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[국내논문] 흰쥐 광 혈전 뇌경색 모델에서 줄기세포 추적을 위한 자화강조영상
Susceptibility Weighted Image for Stem Cell Tracking in Rat Photothrombotic Infarction 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.10 no.8, 2010년, pp.249 - 256  

하본철 (중앙대학교병원 영상의학과) ,  임청환 (한서대학교 방사선학과)

초록
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사람 중간엽 줄기세포(hMSCs)를 초상자성산화철(SPIO)로 표지하여, 체외에서 세포 농도에 따른 신호의 변화를 알아보고, 흰쥐 광 혈전 뇌경색 모델에 이식하여 자기공명영상 기법 중, T2강조영상과 $T2^*$강조영상 그리고 자화강조영상의 줄기세포 검출능을 분석하고, 병리 소견과 비교하고자 하였다. 체외실험은 SPIO(Feridex I.V.$^{(R)}$)로 표지한 줄기세포 $1.56{\times}10^4$, $3.13{\times}10^4$, $6.25{\times}10^4$, $1.25{\times}10^5$, $2.5{\times}10^5$, $5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$, SPIO로 표지 하지 않은 $5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$의 세포를 Control로 준비하여 $0.5m{\ell}$튜브에 담아 T2WI, $T2^*WI$, SWI sequence로 자기공명영상을 얻었다. 체내실험은 8마리의 흰쥐를 대상으로 정수리점(bregma)에서 우측으로 2.5mm, 뒤쪽으로 2.5mm 부위에 광 혈전 뇌경색을 만들고, SPIO-hMSC $2.5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$, $1m{\ell}$을 꼬리 정맥에 주입하여 실험하였다. 자기공명영상은 주입 전과 주입 후 1, 3, 7 그리고, 14일째 T2WI, $T2^*$WI, SWI 영상을 얻고 정량적으로 평가하였다. 자기공명영상검사 후 흰쥐는 조직검사를 위해 희생시켰다. 체외실험 결과 CNR은 SWI, $T2^*WI$, T2WI 순으로의 높게 나왔고, 세포 농도에 따라서는 $2.5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$의 농도에서 가장 높게 나왔다. 체내실험에서 normal, infarction, SPIO 상호간의 CNR을 분석해본 결과 normal-infarction의 CNR은 T2WI가 가장 높게 나왔고, normal-SPIO 그리고 infarction-SPIO에서 CNR은 SWI, $T2^*WI$, T2WI순으로 나왔다. 따라서 흰쥐를 이용한 실험에서 T2WI sequence는 infarction을 잘 표현해 주고, SWI는 SPIO로 표지한 줄기세포를 normal과 infarction으로 부터 잘 구별해 주었다. 현재 임상에서 SWI는 출혈, 석회화 병변등을 쉽게 찾아내는 sequence로 사용 되고 있지만 향후에 줄기세포 치료가 인간의 질병을 치료하는 주요방안으로 자리 잡을 때에도 이식된 줄기 세포를 관찰 할 수 있는 좋은 도구가 될 것으로 기대 된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To the detect of SPIO-labelled hMSC, in vitro study on various cell concentration and in vivo molecular magnetic resonance imaging(MRI) technique using T2, $T2^*$ and SWI are compared with pathology. Cell concentration was $1.56{\times}10^4$, $3.13{\times}10^4$,

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 체외 상태(in vitro) 및 흰쥐의 광혈전 뇌경색 모델에서 사람 중간엽 줄기세포를 초상자성산 화철로(SPIO) 표지한 후 줄기세포의 추적에 자화강조 영상과 다른 자기공명영상 sequence를 비교하고, 병리 소견과 검토하여 자기공명영상을 이용한 줄기세포 추적에 유용한 자료를 제공하고자 한다.
  • 사람 중간엽 줄기세포에 SPIO를 표지하여 체외(In vitro) 및 체내(In vivo) 실험을 통하여 세포 수에 의한 신호의 변화와 같은 세포의 수를 T2WI, T2* WI, SWI로 영상을 획득하였을 때의 변화를 알아보고자 한 본 연구에서 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 사람 중간엽 줄기세포는 SPIO에 표지 되어도 세포의 생존 및 기능에 변화가 없어 줄기세포 실험에 적합하다.

