초록 ▼

-본 연구의 최종 목표는 중간엽 줄기세포를 뇌질환에 유용한 세포치료제로 개발하는 기술을 확립하고, 세포치료제로서의 중간엽 줄기세포가 임상적으로 유효성과 안정성이 있는지를 용이하게 검증할 수 있는 평가시스템을 구축함으로서 앞으로 세포치료제의 개발을 촉진할 수 있는 기반 기술을 확립하고자 한다. 이를 위하여 사람 중간엽줄기세포의 장기적 생존과 특정 기능을 가지는 신경세포로 분화 증진을 위한 외부 분화인자 들을 발굴하고(in vitro), 뇌질환 모델에서 그 효과의 평가 기술을 개발한다 (in vivo). 또한, 분화유도 전사인자를 형질

-본 연구의 최종 목표는 중간엽 줄기세포를 뇌질환에 유용한 세포치료제로 개발하는 기술을 확립하고, 세포치료제로서의 중간엽 줄기세포가 임상적으로 유효성과 안정성이 있는지를 용이하게 검증할 수 있는 평가시스템을 구축함으로서 앞으로 세포치료제의 개발을 촉진할 수 있는 기반 기술을 확립하고자 한다. 이를 위하여 사람 중간엽줄기세포의 장기적 생존과 특정 기능을 가지는 신경세포로 분화 증진을 위한 외부 분화인자 들을 발굴하고(in vitro), 뇌질환 모델에서 그 효과의 평가 기술을 개발한다 (in vivo). 또한, 분화유도 전사인자를 형질전환한 중간엽세포를 뇌질환(치매) 동물모델에 뇌이식하여 신경세포로의 분화 조건을 최적화하고 그 분화지표를 개발하며, 생존 및 분화유도인자인 신경성장인자를 유전자 치료용 바이러스로 제조하여 중간엽세포에 감염하고 그 유효성 및 안전성을 평가한다.
- 1차년도에는 사람 중간엽줄기세포를 이용한 질환치료의 유효성 평가를 위한 기반기술을 확립하려 하며 따라서, 첫째, 사람 중간엽세포의 분화인자를 발굴하고 (in vitro), 신경줄기세포에서의 분화인자의 효과와 비교하며, 정상쥐에서 분화인자를 전처리한 중간엽세포의 이식 기술 개발 (in vivo) 및 안전성을 평가하였다.
- 사람 중간엽 줄기세포에 여러 분화인자를 처리하여 신경세포 표지자의 발현을 조사한 결과 PDGF는 세포 크기와 모양을 변하시키고 neurites를 많이 내며 신경표지자를 발현하는 세포를 크게 증가시킴. BDNF 는 forskolin을 함께 처리하면 분화를 촉진시킴. 따라서 사람 중간엽 줄기세포에서도 신경줄기세포에서와 같이 PDGF가 분화를 유도하고 BDNF가 분화를 유지 및 더 촉진하며, forskolin을 처리하면 BDNF receptor인 TrkB가 발현되어 BDNF 처리에 반응하는 것으로 해석된다. 신경줄기세포에 PDGF와 재조합 BDNF 아데노바이러스를 감염하면 neurite가 매우 길어져 APP를 발현하고 신경표지자인 Neurofilament, PSD95, TrkB 발현이 증가하고, dendritic spine-like structure로 보이는 puncta의 수와 크기가 커진다.
- 정상쥐에서 분화인자를 전처리한 중간엽세포의 이식 기술 개발 (in vivo) 및 안전성 평가. entorhinal cortex나 subiculum에 신경독소를 주입하여 해부학적, 행동학적으로 기억력이 손상된 뇌질환모델을 2가지 제작하였으며, 중간엽 줄기세포를 뇌이식하여 쥐의 신경세포와 유사하게 이동과 편입 및 뇌의 세가지 세포로 분화하며 이동한 부위에 적합한 신경세포로 분화하는 것을 조사함. 또한, BrdU나 phospho-Histone3를 염색하여 이식된 세포가 뇌에서 거의 증식하지 않음을 보였다.

