• 대한임상검사과학회지
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• 제50권4호
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• pp.391-398
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• 2018

중간엽줄기세포는 항염증능, 면역조절능 뿐만 아니라 다계통으로의 분화능 때문에 난치성 환자 치료를 위한 매력적인 대안적 치료방법으로 알려져 왔다. 지금까지 중간엽줄기세포의 이식 치료법은 면역질환, 심혈관질환, 암, 간질환 및 뇌졸중을 비롯한 다양한 질병의 전임상 및 임상적용에 긍정적인 결과를 가져왔다. 여러 연구들에 의하면, 중간엽줄기세포를 이용한 치료는 손상된 세포나 조직에 중간엽줄기세포가 이동하여 직접 세포를 대체하거나 분화시키는 작용이 아니라 중간엽줄기세포에서 분비하는 여러 인자들 즉, 주변분비 효과(paracrine effect)에 의한 것으로 확인되고 있다. 최근에 중간엽줄기세포 유래 엑소좀은 핵산, 단백질, 지질 등을 손상된 세포나 조직의 국소 미세환경으로 전달함으로써 세포간 상호작용을 통해 조직재생을 중재할 수 있는 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 엑소좀의 이용은 세포이식으로부터 발생할 수 있는 종양형성과 같은 다양한 위험성을 피할 수 있으므로 줄기세포 기반 치료 적용에 유용성이 매우 높다. 이러한 이유에서 중간엽줄기세포 유래 엑소좀은 재생의학 및 조직공학에서 안전하고 효율적인 치료적 도구(tool)가 될 수 있다. 여기에서 우리는 치료제로서의 중간엽줄기세포 유래 엑소좀의 정의와 역할에 대한 최신 지견과 함께 포괄적인 이해를 제공하고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제25권6호
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• pp.724-731
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• 2015

중간엽줄기세포는 성체줄기세포의 한 종류로, 자기재생산능력(self-renwal)과 다분화능(multipotency)을 가지고 있고, 다양한 자양인자(trophic factors)들을 분비한다. 뿐만 아니라, 중간엽줄기세포는 골수, 지방, 탯줄과 같은 조직에서 쉽게 얻을 수 있기 때문에 줄기세포치료에 좋은 도구로 이용되고 있다. 하지만, 줄기세포치료의 효율성을 높이기 위해 추출한 세포의 개체 수를 늘리는 과정에서 중간엽줄기세포는 점차적인 노화를 겪게 되고, 이는 줄기세포 자체의 기능적인 감소를 야기한다. 인체 내에서, 노화된 줄기세포는 조직 내의 항상성 유지에 부정적인 영향 을 미치게 되고, 이러한 상태가 지속되면 대표적인 노인성 질환인 퇴행성 질환의 원인이 된다. 최근 연구들에 의하면 중간엽줄기세포가 노화를 겪을 때, 노화 관련된 DNA 메틸화 패턴의 변화와 히스톤의 변형이 일어남을 확인하였다. 또한, 중간엽줄기세포의 노화에 있어서 DNA 메틸화효소(DNA methyltransferase) 억제제와 히스톤 아세틸화효소(histone deacetylase) 억제제가 부분적으로 노화를 개선하는 효과를 관찰한 연구사례들이 있다. 본 총설에서는, 노화에 따른 후생유전학적인 변화에 의해, 조절되는 노화 관련 유전자들과 중간엽줄기세포의 노화에 대한 연구사례들을 분석하여 서술하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.675-681
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• 2010

중간엽 줄기세포(MSCs)는 미분화 상태의 세포로써, 섬유아세포, 연골아세포, 골아세포 등으로 분화하여 인체의 근골격계를 구성하며, 기계적 자극은 중간엽 줄기세포 분화를 결정하는 중요한 인자로 알려져 이다. 본 연구에서는, 세포가 생존하기 위한 환경을 제공하고, 세포가 기계적 자극조건에 따라 분화할 수 있도록 하는 바이오리엑터를 제안하엿다. 또한, 중간엽 줄기세포를 배양하기 위한 세포 지지체로써 PU(polyurethane)로 제작된 지지체를 제안하였다. 세포 분화를 확인하기 위하여, 중간엽 줄기세포를 PU 지지체에 seeding한 후, 바이오리엑터를 이용하여 기계적 자극에 의한 세포의 분화를 확인하였다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제16권1호
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• pp.47-54
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• 2012

