Effects of transplantation of human embryonic stem cells on functional recovery in spinal cord injured rats

Abstract

[한글]

척수손상 후, 손상 부위에 인간 배아 줄기세포를 이식하여 신경학적 기능회복이 일어나는지를 알아보고자 본 연구를 시행하였다. 이를 위하여 Sprague-Dawley 흰쥐를 사용하여 척수손상 동물 모델을 제작하였다. Sodium pentobarbital을 복강 내 주입하여 마취시킨 후, 제 9 척추 부위의 후궁절제술을 시행하였고 NYU impactor 기구를 사용하여 노출된 척수부위에 impact rod를 낙하시켜 척수 손상을 발생시켰다. 척수손상 동물 모델을 세 군으로 나누어 두 군은 인간 배아 줄기세포 이식군, 나머지 한 군은 대조군으로 하였다. 손상 1주일 경과 후, 두 이식군에는 손상부위에 각각 5×103/5ul, 2×104/5ul 양의 인간 배아 줄기세포를 이식하였고 대조군에는 culture media만을 주입하였다. 척수 손상 후 모든 실험동물을 주 1회 행동관찰을 실시하였고 9주째에 전기생리학적 평가와 척수의 조직 검사를 실시하였다. 그 결과 줄기세포 이식군에서 hind limb 의 운동수행능력의 향상을 관찰할 수 있었고 유발전위의 잠시가 통계학적으로 유의하게 감소되었고 진폭도 유의하게 증가하였다. 또한 조직학적 검사 상, glial scar와 탈수초화 현상이 감소되었고 줄기세포를 이식한 척수손상부위에서 human Tau 단백질 양성인 세포가 관찰되었다.이러한 결과로, 인간 배아 줄기세포의 이식은 척수 손상 쥐 모델의 기능회복에 중요한 역할을 한 것으로 생각되며 향후 인간 배아 줄기세포의 이식은 척수손상환자에서 세포 치료법의 하나로 중요한 역할을 하리라 생각된다.

[영문]This study was carried out to investigate the functional recovery following the transplantation of human embryonic stem (hES) cells after a spinal cord injury (SCI). Sprague-Dawley rats were anesthetized with sodium pentobarbital and subjected to the SCI model. SCI was induced using the NYU impactor. The hES cells were transplanted 1 week after a SCI. The hES cells transplanted into the rats were found to promote the hind limb performance 8 weeks after transplantation. In the electrophysiological study, the transplanted rats showed significantly shortened latencies and increased amplitudes of motor and somatosensory evoked potentials, compared to the media-treated rats. In the spinal cord of the hES cell-treated group, the pathological findings including the glial scar formation and degenerative changes were attenuated and the human Tau protein-positive cells were identified in the vicinity of the necrotic cavity and in the white matter. These results suggest that the transplantation of hES cells might play a role in promoting the functional recovery after a SCI.