혈관재생을 위한 혈관내피 줄기세포(EPCs) 연구의 최신동향 및 전망

권상모 ( Sang Mo Kwon ),아사하라타카유키 ( Takayuki Asahara ) 한국조직공학과 재생의학회 2008 조직공학과 재생의학 Vol.5 No.4

혈관재생을 위한 혈관내피 전구세포 (EPCs) 유래의 3차원 Scaffold-Free Spheroid의 개발

권상모 ( Sang Mo Kwon ),김재원 ( Jae Won Kim ),이정익 ( Jeong Ik Lee ) 한국조직공학·재생의학회 2010 조직공학과 재생의학 Vol.7 No.1

Patients-derived endothelial progenitor cells (EPCs) are an important cell therapy source for treatment of cardiovascular disease. EPCs contribute to the direct tissue repair via vascularization as well as support for the growth and differentiation of pre-existing endothelial cells via secreting angiogenesis factors. Due to limitation of adult stem cell number of aged patients for cell therapy, the development of intelligent methods for cell transplantation into ischemic tissue give us important concepts for improvement of tissue regeneration. Here, we reported that early EPCs efficiently gave rise to 3-dimensional spheroids by a scaffold-free shaking culture method. Importantly, spheroid-derived EPCs were differentiated into endothelial cells in vitro culture assay. These results indicate that our current method for EPC-spheroid formation provide us a novel 3-dimensional culture technology to improve cell survival and acquire efficient differential potential in sites of ischemic tissue.

강화된 세포 기능을 가지는 스페로이드 제작 공정 개발

박예진(Yejin Park),강병민(Byeongmin Kang),용의중(Uijung Yong),산스크리타 다스,권상모(Sang Mo Kwon),장진아(Jinah Jang) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.12

재조합 백시니아 바이러스의 다양한 암세포 및 ABCG2 과발현 내성 암세포에 대한 항 종양 효과 연구

박지혜(Ji Hye Park),윤지수(Jisoo Yun),허정(Jeong Heo),황태호(Tae Ho Hwang),권상모(Sang Mo Kwon) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.7

항암제 내성은 화학적 치료법의 가장 큰 난관의 하나로 효과적인 항암치료를 위해서 반드시 극복 되야 할 문제이다. ABCG2는 다약제 내성과 이를 특징으로 하는 암 줄기세포와의 연관성도 매우 높다고 보고되고 있다. 최근 암용해 바이러스가 다양한 암종과 항암제내성을 보이는 암 치료에 새로운 대안으로 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 항암제 내성 암 치료를 위해 새로운 암용해 백시니아 바이러스 SLJ-496을 개발하였다. 본 연구에서, cytophathic effect, plaque assay, viability assay를 통하여 야생형 바이러스에 비교하여 증가된 종양친화성을 확인하였다. 또한, invitro 환경에서 대장암 세포주(HT-29, HCT-116, HCT-8)를 비롯하여 위암 세포주(AGS, NCI-N87, MKN-28), 간암 세포주(SNU-449, SNU-423, SNU-475, HepG2) 그리고 난치성 암 종인 중피 세포종(NCI-H226, NCI-H28, MSTO-211h)에서 유의적인 세포독성효능을 입증하였다. ABCG2의 발현이 높은 HT-29세포의 3차원 구형배양을 통하여 ABCG2와 암줄기세포 특성의 연관성을 증명하였으며, 항암제 내성세포 모델에서 SLJ-496GFP가 유의한 세포독성을 나타내며 암세포내 복제능을 가지는 것을 입증하였다. ABCG2를 과발현 시킨 세포주 내 야생형 바이러스에 비교하여 유의적으로 낮은 세포 생존율을 증명하였으며, 바이러스의 복제능 또한 검증하였다. 또한, 지속적인 항암제 투여를 통하여 ABCG2의 발현이 높은 항암제 내성 세포주에서의 항종양 효능 또한 입증하였다. 이상의 결과를 토대로 ABCG2가 과발현 된 암 줄기세포 및 항암제 내성에 새로운 항종양 바이러스 SLJ-496 백시니아 바이러스 치료법이 새로운 치료 대안이 될 수 있을 것이라 제안한다. Chemo-resistance is the biggest issue of effective cancer therapy. ABCG2 is highly correlated with multi-drug resistance, and represent a typical phenotype of multiple cancer stem-like cells. Accumulating evidence recently reported that oncolytic viruses represent a new strategy for multiple aggressive cancers and drug resistant cancers including cancer stem cell-like cells and ABCG2 expressing cells. In this study, we generated an evolutionally engineered vaccinia virus, SLJ-496, for drug-resistant cancer therapy. We first showed that SLJ-496 treatment enhanced tumor affinity using cytopathic effect assay, plaque assay, as well as cell viability assay. Next, we clearly demonstrated that in vitro SLJ-496 treatment represents significant cytotoxic effect in multiple cancers including colorectal cancer cells (HT-29, HCT-116, HCT-8), gastric cancer cells (AGS, NCI-N87, MKN-28), Hepatocellular carcinoma cells (SNU-449, SNU-423, SNU-475, HepG2), as well as mesothelioma cell (NCI-H226, NCI-H28, MSTO-221h). Highly ABCG2 expressing HT-29 cells represent cancer stem like phenotype including stem cell marker expression, and self-renewal bioactivities. Interestingly, we demonstrated that in vitro treatment of SLJ-496 showed significant cytotoxicity effect, as well as viral replication capacity in ABCG2 over-expressing cell. In addition, we also demonstrated the cytotoxic effect of SLJ-496 in Adriamycin-resistant cell lines, SNU-620 and ADR-300. Taken together, these findings provide us a pivotal clue that cancer therapy using SLJ-496 vaccinia virus might be new therapeutic strategy to overcome ABCG2 expressing cancer stem-like cell and multiple chemo-resistance cancer cells.

