줄기세포정보 및 정책

줄기세포 R&D 동향

[국내연구자 연구] 국내연구동향 2022년 3월

한국줄기세포학회

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1. Stem Cell-Derived Extracellular Vesicle-Bearing Dermal Filler Ameliorates the Dermis Microenvironment by Supporting CD301b-Expressing Macrophages
Jae Hyung Park (Sungkyunkwan University),
ACS Nano 2022, 16, 1, 251–260, https://doi.org/10.1021/acsnano.1c06096
히알루론산 기반 하이드로젤 (Hyal-Gels)은 피부에 물리적인 볼륨을 주어 주름을 감소시키는 능력을 가짐. 그러나 Hyal-Gels은 콜라겐 형성을 자극하는 능력이 제한되어있어 볼륨 효과를 유지하기 위해서는 반복적인 투여가 필요함. 이 연구팀은 줄기세포 유래 세포외소포체(extracellular vesicle, EV)가 함유된 Hyal-Gels(EVHyal-Gels)를 필러로 제작하였음 Hyal-Gel과 EVHyal-Gel 사이의 rheological 특성과 주입력에는 큰 차이가 관찰되지 않았음. 마우스 피부에 국소적으로 투여했을 때 Hyal-Gels는 EV의 생물학적 반감기를 1.37일에서 3.75일로 연장했음. 진피 부위에서 EVHyal-Gels는 대식세포에서 CD301b의 과발현을 유도하여 섬유아세포의 증식을 증가시켰음. 또한 연구팀에서는 줄기세포 유래 EV에 존재하는 let-7b-5p 및 miR-24-3p와 같은 miRNA는 대식세포를 CD301bhi 표현형으로 변화하는데 있어 유의하게 관여하는 것을 밝혀냈음. EVHyal-Gel가 처리된 진피의 콜라겐층 면적은 1회 처리 4주 후 Hyal-Gel 처리 진피에 비해 2.4배 높았으며, EVHyal-Gel에 의해 생성된 콜라겐은 진피에서 24주 동안 유지되었음. 연구팀은 줄기세포 유래 EV에 존재하는 miRNA들이 대식세포를 자극하여 진피의 콜라겐 형성 증가시켜 피부의 볼륨효과를 유지할 수 있다는 결론을 도출함. 이 연구는 줄기세포 유래 EV가 함유된 EVHyal-Gels가 진피 미세 환경을 재프로그래밍하기 위한 노화 방지 피부 필러로서의 잠재력을 가지고 있음을 시사함. 
2. Combination Therapy of Placenta-Derived Mesenchymal Stem Cells with WKYMVm Promotes Hepatic Function in a Rat Model with Hepatic Disease via Vascular Remodeling
 
Gi Jin Kim (CHA university), Cells 2022, 11(2), 232; https://doi.org/10.3390/cells11020232

혈관의 구조와 기능의 변화는 손상된 장기의 재생에서 일차적인 역할을 하는 중요한 인자임. WKYMVm은 Trp-Lys-Tyr-Met-Val-D-Met로 구성된 합성 펩타이드로 혈관신생 세포의 이동 및 증식을 촉진하는 치료 인자로 보고되어있음. 또한, 이전에 이 연구팀에서 태반 유래 중간엽 줄기 세포(PD-MSC)가 항섬유증(antifibrotic) 효과를 통해 간부전에서 간 재생을 유도한다는 것을 입증하였음. 따라서 이 연구팀은 담관 결찰(BDL)이 있는 쥐 모델에서 PD-MSC와 WKYMVm의 조합 효과를 분석하고 치료 메커니즘을 평가하였음. 간 재생에 대한 항섬유화 및 혈관신생 효과를 분석하기 위해 ELISA, qRT-PCR, 웨스턴 블롯, 면역형광 및 면역조직화학을 사용하여 분석하였음. 콜라겐 축적은 비이식(NTx) 및 PD-MSC 이식(Tx) 그룹과 비교하여 WKYMVm 조합(Tx+WK) 그룹의 PD-MSC에서 유의미하게 감소했음. 더욱이, PD-MSC와 WKYMVm의 조합은 활성화된 FPR2 신호전달에 의한 혈관신생뿐만 아니라 간세포 증식 및 알부민을 증가시켜 간 기능을 유의미하게 촉진시켰음. 연구팀은 PD-MSC와 WKYMVm의 병용 요법은 혈관 리모델링을 통한 간 질환의 효율적인 치료가 될 수 있다고 결론지었음. 이 연구는 PD-MSC와 WKYMVm의 병용 요법이 퇴행성 의학의 새로운 치료 전략이 될 수 있음을 시사함.

 

3. Distinct properties of adipose stem cell subpopulations determine fat depot-specific characteristics
Jong Kyoung Kim (DGIST), Jae Bum Kim (Seoul National University), Cell Metab. (IF : 27.29). 2022 Mar. 

