손상된 흰쥐 척수에 사람중간엽세포 이식시기에 따른 영향

• 영문명: Effects of the Human-Mesenchymal Stem Cells Transplantation on Spinal Cord Injury of the Rats
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 박영란(Young Lan Park) 문정석(Jeong Seok Moon) 정윤영(Yoon Young Chung) 김 진(Jin Kim) 송창훈(Chang Hun Song) 김종중(Jong Joong Kim)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제40권 제2호, 115~125쪽, 전체 11쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2007.04.30

국문 초록

골수와 탯줄혈액에서 분리한 중간엽세포(mesenchymal stem cells: MSCs)는 각종 질병을 치료하는데 많이 이용하는 성체줄기세포이다. 본 연구에서는 흰쥐에 척수손상(spinal cord injury: SCI) 후 꼬리 정맥에 이식한 사람중간엽세포(human MSCs: hMSCs)가 손상부위로 안정하게 이주하여 신경세포 및 신경아교세포로 분화되는지 관찰하였고 hMSCs의 이식날짜에 따른 SCI로 인한 마비된 척수의 운동기능의 회복률 차이를 비교하고자 본 실험을 시도하였다. 본 실험에서 SCI은 척추궁절제술을 시행하여 8~9번째 흉추부위척수를 노출시킨 후 동맥류 집게를 이용하여 약 30초간 압박하여 손상시켰다. 이식에 이용한 hMSCs는 세포 생존율을 측정하기 위하여 이식하기 직전에 cholera toxin subunit B (CTX-B) FITC로 미리 표지하였고 이후 hMSCs를 쥐의 꼬리정맥을 통해 이식하거나 SCI 부위에 직접이식을 하였다. 이식된 CTX-B FICT로 표지된 hMSCs가 손상된 부위에 이주하였으며, 이식된 hMSCs는 이식한 전체의 수에 비하면 매우 적었다. 그리고 SCI1+hMSCs 군에 서 관찰된 CTX-B FITC로 표지된 hMSCs은 SCI5+hMSCs 군보다 더 많이 분포하였다. human specific mitochondria항체를 이용한 면역조직화학법을 통해 CTX-B FICT로 표지된 세포가 hMSCs임을 재확인하였으며 이 중 일부는 신경세포의 표지단백질들이 발현되었다. 또한 hMSCs가 면역억제제를 쓰지 않은 조건에서도 일부세포는 4주까지 생존함을 확인할 수 있었다. 그리고 SCI후에 hMSCs를 이식한 흰쥐에 행동평가를 시행한 결과 대체적으로 뒷다리의 운동성이 서서히 회복됨을 관찰할 수 있었다. 특히 SCI을 시행하고 1일 후에 이식한 실험군(SCI1+hMSCs)이 5일 후에 이식한 실험군(SCI5+hMSCs)보다 뒷다리 운동이 더 효과적으로 회복되었다. 따라서 본 연구의 결과는 SCI후에 hMSCs의 이식은 SCI 후 흰쥐 운동성 회복에 기여할 수 있다는 것을 확인할 수 있었으며 이러한 hMSCs에 대한 연구는 자가이식, 윤리적, 면역학적 측면에서 다른 방법의 세포치료에 비해 더욱 유용한 치료방법이라 할 수 있으며 임상응용에 중요한 기초가 될 것으로 판단된다.

영문 초록

Two sources of adult stem cells that have aroused great interest are human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (hMSCs) and human umbilical cord blood cells. hMSCs have been reported to maintain their ability to differentiate into neuronal lineage cells in the central nervous system. Therefore, transplantation of hMSCs represents an attractive new form of cellular therapy for clinical application in spinal cord injury (SCI). The aim of this study was to investigate how transplanted hMSCs from the venous circulation moved into a target zone of compression injury in the spinal cord of rats, and if they ameliorated the behavioral impairments associated with SCI. SCI in rats was induced by compressing the spinal cord for 30 s with an aneurysm clip. hMSCs labeled with cholera toxin subunit B conjugated to fluorescein isothiocyanate (CTX B-FITC) were injected intravenously through the tail vein or directly on the SCI site using a 27-g needle. Suspensions of hMSCs collected from adult humans were delivered at concentrations (1×106cells/200 μL) in 1 or 5 d after experimental SCI. After transplantation of hMSCs, the SCI regions displayed some endogenous background fluorescence, but CTX B-FITC-labeled hMSCs were clearly identifiable. They were observed in injured but not in intact areas; they were usually round or slightly elongated with a prominent nucleus. Only a few hMSCs were found in the spinal cord in each case but there were more cells in the rats injected at day one than at day five. This study confirmed that these were indeed transplanted hMSCs using antisera recognizing human-specific nuclei or human-specific mitochondria. Double immunofluorescence analysis showed the production of some neuronal and glial cell markers in the SCI lesions. Behavioral test scores of SCI rats treated with hMSCs at day one were significantly better than those for rats treated at day five and for the untreated SCI group. Thus, hMSCs appear to be beneficial in reversing the behavioral effects of SCI in this rat model, even when infused one day after injury. They might be a viable source of stem cells for the treatment of human neurological disorders.

키워드

SCI hMSCs CTX-B FITC