본 연구에서는 생분해성 고분자 담체인 PGA 담체에 부착된 간세포의 이식을 통해서 이식된 간세포가 괴사하지 않고 남아 있으며 간 조직 구조의 일종인 담세관 유사구조를 확인하였다. 조직공학적인 간세포 이식 방법의 개발은 간 질환에 새로운 치료방법 개발의 가능성을 열어줄 수 있다.
본 연구에서는 생분해성 고분자 담체인 PGA 담체에 부착된 간세포의 이식을 통해서 이식된 간세포가 괴사하지 않고 남아 있으며 간 조직 구조의 일종인 담세관 유사구조를 확인하였다. 조직공학적인 간세포 이식 방법의 개발은 간 질환에 새로운 치료방법 개발의 가능성을 열어줄 수 있다.
Whole liver transplantation, the currently available treatment of end-stage liver disease, has limitations including serious donor shortage, fatal surgical complications, risk of allograft rejection, and the requirement of life-long immunosuppression. In this study, we investigated the possibility o...
Whole liver transplantation, the currently available treatment of end-stage liver disease, has limitations including serious donor shortage, fatal surgical complications, risk of allograft rejection, and the requirement of life-long immunosuppression. In this study, we investigated the possibility of reconstructing liver tissues in vivo by implanting fetal hepatocytes on polymer scaffolds as a potential method to replace the current treatments. Fetal hepatocytes were freshly isolated from mice and seeded onto porous mesh scaffolds fabricated from polyglycolic acid, a biodegradable synthetic polymer. The seeded scaffolds were implanted into peritoneal cavity of athymic mice for one week. As a control, fetal hepatocytes were implanted without scaffold. One week after transplantation, liver-like tissues formed. Histological and immunohistochemical analyses indicated that the hepatocyles and liver tissue structures (bile ducts) were present in the newly formed tissues. In the control group, no transplanted hepatocytes were observed. Theses preliminary results suggest that liver tissues may be regeneration by transplanting fetal hepatocytes on polymer scaffolds.
Whole liver transplantation, the currently available treatment of end-stage liver disease, has limitations including serious donor shortage, fatal surgical complications, risk of allograft rejection, and the requirement of life-long immunosuppression. In this study, we investigated the possibility of reconstructing liver tissues in vivo by implanting fetal hepatocytes on polymer scaffolds as a potential method to replace the current treatments. Fetal hepatocytes were freshly isolated from mice and seeded onto porous mesh scaffolds fabricated from polyglycolic acid, a biodegradable synthetic polymer. The seeded scaffolds were implanted into peritoneal cavity of athymic mice for one week. As a control, fetal hepatocytes were implanted without scaffold. One week after transplantation, liver-like tissues formed. Histological and immunohistochemical analyses indicated that the hepatocyles and liver tissue structures (bile ducts) were present in the newly formed tissues. In the control group, no transplanted hepatocytes were observed. Theses preliminary results suggest that liver tissues may be regeneration by transplanting fetal hepatocytes on polymer scaffolds.
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문제 정의
본 연구에서는 조직공학적인 대안으로 생분해성 고분자 담체인 PGA를 이용하여 태아의 간세포를 이식하여 간 조직 재생의 가능성을 알아보았다. 만약, 간세포 이식에 의하여 간조직 재생이 가능하다면, 이 방법은 더욱 많은 연구를 거친 후, 문제점을 가진 현재의 간치료 방법을 대체할 수 있는 새로운 치료법이 될 수도 있을 것이다.
제안 방법
PGA 담체에서 배지를 제거한 뒤, 분리한 간세포을 담체에 부착시켰다. 간세포를 부착한 PGA담체를 면역결핍 마우스의 복강에 이식하였다. 간세포의 부착을 확인하기 위하여 이식 전에 주사전자현미경 (SEM, Hitachi, Tokyo, Japan)검사를 실시하였다.
간세포을 부착하고 이식하기 위해서 삼차원적인 담체로서 생분해성 고분자인 폴리글리콜산 (polyglycolic acid, PGA, Albabi International Research, USA) 섬유 부직포의 다공성 매트릭스를 사용하였다. 고분자 담체는 5x5 mm%] 크기로 잘라서, ethylene oxide gas로 멸균시킨 뒤, 사용하기 하루 전에 10% 소태아 혈청이 들어있는 DMEM/F12 (Gibco BRL, Grand Island, NY, USA)배지에 담가두었다.
간세포를 부착한 PGA담체를 면역결핍 마우스의 복강에 이식하였다. 간세포의 부착을 확인하기 위하여 이식 전에 주사전자현미경 (SEM, Hitachi, Tokyo, Japan)검사를 실시하였다. 대조군으로는 간세포만 면역결핍 마우스의 복강에 이식하였다.
간세포의 이식 전 간세포가 부착되지 않은 PGA 담체 (Fig. 1A)와 간세포가 부착된 PGA 담체(Fig. IB)의 주사 전자 현미경 검사를 실시하였다. PGA 담체의 주사전자현미경 검사결과 세포 등이 부착할 수 있는 공간을 가지며 서로 얽혀져 있는 섬유들을 관찰할 수 있었다(Fig.