목적: 백서 중간엽 줄기세포에 페리틴 유전자를 형질 도입시켜 생물학적 특성의 변화 유무를 평가하고, 자기공명영상에서 신호강도의 차이를 확인해보고자 하였다. 대상과 방법: 백서 중간엽 줄기세포에 렌티바이러스를 이용하여 사람유래 재조합 페리틴과 녹색형광단백질 유전자의 과발현을 유도하였다. 페리틴 유전자가 발현된 백서 중간엽 줄기세포의 증식성과 생존능을 분석하기 위해 MTT 어세이를 수행하였으며, 유세포 분석을 수행하여 중간엽 줄기세포의 표면 마커 발현을 평가하고, 세포 내 철 함량을 측정하고 프러시안 블루 염색을 시행하여 철 축적능력을 분석하였다. 세포 팬텀을 이용하여 9.4 T 자기공영영상 기기를 이용하여 검출가능성을 평가하였다. 결과: 페리틴과 녹색형광 유전자는 백서 중간엽 줄기세포에서 안정적으로 발현되었다. 페리틴 유전자의 과발현으로 인해 백서 중간엽 줄기세포의 생물학적 특성 (증식능력, 생존능, 표면마커)은 영향을 받지 않았다. 페리틴을 발현하는 중간엽 줄기세포에서 철의 축적능력이 증가된 것이 확인되었고, T2 이완 시간은 유의하게 감소하였다. 결론: 줄기세포 치료 연구에서 자기공명 리포터 유전자 페리틴은 자기공명영상법을 이용하여 중간엽 줄기세포를 비침습적으로 가시화 할 수 있고 이를 이용하여 생체추적이 가능할 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제23권1호
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• pp.137-142
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• 2013

인체 중간엽 줄기세포는 지방세포, 골세포, 연골세포, 근육세포 등 여러 형태의 세포로의 분화되는 것이 특징이다. 특히, 최근 연구 결과를 살펴 보면, 중간엽 줄기세포는 생체 내에서 조직 특이적인 세포 형태로 분화 된다. 본 연구에서는 염증 상태에 존재하는 중간엽 줄기 세포가 혈관 형성에 관여하는지 알아보고, 염증 상태에 존재하는 줄기세포의 역할을 규명하고자 본 연구를 진행하였다. 생체 내 염증 상태와 유사한 환경을 만들고자, 강력한 염증 유발 물질인 LPS를 대식세포에 처리하여 그 배양액을 중간엽 줄기세포에 처리하여 변화를 관찰하였다. LPS 배양액을 처리한 중간엽 줄기세포는 평활근 세포로 분화가 촉진되는 것을 확인하였으며, LPS 배양액에 존재하는 분화 유도 물질이 $PGF2{\alpha}$임을 확인하였다. 이에 본 연구결과를 통해 염증 상태에서 존재하는 중간엽 줄기세포는 평활근 세포로의 분화가 촉진되는 것을 확인하였다. 본 연구는 염증성 미세환경 내에 존재하는 중간엽 줄기세포가 평활근 세포로 분화가 유도됨을 확인하였고, 혈관 형성을 촉진하는데 영향을 미칠 수 있음을 제시한다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제13권4호
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• pp.227-237
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• 2009

최근 골수와 혈액으로 유래된 중간엽 줄기세포와 비슷한 능력을 가지는 것으로 알려진 지방 유래 중간엽줄기세포가 새로운 세포 치료제로 떠오르고 있다. 하지만 줄기세포를 이용하여 치료하려는 질병은 나이가 들어감에 따라 발병하는 퇴행성 질환들이 대부분인데, 노화가 진행됨에 따라 줄기세포의 능력이 차이가 있다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 노화가 일어남에 따라 발생되는 신경성 질환을 자가 유래 지방 중간엽 줄기세포를 이용하여 치료함에 있어서 노화가 진행됨에 따라 얻어진 지방줄기세포가 세포학적으로 변화는 없는지에 대해 줄기세포 성장능, 생존율과 신경세포로의 분화유도 능력을 비교하였다. 30대, 40대, 50대에서 사람 지방 유래 줄기세포를 분리 배양하여 연령별 계대에 따른 세포수와 생존율을 측정하고, 줄기세포 성장능력을 비교 분석하였고, 지방 줄기세포를 신경세포 배양 조건 하에서 10일 동안 배양하여 신경 분화능력을 연령별로 비교하였다. 실험결과, 세포수와 생존율, 세포 모양이 연령과 계대별에 의해 차이가 없다는 것을 확인하였다. 신경 분화 후 면역형광염색법을 통해 분석한 결과, 연령에 따른 신경 분화능력의 차이가 관찰되지 않았다. 분자 유전적학으로 신경세포 마커의 발현을 mRNA 수준에서 분석한 결과, 연령별 간의 차이가 몇 개의 유전자 발현을 제외하고는 차이가 발견되지 못했다. 하지만 계대가 진행될수록 50대군의 줄기세포에서 MAP2와 Sox2의 mRNA 발현이 30대군의 줄기세포에 비해 상대적으로 낮게 발현됨이 확인되었다. 결론적으로 자가 지방 중간엽 줄기세포의 신경세포 분화능력이 연령에 상관없이 차이가 없음이 관찰되었으며, 이는 나이 든 사람으로부터 얻어진 지방 줄기세포도 젊은 사람에서 얻어진 세포와 마찬가지 능력으로 자가 세포 치료제로 사용될 수 있다는 점을 말해주고 있다.