가설 설정

  • 또, 본 연구 결과 SWI는 다른 검사기법에 비해 SPIO에 대한 CNR이 높게 나왔다. SWI가 CNR 높다하여 무조건 좋다고 평가 할 수는 없을 것이다. 신호를 증폭시켜 보여주는 것으로 실제보다 훨씬 과장되게 보여주기 때문이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
혈관계질환이 증가함에 따라 무엇이 늘어가고 있는가? 유전적 원인과 후천적으로 흡연, 비만, 고지혈증, 불규칙한 식습관 등에 의해 혈관계질환(동맥경화 등)이 증가함에 따라 뇌졸중등 치사율이 높고, 치유가 되더라도 심각한 장애를 남기는 신경계질환들이 늘어가고 있다.
줄기세포란 무엇인가? 최근에는 이러한 소극적인 치료법이 아닌 신경세포로 분화할 수 있는 세포를 체외에서 주입하여 근치적인 치료를 할 수 있는 줄기세포 치료법에 관심이 모아지고 있다. 줄기세포는 개체를 구성하는 세포나 조직의 근간이 되는 세포로서, 그 특징은 반복 분열하여 자가 재생산(self-renewal)할 수 있고, 환경에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력을 갖는 세포를 말한다[1].
뇌졸중 등 신경계 질환에 대한 치료 방법으로 최근 소극적 방법이 아닌 어떠한 치료 방법에 관심이 모아지고 있는가? 최근에는 이러한 소극적인 치료법이 아닌 신경세포로 분화할 수 있는 세포를 체외에서 주입하여 근치적인 치료를 할 수 있는 줄기세포 치료법에 관심이 모아지고 있다. 줄기세포는 개체를 구성하는 세포나 조직의 근간이 되는 세포로서, 그 특징은 반복 분열하여 자가 재생산(self-renewal)할 수 있고, 환경에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력을 갖는 세포를 말한다[1].
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참고문헌 (13)

  1. Raphael Guzman, Nobuko Uchida, Tonya M. Bliss, Dongping He, Karen K. Christopherson, David Stellwagen, Alexandra Capela, Joan Greve, Robert C. Malenka, Michael E. Moseley, Theo D. Palmer, and Gary K. Steinberg, "Long-term monitoring of transplanted human neural stem cells in developmental and pathological contexts with MRI," PNAS, Vol.104, No.24, pp.10211-10216, 2007. 

  2. 장남규, "뇌출혈 백서 모델에서 3T MRI를 이용한 신경줄기세포의 추적", 전남대학교 박사학위논문, 2007. 

  3. Jeff W. M. Bulte, Ian D. Duncan, and Joseph A. Frank, "In vivo magnetic resonance tracking of magnetically labelled cells after transplantation," Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, Vol.22, No.8, pp.899-907, 2002. 

  4. Y. S. Song, J. H. Ku, E. S. Song, J. H. Kim, J. S. Jeon, K. H. Lee, S. J. Kim, H. J. Cheong, I. S. Lim, D.H. Choi, and J. H. Won, "Magnetic resonance evaluation of human mesenchymal stem cells in corpus cavernosa of rats and rabbits," Asian Journal of Andrology, Vol.9, No.3, pp.361-367, 2007. 

  5. 문우경, "분자자기공명영상", 대한의사협회지, Vol.2, pp.133-138, 2004. 

  6. 김대윤, "대식 세포의 생체 내 추적에 있어 세포 내 SPIO의 양이 자기공명영상의 신호 강도에 미치는 영향", 울산대학교 석사학위논문, 2007. 

  7. Alavala Matta Reddy, B. K. Kwak, H. J. Shim, C. Y. Ahn, S. H. Cho, B. J. Kim, S. Y. Jeong, S. J. Hwang, and S. H. Yuk, "Functional characterization of mesenchymal stem cells labeled with a novel PVP-coated superparamagnetic iron oxide," Contrast Media Mol Imaging, Mar, [Epub ahead of print], 2009. 

  8. Kuroiwa T, Xi G, Hua Y, Nagaraja TN, Fenstermacher JD, and Keep RF, "Development of a rat model of photothrombotic ischemia and infarction within the caudoputamen," Stroke, Vol.40, pp.248-253, 2009. 

  9. 곽병국, "나노물질을 이용한 줄기세포치료제의 생체분포시험연구", 식품의약품안전청, 2007. 

  10. E. M. Haacke, S. Mittal, Z. Wu, J. Neelavalli, and Y.-C.N. Cheng, "Susceptibility-Weighted Imaging:Technical Aspects and Clinical Applications, Part 1," American Journal of Neuroradiology, Vol.30, pp.19-30, 2009. 

  11. 정준기, "허혈질환 모델에 이식된 줄기세포의 분포 정량화 및 분화 양상 영상추적 기술 개발", 서울대학교 산학협력단, 교육과학기술부, 2008. 

  12. Andreas Deistung, Enrico Dittrich, Jan Sedlacik, Alexander Rauscher, and Ju¨rgen R. Reichenbach, "ToF-SWI: Simultaneous Time of Flight and Fully," Journal of Magnetic Resonance Imaging, Vol.29, pp.1478-1484, 2009. 

  13. 김태진, "광화학적 뇌경색 모델에서 광원의 세기에 의한 뇌경색 적정화 연구" 원광대학교 석사학위논문, 2006. 

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