포함하여 연령과 ADSC 활동 사이의 연관성을 탐구하는 것에 있음. 젊은 (30 세 미만) 및 노인 (70 세 미만) 그룹의 지방 조직을 확보하고 각 그룹의 ADSC를 시험관 내에서 배양하였음. ADSC 활성에 대한 연령의 영향은 ELISA를 사용하여 증식률, adipo/osteogenic differentiation potential 및 cytokine profile을 평가하여 시험관 내에서 조사되었음. 그 결과, 나이가 증가하면 세포 활동이 감소하고 형태학적 변화를 일으키지 않으면서 ADSC의 doubling time이 증가하는 것으로 나타났음. ADSC의 paracrine 작용은 vascular endothelial growth factor, stromal cell‑derived factor‑1α and hepatocyte growth factor의 감소 된 발현 수준으로 입증 된 바와 같이 연령 증가에 따라 현저하게 변하였음. ADSC의 osteoblasts 또는 adipocytes로의 분화는 젊은 그룹에 비해 노인 그룹에서 거의 발생하지 않았음. 전반적으로 이러한 결과는 나이가 ADSC의 세포 기능에 영향을 미칠 수 있으며 ADSC 이식 전에 고려해야 함을 시사함.
- Human Dental Pulp-Derived Mesenchymal Stem Cell Potential to Differentiate into Smooth Muscle-Like Cells In Vitro
- Biomed Res Int. 2021 Jan
교신저자: Jeong-Kil Park (Pusan National University), Gyu-Jin Rho (Gyeongsang National University)
- 이전 연구에 따르면 다양한 tissue sources에서 유래된 mesenchymal stem cells (MSC)가 시험관 내에서 smooth muscle-like cells (SMLC)로 분화 될 수 있음. 연구팀은 dental pulp-derived mesenchymal stem cells (DPSC)가 보편적으로 사용되는 cytokines (TGF-β1 및 PDGF-BB)의 효과 하에서 smooth muscle-like cells (SMLC)으로의 분화되는 능력을 평가하였음. 이를 위해 상업적으로 사용되는 culturing plates (Norm-c)와 0.1 % gelatin-precoated (Gel-c) plates를 모두 사용하였음. 분리 된 세포는 plastic adherence, pluripotency and cell surface marker profiling, 그리고 계통 특이 적 마커 발현과 함께 adipogenic and osteogenic differentiation potential을 나타냈음. 상이한 different culturing plates에서 유도 된 분화 세포는 mRNA 및 단백질 수준 모두에서 smooth muscle cell (SMC) 특이적 마커를 양성으로 발현함으로써 SMLC 로의 성공적인 분화를 나타냈음. Gelatin coating은 Norm-c 유도 세포보다 DPSC 분화 잠재력을 실질적으로 향상시킬 수 있음. 그러나, 모든 treatment 그룹의 면역 염색 결과에 의한 mature marker MHY-11의 부재는 미성숙 및 합성 SMLC의 발달을 추가로 나타냈음. 마지막으로, SMLC 로의 DPSC 분화 능력은 적절한 substrates로 culturing plates를 precoating하여 cellular niche을 대체하는 것뿐만 아니라 cytokines 처리 하에서 향상 될 수 있다는 결론을 내렸음. 그러나, 완전히 기능적이고, contractile하며, mature SMLC를 얻으려면 여전히 많은 다른 cytokine cocktail combinations과 더 적합한 coating substrates이 필요함.
- Metabolically engineered stem cell–derived exosomes to regulate macrophage heterogeneity in rheumatoid arthritis
- Science Advances. 2021 Jun
교신저자: Jae Hyung Park (Sungkyunkwan University)
- Rheumatoid arthritis (RA) 치료제의 놀라운 발전에도 불구하고 많은 환자들은 여전히 효과적인 치료책이 부족함. 최근 macrophages를 immunoregulatory phenotype으로 reprogramming하는 것이 RA에 대한 유망한 치료 전략으로 등장하였음. 이 연구팀은 macrophages의 targeted reprogramming을 위해 surface-modified된 metabolically engineered exosomes을 보고하고 있음. Qualified exosomes은 선천적 면역 조절 성분을 유지하면서 높은 수율로 tangential flow filtration 에 의해 metabolically engineered stem cells에서 쉽게 확보되었음. Collagen-induced arthritis가 있는 마우스에 systemically 투여 할 때 이러한 exosome은 염증이 있는 관절에 효과적으로 축적되어 macrophages phenotype 조절을 통해 일련의 항염증 효능을 유도함. bare exosomes으로 얻은 치료 효능 수준은 10 배 적은 용량의 engineered exosomes으로 달성 할 수 있었음. synovial microenvironment을 reprogram하기 위해 boosted nature을 기반으로, engineered exosomes은 RA를 위한 차세대 약물로 개발 될 상당한 잠재력을 보여줌을 시사함.