골수유래 줄기세포의 증식 및 분화능에 초음파가 미치는 영향
The effect of ultrasound on colony forming activity of bone marrow-derived stem cells in vitro culture
- 주제(키워드) 골수유래 줄기세포(bone marrow-derived stem cell)
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 민병현
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 2006. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 분자과학기술학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
골수에서 유래한 줄기세포(bone marrow stromal stem cells)는 조혈모세포(Hematopoietic stem cells)와 함께 골수 내에 존재하는 줄기세포로, in vitro 배양시 증식력이 탁월하고 적절한 배양환경이 주어지면 골세포, 연골세포, 지방세포 등 다양한 계통의 세포로 분화할 수 있는 다분화능(multipotent)의 특성을 지니고 있어 임상적인 효용가치가 매우 높은 세포로 알려져 있다. In vivo 상태에서의 골수유래 줄기세포는 매우 이질적 상태(heterogeneous)로 골수 세포 10만개 중 1개 정도의 낮은 비율로 존재하며, 나이가 증가할수록 그 비율은 감소하는 것으로 알려져 있다. In vitro 배양시의 골수유래 줄기세포는 자가 복제능(self renewal capacity)이 있어 증식에 용이하지만 계대배양이 진행될수록 그 능력은 감소하여 결과적으로 임상적용에 필요한 순수하고 많은 양의 줄기세포를 얻는 데에 한계가 있다. 순수하고 많은 양의 골수유래 줄기세포를 얻기 위해 배양시 FGF와 같은 성장인자(growth factor)나, shear 또는 stretch 스트레스와 같은 기계적 자극(mechanical stimuli)을 처리하여 세포의 부착 또는 증식을 증가시키는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 기계적 자극중의 하나인 초음파 자극이 골수유래 줄기세포의 부착능력을 증가시켜 배양초기 짧은 기간동안 순수하고 많은 양의 골수유래 줄기세포를 얻을 수 있다는 가설아래, 초음파로 처리된 골수유래 줄기세포가 증식하여 형성된 섬유아세포형성단위(CFU-Fs)의 형성률을 비교하였으며, 초음파 처리군의 미분화능과 분화능을 확인하였다. 결과적으로 초음파 처리 후 얻어진 골수유래 줄기세포의 CFU-Fs 수가 증가되었으며, 대조군과 비교하였을 때 CFU-Fs의 크기 또한 커진 것을 관찰함으로써 초음파가 골수유래 줄기세포의 부착과 증식에 영향을 미친다는 것이 확인되었다. 한편 골수유래 줄기세포의 CD29, CD90, CD106의 발현에 있어 두 그룹의 차이가 없었고, 두 그룹 모두에서 골세포, 지방세포로의 분화가 유도됨을 관찰함으로써 골수유래 줄기세포의 부착과 증식을 증가시키기 위해 처리한 초음파가 줄기세포로서의 미분화능(stemness)과 다분화능(multipotent)의 특성을 유지하는 데에는 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 이상의 결과들은 추후 임상적용이나 골수유래 줄기세포와 관련된 연구에 있어 필요한 귀중한 자료가 될 것으로 생각된다.
more초록/요약
Bone marrow stromal stem cells(BMSSCs) are present in bone marrow and they can be easily isolated by plastic adherent, fibroblastoid cell fraction, and expanded in vitro condition. BMSSCs differentiate into functional cell types that constitute the tissues(osteoblasts, chondrocyts, adipocytes, tenocytes, muscle cell etc.). Therefore, BMSSCs are attractive as a potential source of cells for cell-basal therapeutic strategies. BMSSCs in bone marrow(BM) are heterogenous and exist at low-end ratio (1 in 1X105 bone marrow mononuclear cells(BMMNCs)), and moreover, the ratio is reduced following age increases. At these reasons, it is limited to obtain pure and larger number of BMSSCs for clinical application. The many researches have been performed to obtain the cells as many as possible by addition of specific growth factors(eg. Fibroblast growth factor) in basal media, or treatment of mechanical stimuli(eg. shear, stretch stress or sonication). In this study, on the hypothesis that ultrasound(US) application as the mechanical stimuli can increase adhesion and proliferation of BMSSCs in early cultivation period; the colony forming unit-fibroblasts(CFU-Fs) forming capacity and differentiation potential between US-treated and non-treated groups were compared. More and larger number of CFU-Fs were obtained in US-treated group as compare to non-treated group. The difference of two groups in the expression of CD29, CD90 and CD106 were not shown, and both BMSSCs of two groups were differentiated into osteoblasts and adipocytes. Therefore, US stimulation promotes the cell adhesion and colony forming capacity of BMSSCs, maintaining their stemness and differentiation capacity. Finally, this result shows the possibility of US stimulation in human BMSSCs proliferation for clinical use.
more목차
Ⅰ. 서론.......................................................................... 1
Ⅱ. 재료 및 방법............................................................... 4
A. 실험동물 및 재료..................................................... 4
B. 실험방법................................................................ 4
1. 골수유래 줄기세포의 분리 및 배양.......................... 4
2. 초음파의 처리 ..................................................... 5
3. CFU-Fs의 비교................................................... 7
4. 골수유래 줄기세포의 유세포 분석........................... 7
5. 골수유래 줄기세포의 분화유도............................... 7
6. 세포학적 검사 ..................................................... 8
7. RT-PCR............................................................ 9
8. 통계처리............................................................ 9
Ⅲ. 결과........................................................................ 11
1. 최적의 초음파 처리조건........................................... 11
2. CFU-Fs 형성에 초음파가 미치는 영향........................ 13
3. 골수유래 줄기세포의 세포표면표지에 초음파가 미치는 영향................................................................................ 16
4. 초음파 처리 후 얻어진 골수유래 줄기세포의 분화능 조사................................................................................ 19
Ⅳ. 고찰........................................................................ 22
Ⅴ. 결론........................................................................ 27
참고문헌....................................................................... 28
ABSTRACT................................................................... 35
목차
Fig. 1. Experiment schedule and the Equipment of Ultrasound......................................................................6
Fig. 2. The optimal intensity for ultrasound application.......12
Fig. 3. Effect of US on BMSSCs attachment and formation of CFU-Fs........................................................................14
Fig. 4. Effect of ultrasound on CFU-Fs forming capacity of bone marrow-derived stem cell.......................................15
Fig. 5. FACS analysis of Bone Marrow Mononuclear Cells(BMMNCs)...................................................................17
Fig. 6. FACS analysis of Bone Marrow Stromal Stem Cells(BMSSCs)....................................................................18
Fig. 7. Osteogenesis of BMSSCs.....................................20
Fig. 8. Adipogenesis of BMSSCs.....................................21
