[국내연구자 연구] 국내연구동향 2019년 9월
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- 1. 2019년 6월
GABA-stimulated adipose-derived stem cells suppress subcutaneous adipose inflammation in obesity - Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Jun 11;116(24):11936-11945.
교신저자: 서울대 김재범 교수 - 현재까지 피하지방과 내장지방이 대사성 질환에서 상이한 역할을 하고 있으며 특히 피하지방조직이 염증을 억제함으로써 대사 시스템의 항상성 조절에 중요함이 밝혀져 있으나 그 기전은 알려져 있지 않았음. 본 연구는 지방유래 줄기세포와 대식세포가 이 과정에서 어떤 역할을 하는지 밝혀낸 논문으로, 연구진은 신경전달물질인 gamma-aminobutyric acid (GABA)에 대한 감수성차이가 지방조직 내 대식세포의 침착을 유발하고 비만 동물 모델에 GABA를 투여했을 때 대식세포의 피하지방 내 이동이 완화되는 것을 관찰하였음. 또한 GABA 수용체에 대한 약리학적 제어를 통해 지방조직 내 대식세포 침착과 이에 따른 염증 반응을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 비만에 따른 insulin 저항성 및 glucose uptake 반응을 정상화시킬 수 있음을 보고함. 흥미롭게도, 피하지방 유래 지방줄기세포가 GABA에 의한 대식세포의 활성과 염증 제어능을 매개하고 있음을 밝힘으로써 비만에 따른 insulin 저항성을 억제하고 과도한 전신염증반응을 조절하는 데 피하지방 유래 줄기세포가 중요한 치료 타겟이 될 수 있음을 시사함.
- 2. 2019년 6월
Autophagic death of neural stem cells mediates chronic stress-induced decline of adult hippocampal neurogenesis and cognitive deficits - Autophagy. 2019 Jun 24:1-19.
교신저자: DGIST 유성운 교수 - 본 연구는 만성적인 스트레스가 신경줄기세포의 자가포식 반응을 유도하여 신규 신경세포의 생성을 억제하고 뇌질환 발병 위험을 증가시킴을 밝힌 논문임. 연구진은 동물 모델에 만성적인 구속 스트레스(chronic restraint stress; CRS)를 유발한 후 해마신경줄기세포의 사멸과 재생 및 인지 기능 장애를 평가하였음. 그 결과 정상 동물에 비해 자가포식 관련 중요 유전자인 Atg7을 신경세포 특이적으로 제거한 동물에서 신경줄기세포 손상이 유의미하게 감소함을 관찰함. 또한 스트레스 자극 시 SGK3 유전자가 작동하면서 자기포식 과정을 유도하며, 이 유전자를 제거하면 스트레스로 인한 뇌내 줄기세포 사멸로부터 보호받는다는 사실을 보고하였음. 따라서 본 연구는 신경줄기세포 사멸과 신경퇴행성질환 발병 기전에 대한 이해를 넓힐 뿐 아니라 자가포식 반응 억제제와 같은 새로운 치료제를 개발하는 데에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대됨.
- 3. 2019년 7월
Generation of expandable human pluripotent stem cell-derived hepatocyte-like liver organoids - J Hepatol. 2019 Jul 9. pii: S0168-8278(19)30402-7.
교신저자: 한국생명공학연구원 손명진 박사, 정경숙 박사 - 이 논문은 반영구적 증식과 성숙화가 가능한 인간 간 오가노이드 확립과 배양법에 관한 연구임. 현재까지 보고된 간 오가노이드의 한계를 극복하기 위해 본 연구진은 분화능이 월등한 태아 유래 줄기세포 및 환자 유래 유도만능 줄기세포를 이용하여 간 오가노이드를 제작하였음. 제작된 간 오가노이드는 간 조직 특유의 형태적 특성 뿐 아니라 albumin 생성, glycogen 합성, 활성 대사 효소의 생성, urea 및 담즙 분비능 등 생체에서 간이 수행하는 주요 생리적 기능을 체외에서 구현할 수 있었으며, 특히 약물에 대한 반응과 대사능력이 월등하여 기존 성체유래 간세포 배양 시 관찰되지 않았던 약물독성 패턴이 관찰되는 등 실제 간에 대한 모사도가 월등한 것을 알 수 있었음. 본 오가노이드는 고기능 간 모델로서 개인 맞춤형 간독성 평가, 질환 모델 제작, 신규 치료제 개발 등 다양한 의약학 분야에서 높은 활용성을 가질 것으로 기대됨.
- 4. 2019년 7월
Dual stem cell therapy synergistically improves cardiac function and vascular regeneration following myocardial infarction - Nat Commun. 2019 Jul 16;10(1):3123.
