Cryopreservation of Umbilical Cord as a Source of Mesenchymal Stromal Cells and Growth Factors

간엽줄기세포와 성장인자의 공급원으로서 제대 조직의 동결 보관

Background: Umbilical cord (UC) is a promising source of mesenchymal stromal cells (MSCs). We compared the characteristics of MSCs from cryopreserved UC with those from fresh tissues, and demonstrated the possibility of UC cryopreservation for acquisition of MSCs from cryopreserved UC. Methods: Each UC was sliced into two types ($1{\sim}2mm^3$ vs. 0.5 cm), and cryopreserved in liquid nitrogen using different media (autologous cord blood plasma, aCBP vs. RPMI 1640). A fresh aliquot of $1{\sim}2mm^3$-sized UC was used as control tissue. After one week, the cryopreserved tissues were thawed and cultured. For the 0.5 cm UC, a slicing step into $1{\sim}2mm^3$ was needed. Cell count, viability, proliferative activity, and surface antigens were determined from harvested MSCs. Several growth factors (EGF, IGF-1, PDGF, TGF-${\beta}$, bFGF, and VEGF), were measured from the culture supernatant. Results: Eleven UC were enrolled in the study. Efficiencies of obtaining MSCs were higher in cryopreserved UC using RPMI 1640, compared with use of aCBP; the same result was observed for 0.5 cm sized UC, compared with $1{\sim}2mm^3$ sized UC. No difference in proliferative activity was observed between MSCs from fresh and cryopreserved UC. The amount of growth factors in culture supernatant using RPMI 1640 was larger than that of fresh tissues. Conclusion: We obtained growth factors from the supernatant as well as MSCs from cryopreserved UC. As with a cord blood bank, in the future, cryopreservation of UC for acquisition of both MSCs and growth factors would be possible in a time of need.

배경: 제대 조직은 간엽줄기세포(mesenchymal stromal cells, MSCs)의 유망한 공급원 중 하나이다. 본 연구에서는 동결 보관한 제대 조직에서 유래한 간엽줄기세포의 특성을 신선 제대 조직에서 유래한 간엽줄기세포와 비교함으로써, 제대 조직을 동결한 보관 후 해동하여 간엽줄기세포를 획득하기 위해 제대 조직의 동결 보관 가능성을 제시하고자 하였다. 방법: 각각의 제대 조직을 두 가지 크기($1{\sim}2mm^3$과 0.5 cm)로 처리하여, 두 가지 동결 보존제(자가제대혈장과 RPMI 1640)를 사용하여 액체질소에 동결 보관하였다. $1{\sim}2mm^3$로 잘게 자른 신선 제대 조직을 대조군으로 하였다. 1주일 후 해동하여 세포 배양하였으며, 0.5cm 크기로 동결 보관한 제대 조직은 해동 후 $1{\sim}2mm^3$로 잘게 세포 배양하였다. 각각의 경우에 수확한 세포의 수와 생존율, 세포 증식능, 세포표면항원을 분석하였으며, 배양액에 존재하는 다양한 성장인자(EGF, IGF-1, PDGF, TGF-${\beta}$, bFGF, VEGF)를 측정하였다. 결과: 11개의 제대를 대상으로 하였다. 자가제대혈장을 동결 보존제로 사용한 경우보다 RPMI 1640을 동결 보존제로 사용한 경우에 세포 획득율이 높았으며, 동결 전에 $1{\sim}2mm^3$로 잘게 잘라 동결 보존한 제대 조직보다는 0.5 cm 크기로 동결하였다가 해동 시 잘게 자른 제대 조직에서 세포 획득율이 높았다. 신선 제대 조직과 동결 제대 조직에서 유래한 세포들 간에 증식능의 차이는 없었다. 신선 제대 조직의 배양액보다 RPMI 1640을 이용하여 동결 보관한 제대 조직의 배양액에 성장인자가 더 많이 존재하였다. 결론: 본 연구 결과, 동결 보관한 제대 조직에서 간엽줄기세포뿐만 아니라 배양액의 성장인자도 얻을 수 있었으며, 제대혈을 동결 보관하는 것처럼 향후에는 간엽줄기세포와 성장인자를 필요한 시점에 얻기 위해 제대 조직을 동결 보관하는 것도 가능해질 것으로 기대된다.