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제대혈액 유래 중간엽 줄기세포의 in vitro 배양에 세포 적응성과 세포손상에 따른 산소농도가 증식에 미치는 영향
남궁원석,문민경,이경아,김세곤(지도교수),김태전(지도교수) 대한임상병리사협회 2010 조직세포검사학회 발표자료집 Vol.2010 No.-
중간엽 줄기세포(Mesenchymal stem cell)는 성체의 골수, 지방조직, 제대혈 등에서 분리 배양되고 있으며 자기복제능력(self renewal)과 분화(differentiation)능력을 특징으로 하는 세포이며, 이러한 특성을 이용하여 손상된 장기의 회복을 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 제대혈에서 분리된 중간엽 줄기세포는 이용하기 쉽고, 안전성과 효율성 측면에서 세포이식 치료에 훌륭한 세포 공급원이 될 수 있다. 중간엽 줄기세포의 임상활용을 위해서는 in vitro에서 줄기세포를 충분히 증식시키는 것이 중요한 문제이다. 그러나 in vitro에서 치료용 세포확보를 위한 계속적인 세포배양은 세포가 스트레스를 받아 세포손상이나 노화로 진행되어 원하는 양의 세포나 양질의 세포를 얻을 수 있는 결과를 감소시킨다. 이에, 본 연구의 저자들은 제대혈에서 단핵구를 농도구배 (Ficoll, 1.077)로 원심분리 한 후 배양기에 분주하고, 약 14일 후에 확인 된 중간엽 줄기세포를 in vitro상태로 배양 하였다. 원래의 환경에 이탈된 세포는 스트레스를 받게 되는데, 이중 산화적 스트레스(oxidative stress)가 세포증식에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 5% 이산화탄소만이 조절되는 일반조건(20%산소)의 배양기와 최근에 산소농도가 임의로 조절 가능한 배양기(5% 산소)에서 세포의 증식 효과를 automatic cell counter를 이용하여 비교 분석하였다. 또한, 제대혈 세포에서 줄기세포가 출현(CFU, Colony Forming Unit)한 배양환경(세포 적응성)이 세포증식에 우선하는지, 임의적으로 산소 농도 조절이 가능한 배양기가 우선하는지도 비교 분석하였으며, 증식용 배지 내에 포화되어 있는 산소농도가 미치는 영향을 확인하고자 일반적으로 사용하는 배지는 별다른 처치를 하지 않았으나, 또 다른 배지는 산소영향을 없애기 위하여 배지 내에 파스퇴르 파이펫을 삽입하고 1시간 정도 suction out하여 배지 내에 포화된 산소를 제거한 배지로 세포의 증식 정도를 비교 분석하였다. 그 결과, 줄기세포가 원래 있어야할 본연의 환경(niche)조건에 우선함은 세포의 CFU가 out brake한 조건(환경)의 산소농도가 실험 군에 사용한 5%농도의 산소조건에 우선하여 (1 - 2passage, 25% 증식, 3passage 50% 증식) 증식함을 간접적으로 확인하였다. 이는 세포적응성이 임의적 산소농도에 우선함을 확인한 결과이다. 그러나 계속적인 세포배양으로 인해 산화적 스트레스를 받은 세포나, 물리적, 화학적으로 산화적 스트레스를 받은 줄기세포는 앞의 결과와는 달리 5%산소농도(in vivo 산소농도) 배양에서 확연한 증식효과(15% ~ 100% 증식)를 보였다. 또한, 배지에 포화되어 있는 산소를 제거해 준 경우에도 세포증식에 관여함을 확인하였다 (10~20% 이상). 결론적으로, 제대혈유래 줄기세포의 증식은 체내의 원래 환경(niche)이나. 그에 준하는 최적인 조건이 가장 우선하며, 산화적 스트레스가 거의 없거나 적은 환경으로 출현한 줄기세포는 임의적으로 조절한 배양기의 산소농도에 영향을 받지 않는다. 그러나, 산화적 스트레스를 받은 줄기세포의 경우는 적절한 산소 농도 조절이 필요하며, 이는 배양기뿐 만 아니라, 배지에 포화되어 있는 산소도 줄기세포의 증식과 관련됨을 확인하였다.
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