교신저자: 가톨릭대 박훈준 교수 - 본 연구는 효과적인 심근경색 치료를 위해 유도만능 줄기세포 유래 심근세포와 중간엽 줄기세포 패치를 동시에 적용하는 복합 줄기세포 치료제의 효과에 대해 보고한 논문임. 심근경색이 발생하면 심근과 혈관 구조가 모두 손상을 입게 됨. 심장은 자가 재생능이 현저히 떨어지기 때문에 줄기세포 치료제의 활용 가능성이 오랫동안 연구되어 왔으나 이식된 줄기세포가 생착하지 못하고 사멸하는 문제가 있었음. 본 연구진은 이런 문제를 극복하기 위해 유도만능 줄기세포로부터 분화가 유도된 심근세포와 체내 미세환경을 생존에 유리하도록 제어할 수 있는 중간엽 줄기세포 패치를 함께 이식하였음. 그 결과, 중간엽 줄기세포 유래 성장인자 및 염증조절인자의 작용으로 이식 심근세포의 생착률이 증가했고 이는 손상 심근과 혈관의 재생 및 심장 기능 회복을 유도함. 이 연구는 줄기세포 치료제의 효능을 보강하기 위하여 서로 다른 특성과 장점을 가진 줄기세포를 결합하는 전략을 제시함으로써 줄기세포 치료제의 활용성을 확대하는 데 기여함.
- 5. 2019년 7월
Fine‐Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On‐Demand Stem Cell Niche - Nicolas O. Fortunel, Loubna Chadli, Julien Coutier, Gilles Lemaître, Frédéric Auvré, Sophie Domingues, Emmanuelle Bouissou-Cadio, Pierre Vaigot, Sophie Cavallero, Jean-François Deleuze, Paul-Henri Roméo & Michèle T. Martin
Adv Sci (Weinh). 2019 Jul 15;6(17):1900597.
교신저자: KIST 송수창 박사 - 이 논문은 줄기세포 치료제 적용을 위한 생체적합성 scaffold 개발에 관한 연구로, 상온에서는 액상이다가 체내에서는 젤로 굳어지는 특성으로 인해 주사 주입이 가능한 온도감응성 3D 하이드로젤을 개발하였음. poly(organophosphazene)-β-CD와 adamantane peptide로 이루어진 이 하이드로젤은 다양한 생리활성물질을 도입할 수 있는 장점이 있으며, 이에 따라 체내 줄기세포의 생존과 분화능을 조절할 수 있었음. 하이드로젤 내에 연골분화과정의 주요 신호전달 물질인 TGF‐β1나 N-cadherin을 포함시켰을 때, 이식받은 동물의 체내에서 연골의 생성이 크게 촉진되는 것을 관찰하였음. 본 연구에서 개발된 줄기세포-하이드로젤 복합체는 질환의 종류와 치료 목적에 따라 적합한 생리활성물질을 도입하여 치료효과를 극대화 할 수 있을 뿐 아니라 염증 조절, 항암 치료 등 보다 다양한 적용증에 줄기세포를 활용하는 데 기여할 것임.
- 6. 2019년 8월
Priming mobilization of hair follicle stem cells triggers permanent loss of regeneration after alkylating chemotherapy - Nat Commun. 2019 Aug 27;10(1):3694.
교신저자: 서울대 권오상 교수 - 본 연구는 항암치료의 부작용인 영구탈모의 원인을 규명한 논문임. 사람의 모낭이 이식된 동물 모델에 항암제를 처지하였을 때 모 기질세포(hair matrix cells)들은 즉각적인 손상반응이 나타나 세포사가 일어났으나 재생을 담당하는 모낭줄기세포의 경우 PI3K/Akt 신호전달체계 과활성에 따른 급격한 증식이 관찰되었고, 과증식한 세포들은 이후 대규모의 p53/p38 매개성 세포사멸이 일어나 손실되었음. RNA 시퀀싱 결과 세포 주기에서 G2/M 기의 조절인자가 활성화되어 과증식이 일어난 것으로 밝혀졌으며, 결국 재생 가능한 줄기세포 군집이 고갈되어 영구탈모로 이어진다는 것을 보고함. 영구 탈모의 기전 이해를 통해 현 항암치료법의 한계점과 개선 방안을 시사하는 연구임.
- 7. 2019년 8월
Phc2 controls hematopoietic stem and progenitor cell mobilization from bone marrow by repressing Vcam1 expression - Nat Commun. 2019 Aug 2;10(1):3496.
