[IJSC 논문소개] 2023년 9월 이후 리뷰
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- 논문 제목: Effect of Xenogeneic Substances on the Glycan Profiles and Electrophysiological Properties of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes
- 논문 수록 권. 호: International Journal of Stem Cells 2023;16:2
저자 및 저자 소속: Kim et al., Ministry of Food and Drug Safety, Cheongju, Korea - DOI: https://doi.org/10.15283/ijsc22158
- 논문 소개: 전 세계적으로 심장 질환은 높은 사망률을 주도하는 원인이다. 약물 치료와 수술로는 주요 심장 기능 손상을 완화하지 못한다. 최근에는 인간 유도 다능성 줄기세포 유래 심근세포(hiPSC-derived cardiomyocytes, hiPSC-CM)가 심장 질환 치료를 위한 cell source로 떠오르고 있다. 하지만 hiPSC-CM을 배양할 때 사용되는 FBS, Matrigel, porcine trypsin과 같은 타종 동물 유래 물질은 예상치 못한 면역 반응 및 염증을 유발한다고 알려져 있다. hiPSC-CM을 세포치료제로서 상용화하기 위해서는 타종 동물 유래 물질이 포함되어 있지 않은 분화 배양 시스템이 필요하다. 이 연구는 타종 동물 유래 물질을 함유하지 않은 조건(XF)과 함유하는 조건(XC)에서 hiPSC-CM을 배양하고, contractile functions 및 glycan profiles을 비교 분석하였다. 분석 결과, XF-hiPSC-CM이 더 빠른 수축 및 성숙을 보였으며, 높은 발현량의 ACTC1, TNNT2와 같은 cardiac lineage specific gene expressions을 나타냈다. 또한 동물에서는 발견되지만 인간은 직접 합성하지 못하는 당분인 N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc)가 오직 XC complete media에서만 감지되는 것을 확인했다. 이를 통해 배지 내에 타종 동물 유래 물질이 존재할 경우 세포 기반 치료의 구성 요소 생산 과정에서 심근 세포의 구조적 성숙도와 기능적 특성에 영향을 미칠 수 있음을 입증하였고, 타종 동물 유래 면역 반응을 검증하는 방법으로 Neu5Gc의 사용을 제안하였다. 결론적으로, 해당 논문은 최적화된 XF 생산 과정을 수립하였고 타종 동물 유래 면역 반응 검증 방법을 제안했다는 점에서 그 의의를 가진다.
키워드: hiPSC, Cardiomyocytes, Xenogeneic substances, N-glycolylneuraminic acid, Quality control, Cell therapy
- 논문 제목: Hypoxia Differentially Affects Chondrogenic Differentiation of Progenitor Cells from Different Origins
- 논문 수록 권. 호: International Journal of Stem Cells 2023;16:1
저자 및 저자 소속: Hammad et al., Normandy University, UNICAEN, Caen, France - DOI: https://doi.org/10.15283/ijsc21242
- 논문 소개: 외이 기형은 태어날 때의 결함 뿐만 아니라 동물에 의한 물림, 수술 및 암으로 인해 발생한다. 이 기형을 교정하기 위해 자가 연골을 채취한 후 귀의 모양으로 조각한 후 자가 이식하는 방법과 귀 모양 재건을 위한 합성 스캐폴드 및 보철이 일반적으로 사용된다. 그러나 위 2가지 방법은 합병증, 탄력성 부족, 그리고 염증과 같은 문제점이 존재한다. 이 연구에서는 귀 연골을 공학적으로 조성하기 위한 최적의 세포 후보를 결정짓고자 인간 bone marrow로부터 채취한 골수줄기세포(BMMSC)를 gold standard로 설정하여 귀 주위 연골 세포(AuP), 비강 주위 연골 세포(NsP), 그리고 구강 주위 조직 세포(DPSC)로부터 얻은 progenitor cells의 연골 형성 잠재력을 비교하였다. 해당 세포들을 alginate hydrogel에 포함시켜 3D in vitro상에서 생존 및 chondrocytes로의 분화 여부를 분석한 결과, 기존에 알려진대로 AuP가 탄성 연골 공학을 위한 가장 적합한 세포로 나타났다. 더 나아가 이들은 다양한 배양 조건 중 산소 포화 상태에서의 연골 세포가 높은 elastic cartilage markers 발현량을 보여 저산소 상태는 연골 세포 배양에 비효율적인 조건임을 밝혀냈다. 이는 향후 임상 응용을 위한 연골 공학의 발전에 기여할 수 있을 것이다.
키워드: Chondrogenesis, Stem cells, Cartilage engineering, Hypoxia
- 논문 제목: Measuring Glutathione Regeneration Capacity in Stem Cells
- 논문 수록 권. 호: International Journal of Stem Cells 2023;16:2
저자 및 저자 소속: Kim et al., Department of Pharmacy, Jeju National University, Jeju, Korea - DOI: https://doi.org/10.15283/ijsc23047
- 논문 소개: Glutathione(GSH)는 세포 항산화제로, 줄기 세포의 산화환원 균형을 나타내는 지표이다. 최근 GSH 농도가 줄기 세포의 기능과 치료 효과를 결정한다는 사실이 밝혀지면서 줄기 세포 치료 개발에 있어서 GSH 농도 모니터링의 중요성이 부각되었다. 하지만 이러한 GSH를 이용한 줄기 세포 분석은 종합적이고 기관 특이적으로 진행되어야 한다. 해당 연구에서는 실시간으로 GSH 농도를 모니터링 할 수 있는 FreSHtracer와 MitoFreSHtracer를 이용하여 중간엽 줄기 세포 내 GSH 재생 능력 (GRC)을 양적으로 측정하는 프로토콜을 설립하였다. 이 프로토콜은 간단하고 정량적으로 줄기 세포의 전체 영역 또는 미토콘드리아에서의 GRC를 측정할 수 있다. hUC-MSCs (human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells) 및 hBM-MSCs (human bone marrow-derived mesenchymal stem cells)의 GRC 측정을 통해 프로토콜을 설립하였다. 이를 활용하여 MSC의 passaging 횟수에 따라 GRC 농도가 변함을 확인하였다. 특히 P4 및 P9 hBM-MSCs 비교 시, 세포 전체 GRC 농도는 변함이 없지만 미토콘드리아의 GRC의 농도가 민감하게 변화하는 것을 확인하여 해당 프로토콜이 줄기세포의 품질 평가에 활용될 수 있음을 제시하였다. 하지만 GRC assay를 진행하는데 있어서 저산소 및 기부자 연령과 같은 줄기 세포 효능에 영향을 미치는 기타 요인들을 분별할 수 있는지에 대한 여부는 더 많은 연구들을 통해 확인해야 한다.
키워드: Glutathione, Stem cells, FreSHtracer, Glutathione regeneration capacity