• 대한임상검사과학회지
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• 제47권3호
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• pp.117-124
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• 2015

중간엽줄기세포는 손상된 관절연골 치유능력을 가지고 있어 줄기세포 치료 분야에서 대표적인 성체줄기세포로 알려져 있다. 자외선이 조사된 생체 친화성 필름 조성물인 DTOPV (S-triazine bridged p-phenylenevinylene)는 친수성 특성의 표면을 가진 형광 화합물이다. 이전의연구에서 물질표면의 습윤성과 친수성이 세포부착 및 증식에 중요한 역할을 하는 것이 확인 되었으며, 이번 연구에서는 DTOPV를 이용하여 중간엽줄기세포의 연골분화능을 향상시키고자 하였다. 일반 배양용기로 사용하고 있는 TCPS (tissue culture polystyrene)와 자외선이 조사된 패턴된 DTOPV 필름을 이 실험에 사용하였고 TGF (transforming growth factor)-${\beta}3$가 포함된연골분화배지로 중간엽줄기세포를 2주동안 분화유도를 하였다. TCPS에서 배양된 중간엽줄기세포는 단층으로 자라면서 분화가 유도된 반면, 자외선이 조사된 DTOPV 필름 위에서 배양된 세포는덩어리진 구형으로 형태가 변하였으며, 연골세포에 특이적으로 염색되는 Safranine O 염색으로 DTOPV 조건에서 더 붉게 염색됨을 관찰하였다. 또한 연골세포 특이적인 유전자인 Type II collage이 DTOPV 조건에서 더 강하게 발현되는 것을 확인함으로써 TCPS보다 DTOPV에서 연골세포로 분화가 향상된 것을 알 수 있었다. 따라서 자외선이 조사된 생체 친화성 필름 조성물인 DTOPV을 이용한 경우에 일반 배양용기보다 빠르게 연골분화가 이루어짐을 알 수 있었다. 결론적으로 향후 조직공학 분야에서 DTOPV가 중간엽줄기세포의 효과적인 연골분화 물질로서 활용될 수 있는 가능성을 확인 하였으며, 더 나아가 약물 스크리닝과 같은 진단분야에 활용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권1호
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• pp.31-39
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• 2008

손상된 뇌신경조직내에서 신경줄기세포로부터 새로운 신경세포로의 분화가 상당히 제한되어 있어 이것이 손상된 뇌신경조직의 복구가 잘 이루어지지 않는 원인이라 여겨지고 있다. 본 연구에서는 세포배양을 통해 지방조직 중간엽 줄기세포를 도파민성 신경세포와 콜린성 신경세포로 분화를 유도하였다. 중간엽 줄기세포를 신경세포로 분화시키기 위해 N2배양액에 bFGF, EGF, dimethyl sulphoxide (DMSO)와 butylated hydroxyanisole (BHA)를 첨가하여 유도하였다. DMSO와 BHA에 처리된 중간엽 줄기세포가 빠르게 신경세포 모양으로 분화하는 것을 관찰하였으며, 이것은 면역조직학적 염색에서 신경세포 특이 표지인 $\beta$-tubulin III, 별아교세포에 대한 특이 표지인 GFAP, 흰돌기아교세포에 대한 특이 표지인 Gal-C에 대해 양성반응을 나타내었다. RT-PCR 분석에서 배양 단계에 따라 신경세포에 특이적인 표지 인자인 neuro D1, $\beta$-tubulin III, GFAP, nestin 등의 발현을 통해, 중간엽 줄기세포가 신경세포로 분화됨을 확인하였다. 그러나 중간엽줄기세포가 신경세포로 분화된 이후에는 줄기세포 표지인 SCF, C-kit와 stat-3 등은 발현되지 않았다. 또한, 중간엽줄기세포에 bFGF, SHH와 FGF8 등을 처리하면 도파민 신경세포로 분화하였다. 중간엽 줄기세포에 bFGF, RA, Shh를 처리하여 콜린성 신경세포로 분화시켰을 때, 신경세포 특이 표지인 $\beta$-tubulin III와 콜린성 신경 특이 표지인 ChAT에 양성반응를 보였다. 결론적으로 사람 지방조직의 중간엽 줄기세포가 도파민성과 콜린성 신경세포로 분화가 가능하고 이러한 잠재성을 가진 지방 유래 중간엽 줄기세포는 퇴행성 신경질환에 대한 세포 치료제로서 가능성을 제시한다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제11권3호
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• pp.235-243
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• 2007

