뇌졸중 쥐 모델에서 사람 중간엽세포의 이식 후 신경세포로의 분화와 신경기능의 회복 관찰 - 김형석 (The Graduate School, Ajou University, 2005)
목적 : 뇌허혈을 유발시킨 쥐에 신경세포로의 분화를 촉진하는 성장인자를 처리하여, 신경세포로 분화 유도된 사람의 중간엽줄기세포(Cytokine-inducted Human Mesenchymal Stem Cell)를 이식하여 신경세포의 재생 및 허혈부위로의 이동을 관찰하고 신경기능의 회복을 도모하고자 하였다. 대상 ： 중간엽줄기세포는 일반적으로 골수에서 조혈작용을 돕는 지지세포(Stroma) 로 알려져 있다. 이 세포는 환자로부터 직접 채취하므로 개체간의 면역거부반응을 최소화 할 수 있는 장점을 가진 세포로서, 본 실험에서는 성장인자를 사용하여 신경세포로 분화 유도된 사람의 중간엽줄기세포(Human Mesenchymal Stem Cell)를 사용하였다. 뇌허혈동물모델은 Nylon Suture를 이용하여 쥐의 중뇌동맥 (Middle cerebral artery; MCA)의 원위부를 막는 transient MCA occlusion 모델을 사용하였다. 허혈을 유발시킨 지 24시간 경과 뒤, 신경세포로 분화 유도가 된 사람의 중간엽줄기세포 1×10^(6) cells/ml를 꼬리정맥(tail vein)을 통해 정주하였다. 세포 이식 후 1일, 3일, 7일, 14일, 28일, 56일 간격으로 신경기능의 회복을 알아보기 위해 modified Neurological Severity Score(mNSS) test와 Rotarod test로 동물행동을 측정한 후 희생시켜 뇌조직을 고정한 후, 이식된 세포의 확인을 위해 LacZ 염색 및 2중 면역형광염색을 실시하였다. 결과 : 동물 모델에 세포이식 1주일 후 LacZ 염색을 통해 관찰한 결과 이식한 세포가 허혈부위인 왼쪽 뇌피질(cortex)과 선조체(striatum) 부위에 분포하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이식된 사람의 중간엽줄기세포의 분화여부 관찰을 위한 2중 면역형광염색 결과, 세포들이 신경원(neuron)과 성상세포(astrocyte)로 분화된 것을 볼 수 있었으며, VEGF와 bFGF의 발현양상을 보였다. 동물행동평가검사의 결과에서 신경기능이 대조군과 사람의 중간엽줄기세포를 이식한 군보다 신경세포로 분화 유도된 사람의 중간엽줄기세포를 이식한 군에서 통계적으로 의미있게 회복되었다. 결론 : 본 연구를 통해서 쥐의 꼬리정맥을 통하여 이식한 신경세포로 분화 유도된 사람의 중간엽줄기세포가 손상부위로 이동하여 생존하였으며, 일부는 신경원과 성상세포로 분화되었음을 알 수 있었고, 그 결과 신경기능의 회복을 보였다. 환자의 골수로부터 채취된 중간엽줄기세포를 신경세포로 분화 유도하여 이식함으로서 결손세포 대체효과와 신경기능의 회복 등 향후 뇌졸중환자의 임상에 적용할 예비실험으로서 충분한 가능성을 보였다.
학위논문(박사)--아주대학교 대학원 :의학과,2005. 8
Keywords: stroke; focal cerebral ischemia; middle cerebral artery occlusion; stem cell transplantation; cytokine-inducted human mesenchymal stem cells; behavioral tests