사람 중간엽줄기세포 성장에 미치는 basic fibroblast growth factor의 영향

• 영문명: Effects of Basic Fibroblast Growth Factor on Proliferation of Human Mesenchymal Stem cells
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 김성수(Sung Soo Kim) 최정원(Jung Won Choi) 곽규범(Kyu Bum Kwack) 이영돈(Young Don Lee) 서해영(Haeyoung Suh-Kim)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제37권 제6호, 509~517쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2004.12.31

국문 초록

중간엽줄기세포는 중배엽유래의 세포로 분화할 수 있는 다분화능을 갖는 줄기세포로서 골수에서 쉽게 채취할 수 있다. 본 연구에서는 사람의 중간엽줄기세포를 시험관내에서 장기간 배양시 세포의 증식과 다분화능에 있어서 basic fibroblast growth factor (bFGF)의 영향을 조사하였다. 세포를 배양할 수 있는 최적의 조건을 설정하기 위하여 여러 성장인자를 시험하였다. Hepatic growth factor (HGF)와 leukemia inhibitory factor (LIF)는 골수에서 분리한 중간엽줄기세포의 증식에 별다른 영향을 주지 않았으나, bFGF는 시험관내에서 세포의 성장을 3배 정도 증가시켰으며, 그 효과에 있어서 bFGF의 농도가 10 ng/mL 이상인 경우에는 큰 차이가 없었다. 저연령층의 골수에서 추출한 중간엽줄기세포는 bFGF의 존재와 상관없이 지방세포, 뼈세포, 연골세포로 분화하는 잠재력을 유지하고 있었으며 CD9, CD13, CD15, CD90, CD137, CD140b에 양성이었고, CD14, CD34, CD45에는 음성이었으며, 정상적인 핵형을 유지하고 있었다. 반면에 고령의 공여자로부터 분리한 중간엽줄기세포는 bFGF가 없을 경우 지방세포로의 분화능이 현격히 낮았으나, bFGF가 있는 경우에는 지방세포 및 뼈세포로의 분화능이 유지되었다. 또한 bFGF가 첨가된 배양액에서 증식시킨 중간엽줄기세포는 미분화상태에서도 이미 신경줄기세포의 표지자인 nestin과 신경세포의 표지자인 β-tubulin III을 발현하고 있었다. 이러한 결과는 bFGF가 사람의 중간엽줄기세포의 증식과 다분화능을 유지시키는데 중요한 성장인자로 작용함을 의미하고 있다. 또한, 중간엽줄기세포를 신경계질환의 세포치료제로서 사용하기 위해서는 미분화상태와 신경세포로 분화된 후를 구별할 수 있는 새로운 표식인자가 필요함을 제시하고 있다.

영문 초록

Human mesenchymal stem cells (hMSCs) are multipotent stem cells that can differentiate into several mesenchymal lineage cells. In this study, we established conditions that allowed a long term expansion of hMSCs. To search for the optimum culture condition, growth rates of hMSCs were measured in the presence of several growth factors. Hepatic growth factor (HGF) and leukemia inhibitory factor (LIF) did not facilitate proliferation of hMSCs. In contrast, basic fibroblast growth factor (bFGF) effectively promoted growth of the cells in vitro by 3 fold. The growth stimulatory effect of bFGF was dependent on the concentration. The adipogenic potential was dramatically decreased in hMSCs isolated from an aged donor whereas osteogenic potential was minimally decreased. Addition of bFGF resumed the adipogenic and osteogenic differentiation potential. Thus, the cells that expanded in the presence of bFGF retained the potential to differentiate into adipogenic, chondrogenic, or osteogenic lineage cells. MSCs could be expanded for at least 8 passages with bFGF and the resulting cells retained the normal karyotype. The cells were positive for CD9, CD13, CD15, CD90, CD137, and CD140b; but negative for CD14, CD34, and CD45. Importantly, the cells were found to express a neural stem cell marker, nestin, and a neuronal marker, β-tubulin III. The results suggest that bFGF promote proliferation while maintaining multi-lineage differentiation potency of hMSCs. Finally, we suggest that it is critical to identify novel markers other than nestin or β-tubulin III to monitor acquisition of neuronal phenotypes by hMSCs.

키워드

중간엽줄기세포 Basic fibroblast growth factor Transdifferentiation Mesenchymal stem cells Basic fibroblast growth factor Trans-differentiation