중간엽 줄기세포 유래 분비체의 치료적 효과에 대한 고찰

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Mesenchymal stem cells (MSC) are a specific cell population defined by their ability to indefinitely self-renew, differentiate into multiple cell lineages, and form clonal cell populations. Recent studies have shown that implanted cells do not survive for long, and that the benefits of MSC therapy could be due to the vast array of secretomes they produce, which play an important role in the regulation of key biologic processes.
This protein or “secretome” comprises a diverse host of cytokines, chemokines, angiogenic factors, and growth factors. The autocrine/paracrine role of these molecules is being increasingly recognized as key to the regulation of many physiological processes including directing endogenous and progenitor cells to sites of injury as well as mediating apoptosis, scarring, and tissue revascularization.
Many studies suggested that administration of MSC-derived secretomes represents a new, cell-free therapeutic approach for attenuation of inflammatory and degenerative diseases. Therapeutic effects of MSC-derived secretomes relied on their capacity to deliver genetic material, growth and immunomodulatory factors to the target cells resulting in tissue repair and regeneration. While there are a number of hurdles to overcome on road to translation, the MSC secretome holds much potential as a regenerative therapy for many clinical disease.
This review provides an overview of our current understanding of MSC secretomes with respect to their potential therapeutic effects, and summarize their functional role, mechanism of action, research methods, clinical applications, and limitations.

국문 초록 (Abstract)

줄기세포 연구는 기존에 치료가 되지 않았던 난치병 및 희귀성 질환에 대한 신약개발, 개인 맞춤을 위한 재생의학 등에 활용되고 있으며 다른 기술과 융합하여 다양한 방면으로 진행되고 있다.
그러나 줄기세포를 이용한 연구 분야에 있어서 임상적으로 극복해야 할 문제점이 존재하고 있다. 줄기세포를 만들기 위해 인간 배아줄기세포 등을 이용하게 되면서, 윤리적 문제와 법•제도적인 규제의 문제점이 생겼고, 이러한 한계점을 벗어나기 위해 성체줄기세포를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 임상에서의 부작용 및 효율성이 낮은 임상 결과에 대한 논란이 지속적으로 제기되어지고 있다.
중간엽 줄기세포는 지방세포, 근육세포, 골세포, 연골세포 등의 중배엽성 세포로 분화하는 능력을 가질 뿐만 아니라 비중배엽성 세포인 신경세포, 췌장내분비세포, 간세포, 혈관내피세포 및 심근세포로도 분화한다. 이러한 분화능력과 중간엽 줄기세포에서 발생되는 분비체인 사이토카인, 케모카인, 혈관형성인자, 성장인자 등에 의해 다양한 생체 효능을 나타내고 있다.
중간엽 줄기세포 분비체는 세포의 성장, 복제, 신호전달, 세포사멸 및 혈관 형성과 같은 생물학적 시스템에 중요한 역할을 하는 물질이다. 중간엽 줄기세포에서 분비된 물질들이 체내에서 줄기세포들이 손상부위에 노출 되었을 때 주변의 미세환경들과 반응을 하여 다양한 치료 단백질을 분비하여 손상부위를 치료하는 주변분비작용(paracrine effect)을 가지고 있다. 이런 분비체의 특징과 치료적 효과를 바탕으로 새로운 치료제 개발을 위한 임상을 포함한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히 분비체를 이용한 치료 단백질연구는 줄기세포에서 분비되는 분비체만을 이용하여 줄기세포가 치료에 사용되지 않는 안전성 및 환경제어가 가능한 치료이기 때문에 연구재료로써 많은 각광을 받고 있다.
본 논문에서는 이러한 줄기세포의 종류 및 특성에 대하여 알아보고, 그 중 중간엽 줄기세포에서 분비되는 분비체의 작용 기전, 기능적 역할, 연구방법 및 임상치료 분야로의 적용, 그리고 분비체 연구의 문제점에 대해서 정리하였다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론. 1
• II. 본론 4
• 1. 줄기세포(Stem cell) 4
• 1.1. 배아줄기세포(ESC : Embryonic Stem Cell) 5
• 1.2. 유도만능줄기세포(iPSC : induced Pluripotent Stem Cell). 5
• 1.3. 성체줄기세포(ASC : Adult Stem Cell). 6
• 2. 중간엽 줄기세포(MSC : Mesenchymal Stem Cell) 8
• 3. 중간엽 줄기세포 분비체(Secretome) 11
• 4. 중간엽 줄기세포 분체의 작용기전과 기능적 역할 13
• 4.1. 혈관신생(angiogenesis) 및 재생 13
• 4.2. 면역조절과 항염증 효과 14
• 4.3. 세포사멸 방지. 17
• 4.4. 상처 치유와 조직회복 17
• 4.5. 신경보호 및 신경 영양효과. 18
• 5. 중간엽 줄기세포의 엑소좀. 20
• 6. 중간엽 줄기세포 분비체의 연구 23
• 6.1. 분비체의 변화 및 물질유도 23
• 6.1.1. 저산소 상태에서 전처리. 23
• 6.1.2. 염증성 자극을 통한 유도 26
• 6.1.3. 3차원 배양 및 분화 시스템 26
• 6.2. 단백질 특징 분석 28
• 6.2.1. 표적화(Target-base) 단백질체학 접근법. 29
• 6.2.2. 샷건(Shot-gun) 단백질체학 접근법 30
• 7. 중간엽 줄기세포 분비체의 응용 가능한 치료분야 32
• 7.1. 심근경색 32
• 7.2. 종양(암) 34
• 7.3. 폐섬유화증(호흡기 질환) 36
• 7.4. 파킨슨병(뇌질환) 37
• 8. 임상적용 및 문제점. 40
• III. 결론 및 고찰 42
• IV. Abstract 45
• V. 참고문헌 46