ROS-induced cell sheet transfer method and application based on photofunctional materials

Abstract

손상된 조직 또는 장기를 대체하거나 재생시키기 위하여 세포 주 입 치료술과 세포를 포함한 3D 인공 지지체를 이식하는 치료법이 널리 사용되어 왔다. 최근에는 이러한 치료법이 가지고 있는 한계 점을 극복하기 위하여 지지체 없이 세포치밀층을 손상 조직에 이식 하는 세포시트기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 세포시 트는 in vitro에서 먼저 세포를 배양한 후 손상 조직으로 이식하게 되는데, 대부분의 배양 세포들은 세포외기질 단백질이 형성되어 있 는 표면에 부착하여 생존하는 부착의존적인 특성을 가지고 있기 때 문에 세포시트기술에서는 배양 접시로부터 세포시트를 온전한 형태 로 분리하는 것이 중요하다. 현재까지 배양 접시의 표면 특성변화 를 유도하여 세포시트를 분리하는 방법이 많이 연구 보고되어 있으 나 이러한 방법들은 원하는 부위로 세포시트를 전달하기 위해서는 시트를 분리한 후 회수하여 전달하는 부차적인 과정이 필요하기 때 문에 이식 부위로의 직접적인 적용에는 한계가 있다. 본 논문에서는 활성산소종 (reactive oxygen species, ROS) 에 의한 세포 분리 기술을 사용하여 회수 과정 없이 비교적 간단한 방 식으로 원하는 부위로 세포시트를 전달할 수 있도록 광기능성 소재 를 제작하고, 광에너지 유도를 통해 발생되는 활성산소량을 조절하 여 다양한 종류의 세포시트를 효율적으로 분리 및 전달하는 조건을 연구하였다. 활성산소종에 의한 세포시트 전달방식은 광기능성 소 재 위에서 세포를 시트 형태로 배양하고, 세포시트가 배양되어있는 소재를 그대로 이식 부위에 접촉시켜 광에너지 유도 후 광기능성 소재만 제거함으로써 세포시트를 이식할 수 있다. 이러한 방식으로 세포시트 전달 시, 세포시트의 세포 간 연접 및 세포외기질 단백질 을 온전히 유지한 채로 전달할 수 있다는 것을 확인하였다. 세포외 기질은 이식한 부위에서 세포시트의 부착과 생촌율을 향상시키므로 이식 효과를 증진시키는 데 매우 중요한 요인이다. 본 논문에서는 활성산소종에 의한 세포시트의 분리가 세포시트에 존재하는 세포외 기질 단백질의 구조적 변화를 야기하여 비롯된 것임을 확인하였다. 그러나 이러한 구조적 변화가 세포 생존 및 증식에 영향을 주지 않 으며 세포부착관련 단백질 또한 손상되지 않았다는 것을 증명하였 다. 또한 고안한 세포시트 전달과정을 반복 시행하여 생체 조직을 모방한 다중층의 구조체를 제작하는 것이 가능하다는 것을 확인하 였다. 마지막으로, 본 논문에서는 이 방식을 통하여 다중층의 중간 엽줄기세포시트 구조체를 제작하고 마우스 피부의 창상 유발 부위 에 이식하여 in vivo에서의 적용 가능성과 치료 효능을 평가하였다. 그 결과 마우스 피부로 세포시트를 효율적으로 이식할 수 있음을 확인하였고 이식된 줄기세포시트가 창상 부위에서 신생혈관 형성을 유도하여 피부 재생을 촉진시킨다는 것을 증명하였다. 따라서, 광 기능성 소재 기반 활성산소종에 의한 세포시트 전달 방법은 기존의 세포치료제 및 인공지지체를 사용한 문제점을 개선할 수 있는 세포 이식 방법으로 적용 가능하며, 피부뿐만 아니라 조직 재생 분야에 서 효율적으로 사용될 수 있을 것임을 확인하였다.