Parkinsonism이 유발된 흰쥐의 대뇌 선조체에 이식한 신경간세포의 분화과정

Abstract

[한글]

신경세포 이식술은 중추신경계 손상 또는 퇴행성 뇌 질환의 새로운 치료 방법으로 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 신경세포 이식 재료로는 태아 뇌 조직을 이용하기도 하나 이때는 많은 수의 태아 뇌가 필요하며 또 윤리적인 문제가 발생한다. 별아교세포 등을 이용하여 신경전달물질을 분비할 수 있게 유전 공학적으로 처리한 후 이식하는 경우도 있으나 이 경우는 신경세포간 시냅스와 같이 신경전달물질이 효율적으로 전달되지 못하는 단점이 있다. 또 oncogene을 삽입시킨 신경세포를 이식재료로 사용한 경우도 있으나 이는 암 발생 위험 등의 문제로 실제 사람에게 적용하기는 어렵다.

신경간세포는 태아기 뿐 아니라 성숙한 포유류의 중추신경계에도 존재한다. 신경간세포는 배양이 가능하기 때문에 신경간세포를 직접 이식하거나 또는 신경간세포로부터 분화된 신경세포를 이식 재료로 이용할 수 있다면 윤리적인 문제나 종양발생의 위험성이 없이 충분한 양의 이식 재료를 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

본 실험에서는 먼저 생체 외에서 epidermal growth factor (EGF)를 이용하여 배양된 신경간세포가 어떤 신경전달물질을 갖고 있는지 그 특성을 연구하고, 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydro-pyridine (MPTP)으로 parkinsonism을 유발시킨 생쥐 대뇌 선조체에 일차배양된 신경간세포를 이식했을 때, 신경간세포가 생체 내에서 어떤 세포로 분화하는지 보고자 하였다.

실험결과를 요약하면 다음과 같다.

1. EGF를 포함한 무혈청 배양액으로 신경간세포를 배양했을 때 신경간세포로부터 별아교세포, 희소돌기아교세포, 신경세포가 모두 발현되었다.

2. 이때 분화된 신경세포 중 일부는 γ-aminobutyric acid (GABA) 함유 신경세포와 substance P 함유 신경세포였으며, dopamine 함유 신경세포나 serotonin 함유 신경세포 등은 없었다.

3. Parkinsonism이 유발된 생쥐 대뇌 선조체에 신경간세포를 이식했을 때 이식 7일후 별아교세포와 GABA 함유 신경세포가 분화된 것을 관찰할 수 있었다. 분화된 별아교세포와 신경세포 중 일부는 이식된 부위로부터 주위 조직으로 이동하였다.

이상의 실험결과로 생체외에서 신경간세포로부터 분화된 신경세포는 GABA 함유 신경세포와 substance P 함유 신경세포로 분화되었으며, parkinsonism이 유발된 생쥐 대뇌 선조체에 신경간세포를 이식했을 때 비록 그 수는 적지만 별아교세포와 신경세포로 분화되었다.

[영문]

Neural cell transplantation would offer a useful future therapy for some neurodegenerative disease or central nervous system (CNS) injury. Human fetal neuronal cells can be used one of the sources for cellular transplantation. But in this case, large number of human embryos will be required for clinical trial, and

ethical problems will be raised. Another source of cells for neural transplantation is oncogene transfected neural precursor cells, which transformed immortalized cells. In this case, transforming cells with oncogenes may raise serious harmful

effects if these cells are to be used for clinical trial.

It has been demonstrated that neuronal stem cells can be isolated from developing and adult CNS and divided in vitro in response to certain mitogens. Present study was undertaken 1) to characterize neuronal cells differentiated from neuronal stem

cell and 2) to assess the survival, differentiation, and migration of neonatal epidermal growth factor (EGF)-responsive neuronal stem cells when grafted into the striatum of MPTP induced parkinsonism model mouse.

Results are summarized as follows

1. Neuronal stem cells cultured in EGF-containing serum free medium subsequently differentiate into neurons, astrocytes, and oligodendrocytes.

2. Neuronal cells differentiated from neuronal stem cells were immunoreactive for γ-aminobutyric acid and substance p, but neither for serotonin nor for tyrosine hydroxylase.

3. Implanted neuronal stem cells into striatum of

1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydro-pyridine (MPTP) induced parkinsonism model mouse were subsequently differentiated into astrocytes and γ-aminobutyric acid (GABA) ergic neurons at 7 day after implantation. Some of these astrocytes and GABAergic neurons migrated into surrounding tissues in the host striatum.

These results suggest that GABAergic and substance P ergic neurons can be differentiated from neuronal stem cells in vitro and implanted neuronal stem cells can be differentiate into neurons and astrocytes in vivo.