Ji-Hye Jung;Se-Ran Yang;Woo Jin Kim;Chin Kook Rhee;Seok-Ho Hong
Tuberculosis and Respiratory Diseases
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제87권1호
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pp.52-64
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2024
Chronic respiratory diseases such as idiopathic pulmonary fibrosis, chronic obstructive pulmonary disease, and respiratory infections injure the alveoli; the damage evoked is mostly irreversible and occasionally leads to death. Achieving a detailed understanding of the pathogenesis of these fatal respiratory diseases has been hampered by limited access to human alveolar tissue and the differences between mice and humans. Thus, the development of human alveolar organoid (AO) models that mimic in vivo physiology and pathophysiology has gained tremendous attention over the last decade. In recent years, human pluripotent stem cells (hPSCs) have been successfully employed to generate several types of organoids representing different respiratory compartments, including alveolar regions. However, despite continued advances in three-dimensional culture techniques and single-cell genomics, there is still a profound need to improve the cellular heterogeneity and maturity of AOs to recapitulate the key histological and functional features of in vivo alveolar tissue. In particular, the incorporation of immune cells such as macrophages into hPSC-AO systems is crucial for disease modeling and subsequent drug screening. In this review, we summarize current methods for differentiating alveolar epithelial cells from hPSCs followed by AO generation and their applications in disease modeling, drug testing, and toxicity evaluation. In addition, we review how current hPSC-AOs closely resemble in vivo alveoli in terms of phenotype, cellular heterogeneity, and maturity.
정상 흰쥐 유선상피세포 및 DMBA로 유도안 흰쥐 유선암세포를 in vitro 상태에서 배양시키며 이들의 성장과 증식에 대한 홍삼 사포닌(조사포닌, 총사포닌, Rbl, Rb2, Rc, Rd, Re, Rhl, Rtl2)의 영향을 관찰하였다. 홍삼 사포닌들의 세포 배양중 발생하는 4종의 세포집락의 형태(cobble stone, spindle, honey comb, senescence)에 영향을 미쳤다. 배양한 세포집락에 lucifer yellow용액을 이용하여 SLDT결과 홍삼 사포닌을 첨가하고 배양한 세포군에서 배양 2주째 세포 간극을 통한 세포간 정보전달체계가 양성을 나타내었다. 이것으로 홍삼사포닌이 분화가 덜된 상피 간세포의 분화를 촉진시켜 분화의 지표 중 하나인 세포체포신호전달을 유도한 것으로 사료된다. 그리고 정상 유선 및 유선암 미세절편들을 Matrigel에 배양한 결과 분화의 종 지표인 수종의 다세포구조물이 생성됨을 확인하였는데 정상 조직과 유선암세포로부터 생성된 구조물 ductal, webbed, stellate, squamous colony들of 생성되었는데 유선암세포로부터는 alveloar unit, foamy alveolar nit, squmaous, lobule-ductal, stellate, webbed colony들이 생성되어 다소 상이함을 확인하였다. 그러나 홍삼사포닌을 첨가하여 배양하였을 때 수종의 다세포 구조물 발생 빈도가 변하는 것으로 미루어 보아 홍삼 사포닌이 이들 다세포 구조물의 발생에도 영향을 미치는 것으로 생각된다. 편평상피암의 전암병소라 일컬어지는 편평상피화생의 경우홍삼 사포닌의 존재 하에 이들의 생성이 억제되고 분화가된 ductal colony들의 수가 증가된 것으로 보아 암예방 효과의 기전을 이해하는데 중요한 단서를 제공할 것으로 사료된다.
유선에 존재하는 유선 상피 모세포(mammary epithelial stem cells)의 존재 증거, 정상 조직에서 이들의역할, flow cytometry 및 면역 염색법에 의한 세포 분리, 세포 기질 단백질을 이용한 삼차원적 세포 배양에서의 증식 등을 요약한다. 유선의 실질 조직에 상피 모세포가 존재한다는 것은 여러 형태의 이식 실험에서 설명되었고 또 모세포의 표현형적 특징들은 여러 가지의 monoclonal antibodies에 의해 논증되었다. 이들 연구의 결과들은 유선의 모세포군이 end bud와 유선의 기저층(basal layer)에 존재한다고 제시하고 있다. 이들을 분리, 동정하기 위해 FITC-PNA와 PE-Thy-1.1 항체와 같은 세포 표지자를 이용하여 유선 상피 세포를 4군으로 나눌 수 있었다. FITC-PNA에만 양성 반응을 보인 PNA+ 세포군, PE-Thy-1.1에만 양성 반응을 보인 Thy-1.1+ 세포군, 이들 두 표지자에 양성 반응을 보인 B+ 세포군, 그리고 양쪽에 음성 반응을 보인 B- 세포군이었는데 이들을 flow cytometry로 분리하고 생체에 이식 실험을 하였을 때 PNA+ 세포군이 유선 모세포들을 가장 많이 가진 것으로 확인되었다. 그리고 유선 상피세포로 이루어진 유선 조직 절편(organoids) 이들 상피세포군을 세포외기질 단백질체인 Matrigel 내에서 배양한 결과 a) stellate, b) duct, c) web, d)squamous, e) lobuloduct 등 5종류의 다세포 구조물이 생성됨을 확인하였다. 이들 중 편평상피화생의 구조물은 정상적인 유선 조직에서는 나타나지 않는 구조물인데 all-trans retinoic acid를 처리하였을 때 배지의 조정에 따라 다소 차이는 있으나 대부분 이들 편평상피화생의 생성이 억제됨을 확인하였다. 이상의 결과로 보아 본 연구에 이용된 생체 이식법 및 삼차원적 세포외기질 세포 배양법이 상피세포의 성장, 분화 및 모세포 연구에 유용하게 이용될 수 있으리라 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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