허혈성 심혈관 질환의 치료제로서 혈관내피전구세포(EPC)의 가능성에 대한 고찰

김다연(Da Yeon Kim),김보민(Bo Min Kim),김소정(So Jung Kim),최진희(Jin Hee Choi),권상모(Sang-Mo Kwon) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.7

허혈성 심혈관질환은 전 세계적으로 치사율이 높은 질병 중 하나이다. 이를 치료하기 위해 수술적 방법이 시행되고 있으나, 손상된 심근조직 회복의 어려움과 수술 후 부작용의 한계가 남아있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해, 최근 줄기세포를 기반으로 한 심혈관질환의 세포치료제가 각광받고 있는데 그 중에서도 특히 혈관내피전구세포(EPC)는 높은 증식능과 분화능을 기반으로 손상된 혈관을 재생하고, 주변 조직의 재생을 돕는다는 장점이 있다. 또, EPC는 임상적으로 안전하며, 환자의 심근 기능을 회복시켜주기에 잠재적인 심혈관질환 치료제로서의 가능성이 대두되었다. 하지만, 환자 유래 EPC를 이용한 치료법은, 고령, 흡연 여부, 기저질환 등의 이유로 환자의 EPC 기능이 저하되어 있어, 그 치료 효능을 기대하기 어렵다. 따라서, 최근에는 세포 프라이밍 기법, 오가노이드 배양법과 같이 EPC의 생리학적 활성도를 올리는 체외 배양법의 개발과 3D 바이오프린팅 기법을 이용한 EPC의 이식 효율을 높여 치료 효능을 개선시킬 수 있는 새로운 접근법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 EPC의 특징과 세포치료제로서의 임상적용 가능성에 대해 살펴보고자 한다. Cardiovascular disease is one of the leading causes of death across the world, and gold-standard treatments such as percutaneous coronary intervention and artery bypass grafting have various limitations including myocardial damage and subsequent maladaptive cardiac remodeling. To overcome this, stem-cell therapies are emerging as a promising strategy for cardiovascular regeneration. Endothelial progenitor cells (EPCs) have high potential to proliferate and differentiate into endothelial cells for vascularization and tissue regeneration, and several clinical trials have explored EPC function in tissue repair in relation to clinical safety and improving cardiac function. Consequently, EPC has been suggested as a feasible stem-cell therapy. However, autologous EPC transplantation in cardiovascular disease patients is restricted by risk factors such as age, smoking status, and hypertension that lead to reduced bioactivity in the EPCs. New approaches for improving EPC function and stem-cell efficacy have therefore been suggested, including cell priming, organoid culture systems, and enhancing transplantation efficiency through 3D bioprinting methods. In this review, we provide a comprehensive understanding of EPC characteristics, therapeutic approaches, and the current state of clinical research into EPCs as stem-cell therapy for cardiovascular disease.

