Analysis of Stromal Cells Developed from Cord Blood CD34⁺ Cells

제대혈 CD34⁺ 세포에서 유래된 지지세포의 분석

Background: Cytokine-mediated ex vivo expansion has been proposed as a means of increasing the number of cord blood (CB) hematopoietic stem cells for transplantation. As well as stem cell number, stromal cells are necessary for functional maturation of hematopoiesis. The purpose of this study was to analyze the development of stromal cells during ex vivo expansion of CB $CD34^+$ cells. Methods : $CD34^+$ cells were purified from CB by magnetic bead selection. The levels of of interleukin-3, interleukin-$1{\beta}$, interleukin-6, granulocyte macrophagecolony stimulating factor and tumor necrosis factor-${\alpha}$ were measured in culture supernatants on 0, 1, 2, and 3 weeks, using ELISA techniques. CB $CD34^+$ cells were expanded in Iscoves modified Dulbeccos medium in the presence of several cytokines. The expression of E-selectin, vascular cell adhesion molecule-1, intercellular adhesion molecule-1, platelet/endothelial cell adhesion molecule-1, von Willebrand factor, vimentin, and CD14 in newly developed stromal cells was examined by immunocytochemical method. Relevant extracellular matrix (ECM) proteins and proper cytokines were also assayed for the most suitable condition for expansion of stromal cells. Results: Several cytokines were found to have been produced by CB $CD34^+$ cells as well as bone marrow-derived $CD34^+$ cells. During ex vivo expansion of CB $CD34^+$ cells, stromal cells appeared in the culture by day 4 and expanded over the following 7-10 days before being confluent by day 2 1. These cells expressed surface markers characteristic of cells of endothelial lineage. Furthermore, these stroaml cells also expanded effectively when treated with thrombopoietin+flt-3 ligand+stem cell factor+leukemia inhibitory factor or 0.1% poly-L-lysine-coated wells. Conclusion: Stromal cells were developed during ex vivo expansion of CB $CD34^+$ cells and that this development could be enhanced further by treating the stromal cells with cytokines or ECM.

목적 : 제대혈의 조혈모세포 체외확장 시 조혈세포 증폭과 더불어 조혈미세환경의 변화가 일어난다. 이때 제대혈 $CD34^+$ 세포에서 유래되는 지지세포의 계열 분석조혈성장인자 분비능력을 알아보고 지지세포 증식 조건을 확립하여 효과적인 제대혈의 체외증폭을 제시하고자 하였다. 방법 : 제대혈부터 $CD34^+$ 세포를 분리하여 실험에 사용하였다. 무혈청배지에서 각종 조혈성장인자를 다양한 조합으로 첨가하여 배양하였고 증식정도는 현미경으로 관찰하여 배양용기를 점유한 면적 비율로 계산하였다. 세포외간질 단백의 효과를 분석하기 위하여 collagen S, fibronectin, laminin 및 poly-L-ly sine를 미리 coating한 용기에 배양하여 분석하였다. 제대혈 $CD34^+$ 세포를 조혈성장인자의 첨가 없이 3주간 액체배양하였다. 배양 시, 1주, 2주 및 3주에 상층액을 얻어 $-80^{\circ}C$에 보관하였다가 한꺼번에 IL-3, IL-6, GM-CSF, IL-$1{\beta}$ 및 TNF-$\alpha$등을 ELISA 방법으로 내부적으로 분비되는 량을 측정하였다. 분화된 지지세포의 계열을 분석하기 위해 E-selectin, VCAM-1, ICAM-1, PECAM-1, vWF, vimentin 및 CD 14 항체를 이용하여 면역화학염색 후 형광현미경으로 관찰하였다. 결과 : 제대혈 $CD34^+$ 세포 체외증폭시키는 과정에서 배양 4일에 지지세포가 출현하기 시작하여 7-10일이 지나면서 증식하기 시작하였고 14-2 1일 경에 서로 뭉치는 양상을 보여주었다. 제대혈 $CD34^+$ 세포 배양하면서 내부적으로 분비되는 GM-CSF, IL-6의 측정치는 시간이 지남에 따라 증가되었다. 제대혈 $CD34^+$ 세포 체외확장 시 지지세포의 증식 정도는 TPO+FL+SCF+LIF의 조합의 조혈성장인자가 첨가되었을 때 그리고 세포외간질 단백 성분 중 1% poly-L-lysine으로 처리한 경우 가장 효과적이었다. 결론 : 체외 증폭시 제대혈 $CD34^+$ 세포로부터 지지세포가 나타났으며 적절한 조혈성장인자의 첨가나 세포외간질 단백의 첨가에 의해 증폭될 수 있다.