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Pluripotin(SC-1) 처리를 통한 단위발생 마우스 배아줄기세포 생산 효율 향상
Efficient Production of Parthenogenetic Murine Embryonic Stem Cells by the Treatment of Pluripotin (SC-1) 원문보기

Journal of embryo transfer = 한국수정란이식학회지, v.27 no.3, 2012년, pp.171 - 174  

강호인 (서울대학교 치의학대학원 세포재프로그램 및 발생공학 연구실) ,  노상호 (서울대학교 치의학대학원 세포재프로그램 및 발생공학 연구실)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Various small molecules can be used to control major signaling pathways to enhance stemness and inhibit differentiation in murine embryonic stem cell (mESC) culture. Small molecules inhibiting the fibroblast growth factor (FGF)/ERK pathway can preserve pluripotent cells from stimulation of different...

주제어

#pluripotin (SC-1)   #small molecule   #embryonic stem cells   #mouse   #FGF/ERK pathway  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 앞서 언급한 바와 같이 FGF 신호경로 억제인자인 SC-1이 mESCs의 자가 증식능력을 유지하는 효과가 있고(Chen 등, 2006) 배반포 ICM의 hypoblast 분화를 억제하는 효과는 확인된 바 있으나(Ver- sieren 등, 2012), 배반포 단계에서 초기 mESCs colony 유도시기까지 처리할 경우 mESCs 생산 효율에 어떠한 효과가 있는가는 명확히 보고된 바 없다. 따라서 본 연구에서는 배반포의 feeder layer 부착 시기부터 1～10계대 시기까지의 초기 colony 수립 시기에 처리한 소분자 억제제 SC-1이 단위 발생란 유래 mESCs의 효율 향상에 어떠한 영향을 미치는 지 확인하기 위한 실험을 수행하였다.
  • 본 연구에서는 배반포의 feeder layer 부착 시기부터 1～10 계대 시기까지의 초기 colony 수립 시기에 처리한 FGF/ERK 신호경로 억제 소분자 물질의 하나인 SC-1이 단위발생란 유래 mESCs의 효율 향상에 어떠한 영향을 미치는 지 확인하기 위하여 실험을 수행하였다. 그 결과, SC-1 처리군의 well 당 콜로니 수는 대조군에 비해 P3에서 3.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
BMP4는 mESCs에서 어떤 역할을 하는가? 일반적으로 mESCs는 유사 분열이 불활성화된 섬유모세포를 영양지지세포층(feeder layer)로 하고, 소 태아혈청(fetal bovine serum; FBS)이 함유된 표준화된 배양액에 leukemia inhibitory factor(LIF) 등을 첨가하여 줄기세포주 생산 유도 및 증식 배양이 이뤄지나(Niwa 등, 1998), 최근에는 타 동물종 유래 혈청 및 feeder layer 등을 배제하기 위하여 화학적 한정 배양액 내에 고농도의 LIF 및 bone morphogenetic protein-4(BMP4) 등을 첨가하는 방식으로 점차 대체되고 있다(Ying 등, 2003; Qi 등, 2004; Furue 등, 2005). LIF와 BMP4, 이 두 가지 인자는 mESCs의 자가증식능력에 주축이 되는 신호전달인자로서 LIF는 STAT 신호경로를 활성화하여 배아줄기세포의 자가증식능력을 촉진하고 중배엽 및 내배엽으로의 분화를 억제하는 역할을 하고 있으며(Ying 등, 2003), BMP4는 Id (inhibitor of differentiation) 유전자그룹의 발현을 유도하고, MAPK 신호경로 및 신경외배엽 분화를 억제하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Ying 등, 2003; Qi 등, 2004).
마우스 배아줄기세포를 이용하여 일반적으로 줄기세포주 생산을 유도 및 증식 배양하는 방법은 무엇인가? 착상 전 배반포로부터 획득할 수 있는 마우스 배아줄기세포 (murine embryonic stem cells; mESCs)는 모든 품종에서 가능한 것이 아니며(kawase 등, 1994), 가능한 품종의 경우에도 배양 환경에 따라 세포주 수립 성공 여부 및 효율성은 매우 다양하게 나타난다. 일반적으로 mESCs는 유사 분열이 불활성화된 섬유모세포를 영양지지세포층(feeder layer)로 하고, 소 태아혈청(fetal bovine serum; FBS)이 함유된 표준화된 배양액에 leukemia inhibitory factor(LIF) 등을 첨가하여 줄기세포주 생산 유도 및 증식 배양이 이뤄지나(Niwa 등, 1998), 최근에는 타 동물종 유래 혈청 및 feeder layer 등을 배제하기 위하여 화학적 한정 배양액 내에 고농도의 LIF 및 bone morphogenetic protein-4(BMP4) 등을 첨가하는 방식으로 점차 대체되고 있다(Ying 등, 2003; Qi 등, 2004; Furue 등, 2005). LIF와 BMP4, 이 두 가지 인자는 mESCs의 자가증식능력에 주축이 되는 신호전달인자로서 LIF는 STAT 신호경로를 활성화하여 배아줄기세포의 자가증식능력을 촉진하고 중배엽 및 내배엽으로의 분화를 억제하는 역할을 하고 있으며(Ying 등, 2003), BMP4는 Id (inhibitor of differentiation) 유전자그룹의 발현을 유도하고, MAPK 신호경로 및 신경외배엽 분화를 억제하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Ying 등, 2003; Qi 등, 2004).
mESCs의 자가증식능력에 주축이 되는 신호전달인자는 무엇이 있는가? 일반적으로 mESCs는 유사 분열이 불활성화된 섬유모세포를 영양지지세포층(feeder layer)로 하고, 소 태아혈청(fetal bovine serum; FBS)이 함유된 표준화된 배양액에 leukemia inhibitory factor(LIF) 등을 첨가하여 줄기세포주 생산 유도 및 증식 배양이 이뤄지나(Niwa 등, 1998), 최근에는 타 동물종 유래 혈청 및 feeder layer 등을 배제하기 위하여 화학적 한정 배양액 내에 고농도의 LIF 및 bone morphogenetic protein-4(BMP4) 등을 첨가하는 방식으로 점차 대체되고 있다(Ying 등, 2003; Qi 등, 2004; Furue 등, 2005). LIF와 BMP4, 이 두 가지 인자는 mESCs의 자가증식능력에 주축이 되는 신호전달인자로서 LIF는 STAT 신호경로를 활성화하여 배아줄기세포의 자가증식능력을 촉진하고 중배엽 및 내배엽으로의 분화를 억제하는 역할을 하고 있으며(Ying 등, 2003), BMP4는 Id (inhibitor of differentiation) 유전자그룹의 발현을 유도하고, MAPK 신호경로 및 신경외배엽 분화를 억제하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Ying 등, 2003; Qi 등, 2004).
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참고문헌 (11)

