저산소성-허혈성 뇌손상 동물 모델에서 인간 신경줄기세포 유래 분화 신경세포의 이식

Abstract

[한글]신생아 저산소성-허혈성 뇌손상 (neonatal hypoxic-ischemic brain injury)은 주산기 가사 (perinatal asphyxia)에 의해서 신생아에서 발병하는 대표적 중증 신경계질환으로 만삭아 1000명 출생아 중 2명에서 발병하고, 미숙아의 경우 약 60%까지 발생한다고 보고되며, 이들 중 상당수에서 신경발달 장애소견을 보인다. 현재까지의 연구에 의하면 손상된 중추신경계의 재생은 거의 불가능하거나 극히 제한적이기 때문에 대부분의 치료는 합병증을 예방하거나 비정상적인 운동 패턴과 경직을 감소시키는데 더욱 중점을 두어 왔다. 신경줄기세포란 미성숙, 미분화된 상태로 계속 증식하는 자가 갱신(self-renew)을 보이고, 신경원세포 및 신경교세포 로 분화하는 분화의 다능성(multipotency)을 보이는 세포로 정의된다. 신경줄기세포의 증식, 성장 및 분화에 대한 기초연구와 줄기세포의 가소성(plasticity)을 이용하여 난치성 신경계질환에 대한 치료를 시도할 수 있어 신경계에 대한 재생 의학적 접근 가능성을 제시한다고 하겠다. Noggin은 Xenopus 배발생 동안 등쪽(dorsal) 형성에 중요한 역할을 하는 단백질로서 Noggin peptide를 인간 신경줄기세포에 처리함에 따라 신경원세포로 분화 유도할 수 있다. 본 연구에서는 Noggin을 이용하여 인간 신경줄기세포를 신경원세포로 분화 유도한 다음, 신생아 저산소성 허혈성 뇌손상 동물모델에 이식하여 세포치료 가능성을 연구하고자 하였다. Noggin 처리한 인간 신경줄기세포 유래 분화 신경세포는 뇌손상 부위에 이식된 후 뇌손상 부위와 그 주변 부위로 이주하면서 확고히 생착함을 보였고, 공여세포는 생체 내에서 주로 신경원세포로 분화함을 보였으며, 뇌손상 주변 대뇌피질 부위에서 신경원세포로 분화하여 신경돌기들을 신전함이 관찰되었다. 인간 분화 신경세포들이 이식된 실험군은 대조군에 비해 저산소성 허혈성 뇌손상 크기가 통계학적으로 유의하게 감소하였으며, 신경행동학적 검사에서 실험군은 대조군에 비해 전반적인 신경학적 기능이 유의하게 증가하였고, cylinder test 및 Ladder rung walking test 상 손상된 쪽의 앞발의 운동기능이 유의하게 개선됨을 보였다. 그러나 rota-rod test 상 실험군과 대조군에 있어서 운동조정능력에는 차이를 보이지 않았고, Morris water maze test에서도 학습과 기억능력에서 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 결론적으로 신생아 저산소성 허혈성 뇌손상 동물모델에서 Noggin peptide를 처리한 인간 신경줄기세포 유래 분화 신경세포를 뇌 이식한 경우, 공여세포는 뇌손상 부위에 잘 이주 및 생착함을 보이고 주로 신경원세포로 분화하였으며, 뇌손상 크기가 감소하였고, 신경학적 기능 및 운동기능의 개선이 유발되었다. 따라서 신생아 저산소성 허혈성 뇌손상에서 인간 신경줄기세포 유래 분화 신경세포의 이식은 조직학적 및 신경행동학적 검사 상 주로 손상된 신경원세포를 대체 및 재생하였고, 신경보호 작용으로 인하여 뇌손상 크기를 감소시켰으며, 신경기능 호전을 유발하여 중증 신생아 저산소성 허혈성 뇌손상에 대한 세포치료 가능성을 제공하였다. 따라서 향후 인간 신경줄기세포의 분화유도 등 보다 개선된 세포 및 유전자 치료법을 개발할 경우 안전성 및 유효성이 뛰어난 신경재생 치료법 개발할 수 있다.

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