[국내연구자 연구] 국내연구동향 2023년 9월
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- 1. 논문제목: Transplantation of adipose tissue-derived microvascular fragments promotes therapy of critical limb ischemia
- 저자 및 저널 이름(발간월일): Gyu Tae Park et al., Biomaterials Research (2023.07.16)
- DOI: 10.1186/s40824-023-00395-6
- 지방 조직 유래 미세혈관은 세동맥, 모세혈관 및 정맥에서 유래한 기능성 혈관입니다. 미세혈관은 재생 의학 및 미세혈관 네트워크를 포함하는 조직 공학에서 혈관 형성 단위로 사용될 수 있습니다. 그러나 인간 미세혈관의 생체 내 치료 및 혈관 형성 특성은 아직 연구되지 않았습니다. Gyu Tae Park은 인간 지방흡입액으로부터 미세혈관 조각, 간질혈관 분획, 중간엽 줄기세포를 분리하여 뒷다리 허혈 쥐 모델에서 치료 효능과 생체 내 혈관 생성 활성을 연구했습니다. 또한 매트리젤 플러그 분석법을 사용하여 생체 내 혈관 생성 활성과 미세혈관 조각의 혈관 내 생착을 측정했습니다. 미세혈관 조각과 기질 혈관 분획 모두 중간엽 줄기세포뿐만 아니라 내피 전구세포도 포함하고 있습니다. 매트리겔 플러그 분석에서 미세혈관 조각은 중간엽 줄기세포와 기질 혈관 분획보다 적혈구를 포함하는 혈관의 수를 더 많이 증가시켰습니다. 매트리겔 플러그 내 혈관에 이식된 미세혈관 조각의 생착은 중간엽 줄기세포 및 기질 혈관 분획의 생착에 비해 유의하게 증가했습니다. 또한, 미세혈관 조각을 근육 내 주입하면 중간엽 줄기세포나 기질 혈관 분획에 비해 허혈성 뒷다리의 혈류가 현저히 증가하고 조직 괴사가 완화되는 것으로 나타났습니다. 또한 이식된 미세혈관 조각은 허혈성 사지에 새로운 혈관을 형성했습니다. 이러한 결과는 미세혈관 조각이 생체 내에서 생착 효율과 혈관 생성 활성이 개선되어 허혈성 질환 치료 및 조직 공학에 매우 유용하다는 것을 시사합니다.
- 2. 논문제목: Prochondrogenic effect of decellularized extracellular matrix secreted from human induced pluripotent stem cell-derived chondrocytes
- 저자 및 저널 이름(발간월일): Si Hwa Choi et al., Acta Biomaterialia (2023.09.01)
- DOI: 10.1016/j.actbio.2023.05.052
- 연골은 주로 연골세포와 분화와 항상성에 필요한 중요한 생화학적 및 생체역학적 신호를 전달하는 세포외기질(ECM)로 구성됩니다. 사람의 관절 연골은 혈관, 신경, 림프관이 부족하기 때문에 재생 능력이 낮습니다. 현재 줄기세포를 포함한 세포치료제가 연골 재생 및 치료에 유망한 전략으로 제시되고 있지만, 면역 거부반응과 기형종 형성 등 극복해야 할 여러 장애물이 존재합니다. Si Hwa Choi는 연골 재생을 위한 줄기세포 유래 연골세포 ECM의 적용 가능성을 평가했습니다. 인간 유도만능줄기세포(hiPSC) 유래 연골세포(iChondrocytes)를 분화시키고, 배양된 연골세포로부터 탈세포화 연골세포(dECM)를 성공적으로 분리했습니다. 분리된 dECM은 재세포화되었을 때 iPSC의 체외 연골 형성을 향상시켰습니다. 또한 이식된 dECM은 쥐 골관절염 모델에서 골연골 결손을 회복시켰습니다. 글리코겐 합성 효소 키나아제-3 베타(GSK3β) 경로와의 연관성은 세포 분화 조절에서 dECM의 운명을 결정짓는 중요성을 보여주었습니다. hiPSC 유래 연골 유사 dECM의 프로콘드로겐 효과를 제시하고 세포 이식 없이 관절 연골 재건을 위한 비세포 치료제의 유망한 접근법을 제시합니다.
- 3. 논문제목: Functionally enhanced cell spheroids for stem cell therapy: Role of TIMP1 in the survival and therapeutic effectiveness of stem cell spheroids
- 저자 및 저널 이름(발간월일): Jung-Kyun Choi et al., Acta Biomaterialia (2023.05.23)
- DOI: 10.1016/j.actbio.2023.05.033
- 줄기세포 치료는 유망한 재생 의학 전략으로 부상했지만 세포 생존율이 낮아 치료 효과가 낮다는 한계가 있습니다. 저자들은 이러한 한계를 극복하기 위해 세포 스페로이드 치료제를 개발했습니다. 고체 상태의 FGF2를 활용하여 이식된 세포의 생존율을 높이기 위해 세포에 저산소증을 전제하는 세포 스페로이드의 일종인 기능적으로 강화된 세포 스페로이드-지방유래(FECS-Ad)를 형성했습니다. FECS-Ad에서 저산소증 유도 인자 1-알파(HIF-1α) 수치가 증가하여 금속 단백질 분해 효소 1(TIMP1)의 상향 조절로 이어진다는 것을 입증했습니다. TIMP1은 아마도 CD63/FAK/Akt/Bcl2 항세포사멸 신호 경로를 통해 FECS-Ad의 생존을 향상시켰을 것으로 추정됩니다. 체외 콜라겐 젤 블록과 중증 사지 허혈(CLI) 마우스 모델에서 TIMP1 녹다운에 의해 이식된 FECS-Ad의 세포 생존력이 감소했습니다. 허혈성 마우스 조직에 이식된 FECS-Ad에 의해 유도된 혈관 신생 및 근육 재생은 FECS-Ad에서 TIMP1 녹다운에 의해 억제되었습니다. FECS-Ad에서 TIMP1의 유전적 과발현은 이식된 FECS-Ad의 생존과 치료 효능을 더욱 촉진했습니다. TIMP1이 이식 된 줄기 세포 스페로이드의 생존을 개선하는 핵심 생존 인자로 작용하여 줄기 세포 스페로이드의 치료 효능을 향상시키는 과학적 증거를 제공하고 FECS-Ad가 CLI를 치료할 수있는 잠재적 인 치료제로서 작용한다는 것을 시사합니다.