근육위축가쪽경화증 환자의 줄기세포 치료에 이용하기 위한 적정한 자가중간엽줄기세포의 조건

Abstract

연구배경: 희귀난치성 신경퇴행성 질환인 근육위축가쪽경화증에서 대체치료법으로써 골수에서 유래한 중간배엽줄기세포의 활용 가능성이 대두되고 있다. 그러나, 임상시험에 적용하기 위해 필수적인 체외증식법에 의한 중간배엽줄기세포의 안전성과 특성이 아직 확립되지 않은 상태이다. 연구방법: 8명 대상환자의 골수에서 기원한 중간배엽줄기세포를 이용하여 성장역동학(growth kinetics), 세포표면항원(cell surface antigen), 분화능(differentiation potential), 핵형변화(karyotype modification)와 장기간 배양에 의한 시토카인과 성장인자들의 분비양상을 분석하였다. 연구결과: 줄기세포의 계대배양 횟수라 증가함에 따라 small, spindle 양상의 모양이 large, polygonal 형태로 변화하였다. 성장률(growth rate)은 3번째 passage에서 가장 높았으며 이후 감소하는 경향이었다. 그러나, 10번째 passage 까지에서 표면항원의 발현은 변화가 없었다. 3번째, 5번째, 7번째, 9번째 passage의 배양상층액을 분석하여 시토카인과 성장인자들의 변화를 분석한 결과, IL-6, VEGF, IL-8 의 다량분비가 확인되었으며 passage가 지날수록 분비량이 감소되었다. 또한, IL-15, GM-CSF, IL-10, PDGF bb, G-CSF, IL-1ß, FGF, IFN-gamma 의 분비량이 passage가 지날수록 감소되었다. 결론: 이상의 결과들로 중간배엽줄기세포의 시토카인, 성장인자 분비능력을 고려할 때 초기 passage, 특히 5회 이하의 계대배양을 거친 세포를 치료에 사용하는 것이 가장 타당함이 밝혀졌다.; Mesenchymal stem cells (MSC) from bone marrow have been used as an alternative therapy for amyotrophic lateral sclerosis (ALS) patients. However, the stability and characterization of MSCs during long-term in vitro expansion, which is essential for clinical trials, have not yet been evaluated. We isolated and expanded MSCs from bone marrow of eight ALS patients to analyze the growth kinetics, cellular surface antigen, differentiation potential, karyotype modifications, and the secretion of various cytokines and growth factors during long-term culture of MSCs. The morphology and size of the cells transitioned from small and spindle-like cells to large and polygonal types in later passages. The growth rate of the MSCs was highest in the 3^(rd) passage (3.15±0.65) and then gradually decreased. There were no special modifications of cell surface antigens (CD29, CD44, CD73, CD105, CD34, CD45, and HLA-DR) or the karyotype of the MSCs from the 1^(st) to 10^(th) passage. MSCs in the 4^(th) passage were induced to differentiate into mesenchymal lineage cells, including adipocytes, osteocytes, and chondrocytes. When we analyzed the cultured media of MSCs at 3^(rd), 5^(th), 7^(th), and 9^(th) passages, IL-6, VEGF, and IL-8 showed high expression, with more than 50 pg/10,000 cells in all these passages, but their expression continuously decreased with time. Additionally, secretion of IL-15, GM-CSF, IL-10, PDGF bb, G-CSF, IL-1β, FGF basic, and IFN-gamma gradually decreased as culture time progressed. We therefore suggest that MSCs in earlier passages are suitable for stem cell therapy because of their stability and neuroprotective roles associated with various cytokines and growth factors.