초록 ▼

인간 배아줄기세포로부터 췌장 소도 분화를 단계적 분화 유도를 통하여 유도하고자 하였다. Wnt activation에 의한 내배엽 분화는 부분적으로만 이루어졌고, BMP에 의하여 보다 안정적인 내배엽/중배엽 분화를 유도할 수 있었다. BMP에 의한 내배엽/중배엽 분화는 Smad phosphorylation과 Id-3 를 경유하는 $신호\cdot전달을$ 매개로 일어나며 , 피더에 의한 BMP 신호전달의 inhibition이 존재하므로 내배엽 피더 세포수 조절이 내배엽/중배엽 분화에 중요한 인자임을 확인하였다. 이들

인간 배아줄기세포로부터 췌장 소도 분화를 단계적 분화 유도를 통하여 유도하고자 하였다. Wnt activation에 의한 내배엽 분화는 부분적으로만 이루어졌고, BMP에 의하여 보다 안정적인 내배엽/중배엽 분화를 유도할 수 있었다. BMP에 의한 내배엽/중배엽 분화는 Smad phosphorylation과 Id-3 를 경유하는 $신호\cdot전달을$ 매개로 일어나며 , 피더에 의한 BMP 신호전달의 inhibition이 존재하므로 내배엽 피더 세포수 조절이 내배엽/중배엽 분화에 중요한 인자임을 확인하였다. 이들 분화 세포는 세포분열을 계속하고 있으며 내배엽과 중배엽의 특성을 모두 지니고 있는 mesoendoderm precursor cell 이다. 이들 세포에 유전자 이입 띤 적절한 배양 조건을 도입, 췌장 islet 분화를 유도 계속진행하고 있다. 췌도 분화에 있어 그 구조적인 특성, clustering 및 3 차원 topography, 에 대한 연구가 취약하다. 본 과제를 통하여 mouse insulinoma line, MIN6 세포를 monolayer 와 3-D 배양하여 구조적 특성이 세포의 증식, 분화, 기능, 유전자 발현의 차이를 미치는지 비교하였다. Monolayer에서 MINS6 세포가 Proliferation phase에 3 차원 구조물 형성 시에 differentiation phase 에 도달하며, 이와 같은 구조적인 특성이 세포의 유전자 발현을 조절하여 두 상태에서 발현되는 유전자 증류에도 차이가 있음을 확인할 수 있었다.혈관 형성이 왕성하고, 이식이 용이하며 hepatic circulation에 연결된 새로운 췌도 이식부위를 발견하여, 당뇨생쥐의 새로운 이식 부위에 MIN6 세포를 이식하여, 혈당 조절, MIN6 애 의한 islet 및 duct 형성, 렬관 형성 등을 확인하였다.Wnt 신호 전달과 전분화능 유지의 관련성을 부분적으로 규명하였고, 이 부분에 대한 연구 는 2 단계에서 더욱 진행될 예정이다.

Abstract ▼

We plan to study the mechanism of endodermal specification and pancreatic beta cell differentiation of human pluripotent stem cell line.The endodermal specification/differentiation in the early development of human embryogenesis has hardly been understood. The established human embryonic stem cell l

We plan to study the mechanism of endodermal specification and pancreatic beta cell differentiation of human pluripotent stem cell line.The endodermal specification/differentiation in the early development of human embryogenesis has hardly been understood. The established human embryonic stem cell line can be a helpful research tool for the understanding on the molecular events of human endodermal specification/differentiation. It has very recently been known that retinoic acid and stabilized b-catenin synergistically cross-talk to induce differentiation of visceral endoderm in mouse embryonic stem cell line and that b-catenin involves in the endodermal specification, prior to mesenchymal induction, and b-catenin accumulates in the nuclei of vegetal blastomeres in C elegans, Xenopus and ascidian embryos. We therefore investigated the role of nuclear b-catenin/TCF/LEF in the endodermal determination, using chemical Wnt activator (LiCl)and retinoic acid. LiCI and retinoic acid induced nuclear translocation of b-catenin in the human embryonic stem cells, loss of pluripotency and TTR expression (early endodermal marker).However there was no further expression of endoderm markers. Therefore Wnt signaling appeared to be associated with the loss of pluripotency and endodermal specofocation.We further investigated endodermal differentiation using BMP. Endoderm signal pathway appeared to be mediated with Id-3, BMP target molecule. Those differentiated cells expressed both endoderm markers and mesoderm markers (mesoendoderm differentiation), and proliferating. We are investigating the induction condition of the pancreatic organogenesis using those mesoendoderm precursors.We made some preliminary observation that three-dimensional topography of islet structure played a significant role in the islet beta cell function such as insulin secretion, insulin synthesis and the gene expression. Weare further developing the differentiation strategy of beta-cells and islet structures by applying three-dimensional topography using three-dimensional matrix (polymer scaffold or collagen/gelatin gel). We also conjugate appropriate cytokines and extracellular matrix with three-dimensional matrix.We found optimal site for beta cell or islet transplantation which had ample blood supply, are rich in stroma cells, easy to access and connect with hepatic circulation. We are further optimizing islet cell delivery strategy with appropriate delivery matrix and differentiation status of transplanting cells to maximize survival and the capacity of insulin-producing islets to cure diabetic animals. Those endoderm cells could finally be used as precursor cells for the further differentiation towards various endoderm-derived cells and applied for cell replacement therapy for endoderm-derived human diseases such as diabetes mellitus, liver, osephagus, lung and kidney transplantation. Those technology could be transferred to other research groups within the Stem Cell Research Center. Successful strategy for differentiation and transplantation of pancreatic islet is a core technology for cell replacement therapy for diabetes mellitus.