인간 제대혈 세포는 조혈모세포, 중간엽 줄기세포와내피전구세포를 풍부하게 포함하고 있다. 인간 제대혈 속의 중간엽 줄기세포는 조혈모세포와는 달리 다능성 줄기세포이며 신경세포로 분화할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 본 연구에서는 세포배양을 통해 제대혈의 중간엽 줄기세포를 신경세포와 콜린성 신경세포로 분화를 유도하였다. 중간엽 줄기세포를 신경세포로 분화시키기 위해 배양액에 dimethyl sulphoxide(DMSO)와 butylated hydroxyanisole(BHA)를 첨가하여 유도하였으며 basic fibroblast growth factor(bFGF), retinoic acid(RA), sonic hedgehog(Shh)를 처리하여 콜린성 신경세포로 분화시켰다. DMSO와 BHA에 처리된 중간엽 줄기세포가 빠르게 신경세포 모양으로 분화하는 것을 관찰하였으며, 이것은 면역조직학적 염색에서 신경세포 특이 표지인 $\beta$-tubulin III, 별아교세포에 대한 특이 표지인 GFAP, 희돌기아교세포에 대한 특이 표지인 Gal-C에 대해 양성반응을 나타내었고, 그 비율은 각각 $32.3{\pm}2.9%$, $11.0{\pm}0.9%,\;9.4{\pm}1.0%$였다. RT-PCR 분석에서 배양 단계에 따라 신경세포에 특이적인 표지 인자가 발현됨을 통해, 중간엽 줄기세포가 신경세포로 분화됨을 확인하였다. 또한, 중간엽 줄기세포에 bFGF, RA, Shh를 처리하여 콜린성 신경세포로 분화시켰을 때, 전체 중간엽 세포 중 $31.3{\pm}3.2%$가 신경세포 특이 표지인 $\beta$-tubulin III에 양성반응을 보였으며 이들 세포 중 $70.0{\pm}7.8%$가 콜린성 신경 특이 표지인 ChAT에 양성반응을 보였고, 이것은 Woodbury 방법에 의한 신경분화의 경우보다 3배 가량 높은 비율로 콜린성 신경의 분화를 유도한 것이다. 이러한 실험 결과들은 인간 제대혈의 중간엽 줄기세포가 콜린성 신경세포로 분화가 가능하고 이러한 잠재성을 가진 제대혈 중간엽 줄기세포는 퇴행성 신경질환에 대한 세포 치료제로서 가능성을 제시한다.

• 대한정형외과학회지
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• 제54권6호
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• pp.490-497
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• 2019

최근 줄기세포에 대한 생물학적 지식의 발전으로 인해 이를 실제 환자의 치료에 적용시키기 위한 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 중간엽 줄기세포는 골수 흡인물로부터 처음 발견되었으나 현재는 지방, 피부, 근육, 제대혈 등 다양한 조직으로부터 추출될 수 있는 다능성 기질세포로 이해되고 있다. 그동안 중간엽 줄기세포의 골형성능은 여러 실험 및 동물 연구를 통해 증명되었으며 골결손, 골괴사, 불유합 등의 어려운 임상 상황에서 일부 성공적인 골재생 결과들이 보고되고 있다. 하지만 아직까지 각 질환별 적응증이나 표준화된 적용법이 마련되어 있지 않으며 효능 및 안전성에 대한 객관적 증거가 부족한 상태이다. 중간엽 줄기세포를 이용한 골재생은 앞으로 더욱 확대될 가능성이 높으나 표준적인 치료로 인정받기 위해서는 아직 해결되어야 할 과제들 또한 남아 있다.