DOI: 10.1016/j.cmet.2021.11.014

포유류에서 백색지방은 크게 독특한 대사 특성을 가진 내장 부고환 지방 조직(epididymal adipose tissue; EAT) 와 피하 사타구니 지방 조직 (Subcutaneous inguinal adipose tissue; IAT)로 나뉨. 비록 지방유래 줄기세포 (ASCs)의 하위 집단이 fat depot의 차이를 설명하는데 중요하지만 두 Fat depot의 ASC는 비교조사되지 않음. 여기서 이 연구진은 heterogeneous한 ASCs를 분석하였으며, 고유한 ASC의 기능에 대한 intrinsic, 조직 미세 환경 요인의 영향에 관해 조사함. 연구진은 EAT와 IAT의 ASC 하위집단이 3개의 adipogenic stages의 다른 molecular features를 나타냄을 증명함. ASC 이식 실험을 통해 intrinsic ASC 는 대부분 지방 생성 가능성을 주로 결정함을 확인함.  Obesogenic 자극에 따라 EAT 특이적 SDC1+ ASC는 섬유성 리모델링을 촉진하고, IAT 특이적 CXCL14+ ASC는 대식세포 침투를 억제함. 또한 IAT 특이적 BST2high ASC는 갈색 지방세포가 될 가능성이 높음. 종합적으로 본 데이터는 ASC의 백색 지방 depot 차이의 기원에 대한 새로운 관점에 관한 이해를 제공함.
4. Spatially arranged encapsulation of stem cell spheroids within hydrogels for the regulation of spheroid fusion and cell migration
Jinmyoung Joo (Ulsan national institute of Science and Technology; UNIST), Heungsoo Shin (Hanyang University), Acta Biomater. (IF : 8.947). 2022 Jan.
DOI : 10.1016/j.actbio.2022.01.047
하이드로겔에 담지된 중간엽 줄기세포 spheroid(스페로이드)는 현탁액에 있는 세포보다 높은 세포활성을 나타내기에 다양한 응용목적으로 사용됨. 그러나 하이드로겔과 융합되거나 혹은 하이드로겔 내부의 이동과 스페로이드간의 거리에 미치는 영향과 관련된 연구는 알려진 정보가 제한적임. 이 연구에서는 지방유래줄기세포 스페로이드 배양을 및 스페로이드간의 거리가 스페로이드 특성에 미치는 영향에 관하여 조사하기 위하여 스페로이드를 마트리겔에 전달하기 위한 표면 마이크로웰 패턴을 지닌 온도민감성 하이드로겔을 개발함. Matrigel에 100~400 마이크로미터의 specific inter-spheroid 거리로 encapsulate 된 지방유래줄기세포 스페로이드는 “Sandwich culture” 으로 표시함. 흥미로운점으로는 호스트 스페로이드로 부터 이동된 지방유래줄기세포와 오직 스페로이드간의 거리가 200 마이크로미터일시 “Cellular bridge” 로 표시된 다리모양의 구조를 형성함. 그러므로 위 연구진은 하이드로겔 내부에 일정한 내피세포 네트워크를 형성하기 위하여 마트리젤에서 공배양된 스페로이드에서 인간 제대 정맥 내피세포(HUVEC) 세포와 지방유래줄기세포의 샌드위치 배양을 수행함. HUVEC 세포는 지방유래줄기세포의 세포간다리를 통해 뻗어나간 스페로이드간의 거리가 200 마이크로미터일때 인접한 스페로이드와 직접 상호작용을 함. 또한 생체 내 연구에서도 유사한 결과를 얻음. 그러므로 본 연구는 하이드로겔에서 효과적인 스페로이드 캡슐화를 위한 적절한 스페로이간의 거리를 제안하며, 이를 기반으로 기능적 3차원 조직 제작을 위해 스페로이드 캡슐화 및 융합을 사용하는 다양한 조직공학 응용 기술에 적용될 수 있음.
5. Dynamic Ligand Screening by Magnetic Nanoassembly Modulates Stem Cell Differentiation. 
Kang Heemin (Korea University), Dokyoon Kim (Center for Nanoparticle Research Institute for Basic Science; IBS), Adv Mater. (IF : 30.85). 2022 Jan.
DOI:10.1002/adma.202105460 (Epub 2021 Nov 14)
 Native microenvironment에는 줄기세포 모집 및 조직 재생을 위한 분화를 동적으로 조절할 때 다양한 물리적 장벽이 존재함. 이 연구에서는 다양한 사이즈의 nanoassembly 기반 자기 스크린을 사용하며, RGD 밀도 조절없이 스크린과 RGD 사이의 다양한 나노갭을 생성하기 위해 RGD 리간드 (세포 접착 모티프) 제시 재료 표면 위에 탄성적으로 묶여있음. 낮은 RGD 분포를 나타내는 대형 스크린은 인테그린 군집을 자극하여 작은 스크린에서는 발견되지 않는 국소 접착, 세포역학 신호변환 그리고 줄기세포의 분화를 촉진함. 대형 스크린의 magnetic downward pulling은 나노갭을 감소시키며, 이는 국소 접착, 세포역학 신호변환 줄기세포분화를 동적으로 억제함. 반대로, 소형 스크린을 magnetic downward pulling시 나노갭이 증가하여 줄기세포의 국소 접착, 세포역학 신호변환, 줄기세포분화를 동적으로 활성화시킴. 이 조절 메커니즘은 생체내 미세환경에도 효과적으로 나타남. 더 나아가 physical 스크린의 기하학적 구조를 다양화 하면 조직 재생을 위한 줄기세포 분화를 modulate 하기 위한 다면적으로 분포된 RGD의 Unscreening을 가능하게 함.

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