저산소 상태에서 배양한 제대혈 유래 간엽줄기세포의 특성에 대한 연구

Abstract

간엽줄기세포는 자가 재생능력과 다양한 세포로의 분화 능력이 있어서 세포치료 및 조직공학 분야에 활용되고 있다. 그러나 간엽줄기세포는 분리 시에 획득할 수 있는 세포 수가 한정되어 있어서, 임상적용을 위해서는 체외 배양을 통해 충분한 세포 수를 확보하는 과정이 요구된다. 이에 본 연구에서는 인체 내 골수 환경이 저 산소분압 상태인 것에 착안하여, hypoxia와 normoxia에서 배양한 제대혈 유래 간엽줄기세포의 증식과 노화, 분화, 줄기세포능 조절 유전자 발현 변화 등을 비교 분석하여 hypoxia 배양이 간엽줄기세포의 배양법으로 타당한지를 검증하고자 하였다. 5 units의 제대혈에서 분리한 간엽줄기세포를 hypoxia (3% 산소상태)와 normoxia (일반적인 대기압 산소 상태, 약 20% 산소상태)에서 각각 계대 배양한 결과, hypoxia에서 배양된 간엽줄기세포는 normoxia에서 배양된 간엽줄기세포 보다 증식률이 높았고, 노화가 지연되었으며, 골세포로의 분화능도 더 우수한 것으로 관찰되었다. 또한, 줄기세포능 조절 유전자인 OCT4, NANOG 및 SOX2의 mRNA 발현이 hypoxia에서 유의하게 발현이 증가하였고 hypoxia에 의한 간엽줄기세포의 세포표면항원 발현변화는 관찰되지 않았다. 본 연구에서 제대혈 유래 간엽 줄기세포를 hypoxia 상태로 배양을 하면 간엽줄기세포의 증식능이 향상되었고, 노화율이 감소하였으며, 분화능이 유지됨을 확인하였다. 이러한 결과는 hypoxia 배양 조건이 간엽줄기세포의 줄기세포능 유지에 적합한 배양법임을 시사하는 것으로 간엽줄기세포를 이용한 세포치료 및 조직공학 분야에 hypoxia 배양방법을 적용한다면 줄기세포능 유지에 따른 치료효과의 개선과 배양기간 단축에 따른 비용을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대한다.