척수손상 백서 모델에서 신경분화 유도된 골수유래 중간엽 줄기세포의 이식에 따른 신경계 기능회복

Abstract

[한글]

척수손상 후 동반되는 장애는 여러 심각한 합병증을 유발하며 삶의 질의 향상에 제한요소가 된다. 척수손상 후 효과적인 기능회복을 위하여, 여러 방면으로 다양한 연구들이 시도되어 왔으며, 최근에는 줄기세포 이식이 시도되고 있는데, 척수손상 후 발생하는 신경세포의 재생 및 신경 회복에 효과적인 방법의 하나로 가능성이 타진되고 있다. 그러나 기존의 연구들에서는 이식된 각각의 줄기세포의 분화된 특성에 따른 치료 효과의 상호 비교연구, 즉 세포의 종류에 따른 줄기세포 이식치료의 효과에 대한 상호 비교연구 결과에 대하여는 아직 명확하게 알려져 있지 않다.그러므로 본 연구에서는 척수손상 백서모델을 설정하고, 백서의 골수를 획득하여, 백서 골수유래의 중간엽 줄기세포를 배양하고, 특히 신경분화를 유도하여, 신경분화 유도된 백서 골수유래 중간엽 줄기세포 를 배양한 후, 척수손상 백서모델에서 중간엽 줄기세포와, 신경분화 유도된 백서 골수유래 중간엽 줄기세포를 선별하여 이식하는 방법을 각각 시도하여 그 효과를 상호 비교해 봄으로써, 신경분화 유도된 백서 골수유래 중간엽 줄기세포가, 대조군 및 중간엽 줄기세포만을 이식한 군 등에 비하여 신경세포 재생 및 신경기능 회복에 미치는 영향에 어떠한 차이가 있는지 척수손상 동물모델을 통하여 객관적인 방법으로 상호 비교 평가하여, 어떤 방법이 가장 효과적인 신경재생을 통한 기능향상을 이룰 수 있는 방법인지 알아보아 추후 척수손상 환자의 치료에 효과적으로 응용하기 위한 토대를 마련하고자 본 연구를 시행하였고, 다음과 같은 결과를 얻었다.Basso-Beattie-Bresnahan locomotor rating scale 로 평가된 행동 검사 결과, 신경분화 유도된 백서 골수유래 중간엽 줄기세포를 이식한 군에서 대조군에 대하여, 중간엽 줄기 세포만을 이식한 군에 비하여 이식 후 약 3주 후부터 의미있는 호전이 확인되었다.전기생리학적 검사의 하나인 체성 감각 유발 전위 검사 결과, 세포 이식 후 신경분화 유도된 백서 골수유래 중간엽 줄기세포를 이식한 군에서 대조군 및 중간엽 줄기세포만을 이식한 군에 비하여 잠시가 의미있게 단축되는 등 유의한 호전이 확인되었다.이상의 결과에서 척수손상 백서모델에서 신경분화 유도된 백서 골수유래 중간엽 줄기세포를 선별하여 이식한 군에서 가장 효과적인 결과를 나타낸 것으로 미루어 보아, 본 연구는 추후 사람에서 보다 효과적인 세포 이식를 위한 세포 선별의 기준을 제시하는 귀중한 자료의 하나가 될 것으로 생각하며, 사람에서 척수손상 환자의 줄기세포 이식을 통한 신경 재생치료의 효율성을 높이고, 치료에 효과적으로 응용하기 위한 기초가 되어, 보다 성공적인 방법을 제시하는데 중요한 토대가 될 수 있을 것으로 생각한다.

[영문]

This study was designed to compare the functional outcome of the intraspinal transplantation of neurally induced mesenchymal stem cells and that of mesenchymal stem cells in the rat model of spinal cord injury. Sprague-Dawley rats were anesthetized and subjected to the spinal cord injury model. The rats had undergone the free drop contusion spinal cord injury at a lower thoracic level. An incomplete spinal cord injury was induced using the NYU impactor. Mesenchymal stem cells were obtained from bone marrow of rats. To induce neural differentiation, a basal medium was replaced with Dulbecco's modified eagle medium and fetal bovine serum supplemented with fibroblast growth factor. The rats were randomly assigned into 3 groups. Rats in the control group were injected phosphated buffer saline instead of cell transplantation. Rats in the mesenchymal stem cell transplanted group were injected mesenchymal stem cells into the spinal cord. Rats in the neurally induced mesenchymal stem cell transplanted group were injected neurally induced mesenchymal stem cells into the spinal cord. Functional outcomes were measured using the Basso-Beattie-Bresnahan locomotor rating scores and an electrophysiologic study. The Basso-Beattie-Bresnahan locomotor rating scores were checked every week. A somatosensory evoked potential study and a motor evoked potential study were performed 9 weeks after the spinal cord injury. When the Basso-Beattie-Bresnahan locomotor rating scores were compared among the 3 groups, the neurally induced mesenchymal stem cell transplanted group showed a significant improvement. In the somatosensory evoked potential study, the rats in the neurally induced mesenchymal stem cell transplanted group showed significantly shortened initial latency, N1 latency and P1 latency compared with other groups. The neurally induced mesenchymal stem cells transplanted into the rats improved the hind limb performance and shortened latency of a somatosensory evoked potential study. Transplanting neurally induced mesenchymal stem cells may play an effective role in promoting the functional recovery. These results suggest that the proper choice of the stem cells for transplantation could provide the most efficient functional recovery after spinal cord injury.