Effect of adipose-derived stem cell sheets on wound healing

Abstract

지방유래 줄기세포는 분화유연성(plasticity)과 측분비효과(paracrine effect)에 의해 피부의 창상 치유를 촉진시키는 것으로 알려져 있다. 세포의 치료 효과를 극대화하기 위해서는 고농축 세포가 창상 표면에 적절하게 전달되어야 한다. 기존에 줄기세포를 창상에 전달하기 위해서는 배양기에서 배양된 세포를 트립신과 같은 효소를 이용하여 탈착시킨 후 이 현탁액을 창상에 주사하거나 분사하는 방법을 이용하였는데, 효소를 처리하는 과정에서 세포 손상이 불가피하고, 이식 과정 중에 소실되는 세포가 많은 것으로 그 효과를 극대화 시키는데 한계가 많았다. 본 연구에서는 인간 지방유래 줄기세포(human Adipose-derived Stem Cells, hASCs)를 지방조직으로부터 배양한 후 비침습적 광열기술을 이용하여 시트 형태로 수확하여 창상치유 효과를 기존의 세포 전달 방법과 비교하였다. In vitro 실험에서, 전자현미경으로 단층으로 세포간 접촉을 유지하고 있는 시트를 시각화 할 수 있었으며 유세포 분석을 통하여 시트 수확 후에도 시트 내 세포들이 지방유래 줄기세포의 고유 특성을 유지하고 있음을 확인하였다. 시트 수확 후 세포의 생존율은 시간이 지남에 따라 감소했지만, 이들 세포는 개별화된 세포보다 bFGF, TGF-β1, EGF, HGF, PDGF 및 VEGF를 포함하는 성장 인자를 더 활발하게 분비함을 확인하였다. In vivo 실험은 SKH-1 hairless mouse를 이용하여 급성 창상과 만성 창상으로 나누어 진행하였다. 급성창상에서의 치유 효과를 알아보기 위하여 마우스의 등배부에 8mm지름의 전층 피부결손을 만든 후 지방 유래 줄기세포를 시트, 주사, 스프레이 형태로 적용하였고, 이를 대조군과 비교하였다. (10마리/군) 육안 비교와 H&E 염색에서 대조군에 비하여 줄기세포를 적용한 실험군에서 빠른 상피화를 보였으며, 특히 시트형태로 적용한 그룹에서 초기에 신속한 재상피화가 진행되었다. 또한 면역조직화학검사에서도 실험군, 특히 시트군에서 혈관형성이 활발함을 확인하였다. 만성 창상에서의 줄기세포시트의 창상 치유 효과를 확인하기 위해서 마우스의 등에 피부 깊이로 20Gy의 방사선을 조사하고 6주 후에 같은 창상을 만들었다. (12마리/군) 줄기세포시트를 이식한 그룹에서 대조군에 비하여 초기에 빠른 상피화를 관찰할 수 있었다. 시트형태로 줄기세포를 이식하는 방법은, 기존의 방법과는 달리 단백 분해효소를 사용하여 세포를 개별화하지 않기 때문에 세포 표면의 단백질이나 세포간의 접촉이 보존되어 줄기세포가 더 많은 성장인자를 분비할 수 있었고, 창상에도 효과적으로 이식할 수 있다. 이를 바탕으로 지방유래 줄기세포를 비침습적 광열효과를 이용하여 시트형태로 수확하여 실제 창상에 적용한다면 기존의 방법보다 빠르고 효과적인 치유를 기대할 수 있을 것이다.