  1. Chen S, Do JT, Zhang Q, Yao S, Yan F, Peters EC, Scholer HR, Schultz PG and Ding S. 2006. Self-renewal of embryonic stem cells by a small molecule. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103:17266-17271. 

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  2. Furue M, Okamoto T, Hayashi Y, Okochi H, Fujimoto M, Myoishi Y, Abe T, Ohnuma K, Sato GH, Asashima M and Sato JD. 2005. Leukemia inhibitory factor as an anti-apoptotic mitogen for pluripotent mouse embryonic stem cells in a serum-free medium without feeder cells. In Vitro Cell Dev. Biol. Anim. 41:19-28. 

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  3. Kang H, Sung J, Jung HM, Woo KM, Hong SD and Roh S. 2012. Insulin-like growth factor 2 promotes osteogenic cell differentiation in the parthenogenetic murine embryonic stem cells. Tissue Eng. Part A. 18:331-341. 

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  4. Kawase E, Suemori H, Takahashi N, Okazaki K, Hashimoto K and Nakatsuji N. 1994. Strain difference in establishment of mouse embryonic stem (ES) cell lines. Int. J. Dev. Biol. 38:385-390. 

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  5. Leitch HG, Blair K, Mansfield W, Ayetey H, Humphreys P, Nichols J, Surani MA and Smith A. 2010. Embryonic germ cells from mice and rats exhibit properties consistent with a generic pluripotent ground state. Development 137:2279- 2287. 

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  6. Li W and Ding S. 2010. Small molecules that modulate embryonic stem cell fate and somatic cell reprogramming. Trends Pharmacol. Sci. 31:36-45. 

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  7. Niwa H, Burdon T, Chambers I and Smith A. 1998. Self-renewal of pluripotent embryonic stem cells is mediated via activation of STAT3. Genes Dev.12:2048-2060. 

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  8. Qi X, Li TG, Hao J, Hu J, Wang J, Simmons H, Miura S, Mishina Y and Zhao GQ. 2004. BMP4 supports self-renewal of embryonic stem cells by inhibiting mitogen-activated protein kinase pathways. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101:6027-6032. 

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  9. Van der Jeught M, O'Leary T, Ghimire S, Lierman S, Duggal G, Versieren K, Deforce D, Chuva de Sousa Lopes S, Heindryckx B and De Sutter P. 2012. The combination of inhibitors of FGF/MEK/Erk and GSK3 $\beta$ signaling increases the number of OCT3/4- and NANOG-positive cells in the human inner cell mass, but does not improve stem cell derivation. Stem Cells Dev. Published online (DOI: 10.1089/ scd.2012.0256). 

  10. Versieren K, Van der Jeught M, O'Leary T, Duggal G, Gerris J, Chuva de Sousa Lopes S, Heindryckx B and De Sutter P. 2012. Effect of small molecule supplements during in vitro culture of mouse zygotes and parthenogenetic embryos on hypoblast formation and stem cell derivation. Stem Cell Rev. Published online (DOI: 10.1007/s12015-012-9382-7). 

  11. Ying QL, Nichols J, Chambers I and Smith A. 2003. BMP induction of Id proteins suppresses differentiation and sustains embryonic stem cell self-renewal in collaboration with STAT3. Cell 115:281-292. 

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