간세포의 부착을 확인하기 위하여 이식 전에 주사전자현미경 (SEM, Hitachi, Tokyo, Japan)검사를 실시하였다. 대조군으로는 간세포만 면역결핍 마우스의 복강에 이식하였다.
사용하였다. 사육온도는 20C。에서 24C°, 습도는 50~60%로 유지하였고, 물과 사료는 자유롭게 섭취하도록 하였으며 12시간 암명주기로 사육하였다.
국내에서도 간이식술이 성공적으로 시행되고 있지만 공여간의 획득이 쉽지 않고, 감염 및 면역거부의 위험이 있으며, 시술 후 평생 면역억제제를 복용하여야 하므로 신체적, 경제적으로 부담이 큰 치료법이다. 이러한 시점에서 보다 근본적인 해결을 위해서 간세포이식을 시도 하였다. 간세포 이식은 1960년대에 간세포가 분리가 가능해지면서 본격적으로 시작되었다{8).
이식 1주 후에 복강에 이식한 이식물들을 관찰하였다. 고분자 담체 없이 간세포만을 이식한 경우 면역결핍 마우스의 복강 내에 조직형성을 확인할 수 없었다.
이식 후 1주에 이식편을 회수하여 조직학 검사를 실시하였다. 회 수된 조직 을 10% fomalin (Sigma, St.
Louis, MO, USA) 용액 에 24시간 고정 하고 파라핀에 포매 하여 블록을 만든 후, 4 U m의 박편을 제조하여 헤마토실린&에오신 (H&E) 염색을 실시하였다. 이식한 간세포를 확인하기 위해서 alpha-fetoprotein 염색을 실시하였다.
대상 데이터
임신 후 16일 된 FVB 마우스 태아를 간세포 이식의 공여자로 이용하였고 5주된 면역 결핍 마우스 (SLC, Tokyo, Japan)를 수혜자로 사용하였다. 사육온도는 20C。에서 24C°, 습도는 50~60%로 유지하였고, 물과 사료는 자유롭게 섭취하도록 하였으며 12시간 암명주기로 사육하였다.
성능/효과
2A). 간세포가 부착된 PGA 담체의 주사 전자 현미경결과 PGA 담체에 간세포가 정상적으로 부착되어 있음을 확인하였다 (Fig. 2B).
본 연구에서는 PGA 담체에 부착된 태아 간세포을 체내에 이식한 후 이식된 간세포가 괴사되지 않고 담세관 구조를 가진 간조직을 형성하였으며, PGA 담체의 형태가 남아서 그 지지체의 역할을 수행함을 확인하였다. 이는 기존의 많은 연구에서 간세포를 이식하였을 때 세포가 초기에 다량이 괴사함으로써 이식된 간세포의 효과를 보기 어려웠던 점에 비해 간세포 이식에 있어서의 가능성을 보여주는 결과라 할 수 있다.
이식 1주후 조직을 회수하여 H&E 염색을 실시한 결과 분해되지 않고 남아있는 PGA 섬유와 PGA 섬유 사이에 괴사되지 않고 존재하는 간세포 군을 발견할 수 있었다 (Fig. 4A). 또한 PGA 사이에서 담세관 구조를 확인하였다 (Fig.
4B). 이식된 태아 간세포를 확인하기 위해서 alphafetoprotein 항체를 이용하여 면역염색을 실시한 결과 간세포의 세포질에 특이적으로 염색되는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 5).
후속연구
이는 기존의 많은 연구에서 간세포를 이식하였을 때 세포가 초기에 다량이 괴사함으로써 이식된 간세포의 효과를 보기 어려웠던 점에 비해 간세포 이식에 있어서의 가능성을 보여주는 결과라 할 수 있다. 또한 세포 성장성이 뛰어난 태아의 간으로부터 간세포를 얻어다 수의 간 질환 환자의 치료를 위해 사용할 수 있으므로, 기존의 간 이식의 공여장기 부족의 문제점을 해결 할 수 있을 것이다. 이 방법이 간질환의 치료방법으로 가능성을 가지기 위해서는 간 세포의 이식으로 형성된 간 구조와 세포의 장기간 생존과 간 기 능의 유지 여 부를 조사하여 야 할 것이다.
재생의 가능성을 알아보았다. 만약, 간세포 이식에 의하여 간조직 재생이 가능하다면, 이 방법은 더욱 많은 연구를 거친 후, 문제점을 가진 현재의 간치료 방법을 대체할 수 있는 새로운 치료법이 될 수도 있을 것이다.
또한 세포 성장성이 뛰어난 태아의 간으로부터 간세포를 얻어다 수의 간 질환 환자의 치료를 위해 사용할 수 있으므로, 기존의 간 이식의 공여장기 부족의 문제점을 해결 할 수 있을 것이다. 이 방법이 간질환의 치료방법으로 가능성을 가지기 위해서는 간 세포의 이식으로 형성된 간 구조와 세포의 장기간 생존과 간 기 능의 유지 여 부를 조사하여 야 할 것이다.
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