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목적 : 급성 시신경 손상으로 인한 세포 사멸은 여러 가지 요인으로부터 발생된다. 수년 동안 줄기세포는 다양한 조직 재생과 회복 능력을 가지고 있는 잠재적인 세포 치료제로서 여겨지고 있다. 이에 태반유래중간엽 줄기세포 placenta derived mesenchymal stem cells (PMSC) 가 기능 강화 조건에서 유도된 기능강화 태반유래중간엽 줄기세포 enhanced human placenta derived mesenchymal stem cells (EhPMSC)의 시신경손상 동물모델에서 효과와 새로운 세포 치료제로서의 효능을 검증하였다.
방법 : 본 연구진은 사람의 naïve PMSC를 2.2 % O2 농도의 저 산소 환경에 30분 동안 노출시킨 후 제작된 EhPMSC 의 세포 내 재생관련 단백질의 발현 및 세포 증식률을 검증하였다. 또한 시신경 손상 Rat 동물모델 (n=100) 을 제작한 후 테논낭하 BSS plus (0.06 ml) 주사군, naïve PMSC (2x106) 투여군, EhPMSC (2x106) 투여군, 2회 줄기세포 반복 BhPMSC (2x106) 투여군으로 분류하였고, 1,2,4 주 후 신경 축삭 계수와 시신경과 망막에서 신경재생인자의 발현을 분석하였다. 또한 시신경 전구세포 R28 세포를 저 산소 환경에 노출 시켜 제작한 EhPMSC 를 시신경 손상 in vitro 모델에서 공배양한 후 회복 기전을 규명하였다.
결과 : 2.2 % O2 에 30분 노출한 후 제작된 EhPMSC에서 VIMENTINE, THY-1, GFAP, ERMN, NEUROFLAMENT시신경 재생관련 인자 발현이 증가하였다. 저 산소 환경에 노출 시킨 R28세포와 공 배양을 통해, EhPMSC 가 naïve PMSC에 비해 감소된GAP43, ERMN, THY-1의 발현을 의미있게 회복시켰다. 세포 생존율 또한 naïve PMSC 또는 EhPMSC 와 공배양한 군 모두에서 의미있게 증가하였다. 시신경 손상 동물 in vivo 모델에서 대조군에 비하여 naïve PMSC, EhPMSC, BhPMSC 군 모두 4주째 시신경과 망막에서 감소되었던GAP43발현이 의미있게 30% 가량 증가하였다. 망막 내 TUJI-1 발현은 EhPMSC 2주 군에서 의미있게 증가하였고, GFAP 발현은 EhPMSC 4주 군 과 BhPMSC 4주 군에서 의미있게 증가됨을 확인하였다. 손상 후 상승되었던 Hif-1α의 발현이 EhPMSC 1주 군과 BhPMSC 2주, 4주 군에서 의미있게 회복되었고, Thy-1은 naïve PMSC 1주 군에서 증가하였다.
결론 : 시신경 손상 동물모델 및 R28 세포를 이용하여, 시신경 손상에 대한 줄기세포의 회복 효과를 규명하였으며, 결과는 안정적이고 효과적인 세포 치료제로서 줄기세포의 응용에 대한 초석을 제공해 줄 것으로 기대한다.
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