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줄기세포 R&D 동향

[IJSC 논문소개] 2022년 9월 이후 리뷰

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논문제목: Cannabidiol Promotes Osteogenic Differentiation of Bone   Stem Cells in the Inflammatory Microenvironment via the CB2-dependent p38 MAPK Signaling Pathway

저자  저널 이름(발간월일): Lin Li et al., International Journal of Stem Cells (2022.11.30)

DOI: https://doi.org/10.15283/ijsc21152

칸나비디올 (Cannabidiol) 뇌전증, 불안, 염증 등에 효과적으로 작용하는 식물 추출물로, 다양한 생물학적 활성을 갖는다. 논문에서는 칸나비디올이 염증 환경 상에서 쥐의 골수 유래 중간엽 줄기 세포 (bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs) 분화에 미치는 효능 메커니즘에 대한 연구를 진행하였다. 분화 염증 환경을 모사하기 위한 Lipopolysaccharide (LPS) 처리한 조건에서 칸나비디올을 처리하였을 , 염증과 관련된 cytokine들이 mRNA 수준에서 유의미한 감소를 보이는 것뿐만 아니라 세포의 증식 또한 유도되는 것을 확인하였다. 이러한 현상이 cannabinoid receptor 2(CB2) 활성화와 p38 Mitogen-activated protein kinase (MAPK) 신호 경로에 의존한다는 것을 연구에서 처음으로 확인하였으며 CB2 억제제인 AM630 처리 단백질 단위에서 분화가 저해됨을 확인하였다. 또한, AM630 선택적 p38 저해제인 SB203580 함께 처리하였을 때에 분화로의 유도가 현저히 감소됨을 골분화 마커의 발현량 분석을 통하여 확인하였다. 따라서, 골분화 시에 CBD 효능을 확인함으로써 천연소재 기반 의약품으로 질환의 항염증 치료제로 사용될 있을 것으로 기대된다.

 

논문제목: Generation of Urothelial Cells from Mouse-Induced Pluripotent Stem Cells

저자  저널 이름(발간월일): Dongxu Zhang, et al., Int J Stem Cells (2022.11.30)
DOI: https://doi.org/10.15283/ijsc21250

조직 공학 분야에서, 콩팥, 심장 혹은 등의 다양한 질환에 대하여 치료할 있는 적절한 대안책에 대한 많은 연구가 진행되어왔지만 요로상피세포의 형성을 통한 재생의학 분야에 있어서는 많은 연구가 이루어지지 않은 실정이다. 해당 연구에서는, in vitro 상에서 유래 역분화줄기세포 (miPSCs) 사용하여 요로상피세포로의 분화를 효과적으로 유도하는 방법을 제시하였다. 해당 세포로의 분화를 위해서는, 우선 최종 내배엽 (definitive endoderm, DE) 로의 유도가 필수적인데 glycogen synthase kinase-3 β (GSK3 β) inhibitor Activin A 통해 최적화된 조건으로의 내배엽을 성공적으로 구현하였다. 다음으로, 비타민 A 유도체인 레티노인산 (All-trans retinoic acid, ATRA) mouse fibroblast growth factor-10 (FGF-10) 사용하여 직접적으로 요로상피세포로의 분화에 성공하였다. 이러한 분화의 정도는 flow cytometry, qRT-PCR, 면역 형광법, 웨스턴 블로팅 등을 통해 분화의 특정 마커들이 발현함을 확인하였다.  이는 유래 역분화줄기세포가 요로상피세포로의 분화를 통해 in vivo 실험 적용의 이론적 근거를 제공하였으며 이를 통한 조직 공학 분야에 기여할 있을 것으로 기대된다.

 

논문제목: LIPUS Promotes Endothelial Differentiation and Angiogenesis of Periodontal Ligament Stem Cells by Activating Piezo1

저자  저널 이름(발간월일): Rui Hu et al., International Journal of Stem Cells (2022.11.30)

DOI: https://doi.org/10.15283/ijsc22024

체내 모세혈관의 신생은 병변부위에 산소, 영양분 및 전구체 세포를 전달하여 재생을 촉진시키는 역할을 수행하는데, 치주인대줄기세포 (periodontal ligament stem cells, PDLSCs) 유래 내피세포 분화 시 형성되는 주위 모세혈관의 network 형태가 실제 치주 조직 미세환경과 매우 흡사하므로 혈관신생, 골 재생 및 내피세포와 관련된 연구들에 많이 사용된다. 최근 연구에 따르면, 저 출력 초음파(low intensity pulsed ultrasound, LIPUS)를 이용하여 골절치유, 세포의 이동 및 뼈 치유 촉진에 대한 연구들이 보고되었지만 줄기세포 상에서 어떠한 메커니즘으로 치유가 이루어지는지는 불분명하다. 해당 논문에서는 치주인대줄기세포를 사용하여LIPUS처리 시 내피세포로의 분화능 향상 및 혈관신생 촉진현상을 확인하였다. 이러한 현상은 물리적인 자극에 따라 활성화되는 이온채널인Piezo1의 활성도에 따라 증가하며, GsMTx4를 사용하여 이를 억제하였을 시에 그 효과가 유의미하게 감소됨을 확인하였다. 물론, in vivo상에서의 실험을 통해 추가적인 연구가 필요하지만, 해당 결과를 바탕으로 본 논문의 저자는 LIPUS의 의학 및 조직재생학적 적용 가능성을 확인하였다.

 

논문제목: Transcriptomic Comparison Analysis between Ameloblastoma and AM-1 Cell Line

저자  저널 이름(발간월일): Shujin Li et al., International Journal of Stem Cell (2022.11.30)

DOI: https://doi.org/10.15283/ijsc22132

법랑모세포종(ameloblastoma)은 치아 발생 시 잔존한 상피성분에 의해 발생하는 양성 종양으로, 임상적으로는 지속적인 침습성 증식과 높은 재발률로 인해 악성 종양과 유사한 병리학적 양상을 보인다. 이러한 종양의 치유는 세포외 기질(extracellular matrix, ECM)을 표적으로 하여 성장을 저해시키거나 체내 다른 부위로 전이를 약화시키는 것으로 알려져 있다. 그러나, 치주 종양의 경우 많은 연구가 이루어지지 않아 본 연구에서는법랑모세포종과 AM-1 세포 주를 전사체 분석을 통해 분석하였다. 일반적인 2D 배양 방식은 종양의 미세환경을 모사하기 어려우므로 ECM 구현을 위해 Matrigel과 Collagen gel을 사용한 3D 형태의 튜머로이드 (Tumoroid)를 제작하였고, Collagen gel을 사용한 방법이 Matrigel에 비해 침습적인 성장 패턴을 보였으며 Collagen의 농도가 증가함에 따라 침습 정도가 유의미하게 증가함을 확인하였다. 이는 실제 법랑모세포종과 유사한 특성을 나타내는 튜머로이드로, Collagen이 풍부한 환경이 법랑모세포종을 형성하는데에 필수적임을 확인하였다. 이러한 발견으로 인해 세포학적으로는 양성으로 분류되지만 지속적인 침습성 증식과 높은 재발률을 가진 종양에 대한 특징을 제시하며, 향후 양성 종양의 세포외 기질 표적 치료에 대한 가능성을 제시하였다.

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