CHAPTER 1
풍부한 비단백질 티올 항산화제인 글루타치온(GSH)은 여러 생물학적 과정에 참여하며 줄기세포의 기능을 결정한다. 하지만 현재까지 GSH 역학을 매개하는 네트워크에 대한 자세한 연구는 아직까지 부족한 실정이다. 본 연구에서는 cAMP 반응 요소 결합 단백질(CREB)인 전사 활성화 인자-2(ATF2)가 핵 인자와의 누화를 통해 인간 중간엽 줄기 세포(MSC)에서 GSH 의 수준과 활성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다. Nuclear factor (erythroid-derived 2) like-2 (NRF2)는 세포 산화환원 항상성에 관여하는 것으로 잘 알려진 마스터 조절인자이다. 안정적인 비타민 C 유도체인 AA2G(ascorbic acid 2-glucoside)를 사용한 프라이밍은 인간 배아 줄기 세포와 탯줄에서 유래한 중간엽 줄기세포에서 ATF2 의 발현과 활성을 증가시켰다. 그리고 활성화된 ATF2 는 CREB1-NRF2 경로와 누화되어 GSH 합성(GCLC 및 GCLM) 및 산화환원 순환(GSR 및 PRDX1)에 관여하는 유전자의 유도를 통해 중간엽 줄기세포의 GSH 역학을 보존한다. 따라서, ATF2 의 shRNA-매개 침묵화는 중간엽 줄기세포의 자기 재생, 이동, 혈관형성 및 항 염증 능력을 현저하게 손상시켰고, 이러한 결함은 GSH 로 중간엽 줄기세포를 보충함으로써 구제되었다. 또한, ATF2 를 억제하면 오브 알부민으로 유발된 알레르기성 천식 마우스 모델에서 기도 염증반응을 완화시키는 중간엽 줄기세포의 능력이 약화되었다. 일관되게 과발현 또는 AA2G 기반 프라이밍 절차에 의한 ATF2 의 활성화는 중간엽 줄기세포의 핵심 기능을 향상시켜, 중간엽 줄기세포의 천식 치료에 대한 생체 내 치료 효능을 향상시켰다.
결과적으로, 논문의 연구 결과는 ATF2 가 알레르기성 천식을 치료하는 데 사용되는 중간엽 줄기세포의 핵심 기능과 치료 효능을 결정하는 GSH 역학의 새로운 조절자임을 시사한다.
CHAPTER2
본 연구에서는 인간 배아 줄기 세포 유래 다능성 중간엽 줄기 세포(M-MSCs)의 치료 효과를 통해 죽상경화증으로 유발된 만성 방광 허혈(CBI) 및 관련 메커니즘이 있는 In vivo 모델에서 배뇨근 기능저하(DUA)에 대해 평가했다.
16 주령의 수컷 Sprague-Dawley Rat model 을 5 개 그룹(n = 10)으로 나누었다. DUA 그룹은 CBI 를 유도하기 위해 장골 동맥에 대한 내피 손상의 양측 반복을 30 회 반복했다.
본 연구에 사용된 모든 Rat 은 8 주 동안 1.25 % 콜레스테롤 식이요법을 진행했으며, 2.5, 5.0 또는 10.0 x 105 세포(250K, 500K 또는 1000K, K = 1000) 밀도의 M-MSC 를 손상 후 7 주째에 방광에 직접 주입한 반면 sham 및 DUA 그룹 vehicle(인산완충액) 로만 처리했다. M-MSC 주입 1 주 후, 방광측정법을 Rat 에게 수행한 후, 방광조직을 확보하여 장기 인큐베이터에서 근육장력 평가를 수행하고 면역조직 화학염색법 및 유전자 발현 분석을 진행했다.
장골 동맥 손상에 의한 CBI 는 감소된 배뇨 압력, 증가된 배뇨 간격 및 더 큰 장기 부피와 함께 DUA 의 특징인 배뇨 결손을 재현했다. 병리학적 DUA 특성은 M-MSC 처리에 의해 용량 의존적으로 개선되었으며, 1000K 그룹이 최고의 효능을 나타냈다. 조직학적 분석에 따르면 M-MSC 요법은 방광 섬유증, 근육 손실 및 세포자살을 포함한 CBI 유발 손상을 감소시켰다. 이식된 M-MSC 는 근세포보다는 주로 Vimentin 및 NG2 양성 혈관주위세포로 이식되어 CBI 방광에서 Wnt signaling 과 매개하여 혈관신생을 증가시켰다. CBI 손상 방광의 전사체는 M-MSC 요법으로 회복된 보체 시스템, 염증 및 이온 수송 관련 경로를 특징으로 가진다.
CBI 유도 DUA Rat 모델의 방광에 직접 M-MSC 를 주입하면 배뇨 프로파일이 개선되고 용량 의존 방식으로 방광 근육 위축이 복구되는 연구결과를 확인할 수 있었다.
결과적으로, 논문의 연구 결과는 M-MSC 가 CBI 유도 DUA 질환을 손상된 방광에서 Wnt signaling 과 매개하여 혈관신생을 증가시킴을 통해 치료효능에 있어 중요한 key factor 로써 작용함을 시사한다.