심근유래의 줄기세포 프라이밍 및 조직공학 기술에 의한 심혈관 재생 전략

박지혜(Ji Hye Park),김희정(Hee Jung Kim),정한나(Hanna Jung),박해리(Haeri Park),황혜원(Hyewon Hwang),권상모(Sang Mo Kwon) 한국생물공학회 2018 KSBB Journal Vol.33 No.3

The prevalence and mortality rate of cardiovascular disease continue to increase despite the development of new drugs and treatments. Stem cell therapy is a promising strategy to repair and/or regenerate damaged cardiac tissue. Cardiac progenitor cells may be stronger candidates than other stem cells for cardiac cell therapy. Cardiac progenitor cells (CPCs) residing in the heart (also referred to as cardiosphere-derived cells (CDCs) exert a therapeutic potential in repairing heart damage. Numerous studies have identified candidate CPC cell surface markers, including c-kit, stem cell antigen 1 (Sca1), and platelet-derived growth factor receptor α (PDGFRα). CPCs are capable of differentiating into multiple mature cardiac cell types, including cardiomyocytes (CM), smooth muscle cells (SMC), and endothelial cells (EC). Owing to their unique pluripotency, various pre-clinical and clinical studies are being conducted using cardiac progenitor cells to regenerate damaged heart tissues. However, poor stem cell survival and low engraftment efficiency underlie significant reductions in therapeutic efficacy. To overcome current limitations that reduce stem cell therapeutic efficacy, many methods have been implemented that aim to improve stem cell survival and engraftment. Recently, stem cell priming and tissue engineering technologies have been suggested to enhance stem cell therapeutic efficacy. It is possible to increase survival and engraftment of cardiac progenitor cells in injured cardiac tissue by cell priming and tissue engineering technologies before use. In this review, we provide an understanding of multiple therapeutic approaches including cell priming, scaffolds, tissue engineering, 3D printing techniques and clinical prospect for cardiovascular regeneration using patient-derived CPCs.

인간 제대혈 유래 혈관내피세포의 혈관 튜브 형성능에 미치는 Sirtuin-2 (SIRT2)의 역활

Seok Yun Jung(정석윤),Chul Min Kim(김철민),Da Yeon Kim(김다연),Dong Hyung Lee(이동형),Kyu Sup Lee(이규섭),Sang-Mo Kwon(권상모) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.1

Sirtuin family 단백질은 암, 당뇨, 심혈관 질환, 뇌신경계 질환과 같은 노화와 연관된 질병들의 발병에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 우선적으로 혈관내피세포를 이용하여 Hypoxia에서의 sirtuin family의 발현을 확인한 결과, SIRT2 mRNA가 가장 강하게 발현되는 결과를 얻었다. 혈관신생과정에서의 SIRT2 단백질의 생리학적 역할을 규명하고자, 본 실험실에서는 저산소상태에서의 SIRT2의 생리학적인 의미에 주안점을 두었다. Normoxia에서 SIRT2는 세포질에 존재하고 있으나, hypoxia에 의해서 SIRT2 단백질이 핵 내로 이동이 일어남을 확인하였다. 또한 hypoxia에 의해서 SIRT2와 혈관신생인자인 VEGF의 발현이 증가하며, Normoxia와 hypoxia 두 환경에서 혈관내피세포의 혈관형성능력이 SIRT2 inhibitor인 AK-1에 의해서 억제된 것을 확인하였다. 본 연구결과를 통해서 SIRT2가 혈관신생과정을 조절하는 중요한 역할을 함을 시사하였다. Sirtuin proteins have emerged as important modulators of several age-associated diseases. These include cancer and diabetes, as well as cardiovascular and neurodegenerative diseases. Among the sirtuin family members, SIRT2 mRNA is strongly expressed. To investigate the pathophysiological significance of SIRT2 as a primary regulator of angiogenesis, we focused on the biological role of SIRT2 under hypoxic conditions, examining the gene expression pattern of sirtuin family members in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). SIRT2 was expressed primarily in the cytoplasm, but it was dynamically trans-localized in the nuclear by hypoxia stimuli. Interestingly, both SIRT2 and the pro-angiogenic factor, VEGF, were up- regulated by hypoxia. A Matrigel assay demonstrated that the HUVECs formed a tube-like structure under hypoxia. The SIRT2 inhibitor, AK-1, significantly decreased the tube-forming activity of the HUVECs under either normoxia or hypoxia conditions. These findings suggest that SIRT2 might be a key regulator of angiogenesis.