교신저자: 고려대 전태훈 교수 - 골수에서 생산된 조혈줄기세포는 생체 내 조혈 및 면역시스템 항상성 유지를 위해 말초로 이동하며 다양한 하위 세포로 분화하는 것으로 알려져 있으나 이러한 체내 이동을 조절하는 기전은 명확하게 밝혀지지 않았음. 본 연구진은 후성유전적 조절인자 중 하나인 Phc2 단백질이 이러한 조혈줄기세포 이동에 큰 역할을 하는 것을 발견하였고, Phc2 유전자 결손 동물 모델에서 조혈줄기세포 이동 장애로 인한 전신적 면역결핍 증상이 관찰되었음. 이는 Phc2 단백질이 골수기질세포의 VCAM1 단백질 생성을 억제하여 조혈줄기세포의 골수외 이동을 촉진하기 때문이며, VCAM1 단백질 억제 만으로도 조혈줄기세포의 이동능을 향상시킬 수 있음을 보고함. 이 연구는 골수 내 미세환경 제어를 통해 조혈줄기세포 이동과 분화를 조절함으로써 조혈줄기세포나 골수암세포 자체를 직접 제어 시 발생할 수 있는 내성 문제를 극복할 수 있는 전략을 제시하고 있으며, 골수이식이나 골수암 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대됨.
- 8. 2019년 9월
Defining the Identity and Dynamics of Adult Gastric Isthmus Stem Cells - Cell Stem Cell. 2019 Sep 5;25(3):342-356.e7.
교신저자: DGIST 김종경 교수 - 이 논문은 위 점막을 구성하는 위 줄기세포를 특정하고 역할을 규명한 논문임. 현재까지 식별 마커의 부재로 연구가 어려웠던 위 줄기세포를 추적하기 위해 연구진은 Multi-Color Mouse Reporter System을 활용하여 위상피세포의 증식, 분열 및 분화 양상을 관찰하였음. 추적 결과 위 기저부(base region)에 존재하며 느리게 분열하는 줄기세포와 위 상부(pit-isthmus-neck region)에 존재하고 빠르게 증식하는 줄기세포가 존재함을 밝혔고 단일 세포 전사체 분석을 통해 각 줄기세포의 분자적 특성과 역할을 규명하였음. 이 연구는 위 재생 기전에 대한 이해 뿐 아니라 위암, 위장 질환 등 각종 관련 질환의 발병 원인을 이해하고 치료법을 개발하는 데 활용될 것으로 기대됨.
- 9. 2019년 10월
3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate - Biomaterials. 2019 Oct;218:119338.
교신저자: KIST 송수창 박사 - β-cyclodextrin (β-CD)과 adamantane (Ad) 간 Host-guest interaction은 3D 하이드로젤 환경에서 guest 분자의 농도 조절을 손쉽게 할 수 있다는 장점이 있음. 연구진은 온도감응성을 갖는 poly(organophosphazene)-β-CD 하이드로젤(β-CD PPZ, as host)과 생체외 기질과 유사하여 중간엽 줄기세포와 결합할 수 있는 Ad-Arg-Gly-Asp(Ad-RGD, as guest)을 제작하고 Ad-RGD의 양 조절을 통해 host-guest간 결합 정도를 조정하여 하이드로젤 내에서 중간엽 줄기세포의 생존 및 분화능에 어떤 변화가 생기는지 관찰하였음. 그 결과, 고농도의 Ad-RGD가 하이드로젤 내에 포함될 경우 중간엽 줄기세포의 생존이 증가하고 골분화능이 유도되는 것을 발견함. 반대로 젤 내의 Ad-RGD 농도가 낮을 때에는 생존이 감소되고 지방분화가 촉진되는 양상이 관찰되었음. 따라서 하이드로젤의 조성 변화를 통해 중간엽 줄기세포의 생존과 분화 경향을 조절할 수 있음을 밝혔으며, host-guest interaction을 활용한 줄기세포 제어 기술 개발에 대한 새로운 관점을 제시하였음.
- 10. 2019년 10월
Tumor necrosis factor-inducible gene 6 reprograms hepatic stellate cells into stem-like cells, which ameliorates liver damage in mouse - Biomaterials. 2019 Oct;219:119375.
교신저자: 부산대 정영미 교수 - 이 논문은 간경화 과정에서 중요한 역할을 하는 간 성상세포(hepatic stellate cells)의 활성화 기전 이해를 위하여 중간엽 줄기세포 유래 싸이토카인(cytokine)인 Tumor necrosis factor-inducible gene 6 protein (TSG-6)이 간 성상세포에 미치는 영향에 대해 연구하였음. 사람 유래 간 성상세포에 TSG-6를 처치하면 세포 활성마커가 크게 감소하고 노화 마커가 증가하는 것을 관찰하였음. 또한 줄기세포능 관련 유전자 증가와 spherical organoid의 형성을 촉진하였으며, 이 오가노이드를 간경화 모델에 이식하였을 때 간기능의 회복을 유도하는 것을 알 수 있었음. TSG-6 처치에 의한 간 성상세포에서 유사 줄기세포로의 교차분화는 Yes-associated protein 1 (Yap1) 매개성 신호전달체계의 활성과 관련이 있었음. 이 결과는 TSG-6가 간 성상세포를 간세포 재생에 기여할 수 있는 줄기세포와 유사한 세포로 분화를 촉진한다는 사실과 TSG-6를 활용한 교차분화 유도 전략이 간경화의 새로운 치료법이 될 수 있음을 제시함.