Abstract ▼

- The specific aim of this project is to confirm basic techniques to facillitate the generation of theraputic stem cell by developing cell therapy using mesenchymal stem cells and developing a evaluation system testing efficacy and safety of mesenchamal stem cells for therapy. For this aim of the pr

- The specific aim of this project is to confirm basic techniques to facillitate the generation of theraputic stem cell by developing cell therapy using mesenchymal stem cells and developing a evaluation system testing efficacy and safety of mesenchamal stem cells for therapy. For this aim of the project, we search external factors to differentiate stem cells into neurons with long-term survival and specific functions (in vitro), and develop an evaluation skills confirming the efficacy in animal models of degenerating brain diseases. We plan to optimize differentiation condition into neuronal cells by transplanting into the dementia animal models. Also, neurotrophic factors as factors for survival and differentiation will be generated as theraputic recombinated viral genes and then infected into mesenchymal stem cells, and the eficacy and safety will be evaluated.
- In the first year, we tried to confirm basic techniques to evaluate the efficacy of the cell therapy for treating brain diseases using mesenchamal stem cells for therapy. Therefore, we define differentiaion factors for human mesenchymal stem cells (in vitro), compare the efficacy with the differentiation factors for neural stem cells, and we evaluated skills for transplation and safety of mesenchymal stem cells treated by differentiation factors.
- As a result of searching differentiation factors for mesenchymal stem cells, we found PDGF changed the shape and size of the cells, generated many neurites, and increased the expression of neuronal cell markers. BDNF facillitated the differentiation when treated together with forskolin. Thus, PDG Finduces neural differentiation from mesenchymal stem cells as it does for neural stem cells and BDNF promotes differentiation more. This suggests that With forskolin, BDNF receptor, TrkB may be expressed and then respose to BDNF. Infection of neural stem cells with recombinant BDNF virus enhanced the lengthening of neurites, expression of APP, Neurofilament, PSD95, and TrkB, and the size and numbers of dendritic spine-like structure, the puncta.
- Development of techniques transplanting mesenchymal stem cells preteated with differentiation factors and evaluation of safety. We developed two degenerating animal models with memory impaimnt by injecting neurotoxin into entorhinal cortex or subiculum and then tested histologically and behaviorally. We found mesenchymal stem cells migrate, integrate into tissue, and differentiate into three cell types in the brain, and differentiates into neural cell types, proper to the final location. Also, we showed that the transplanted cells does not divides much by staining with anti-BrdU antibody or anti-phospho Histone3 antibody.

목차 Contents

• 제출문...1
• 연구사업 최종보고서 요약문...2
• Project Summary...3
• 목차...4
• 제1장 서론...6
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성...6
• 1. 연구개발의 목적...6
• 2. 중간엽 줄기세포를 이용한 세포치료법의 필요성...8
• 가. 줄기세포를 이용한 세포치료는 궁극적인 치료 기술...8
• 나. 중간엽 줄기세포를 이용한 세포치료법의 장점...9
• 3. 현대의학의 한계인 뇌질환 치료에 중간엽 줄기세포 이용의 필요성...10
• 가. 중간엽줄기세포를 이용하여 신경세포 생산을 유도하는 경제적?정책적 이유...10
• 나. 중간엽줄기세포에 adenoviral vector를 이용한 유전자 치료의 적용...12
• 다. 뇌질환 치료에서 신경줄기세포 사용의 한계성...12
• 제2장 국내외 기술개발 현황...13
• 1. 외국의 경우...13
• 가. 줄기세포를 이용한 인공신경세포의 개발...13
• 나. 중간엽줄기세포를 신경세포로 형질전환시키는 기술...14
• 다. 비신경세포를 신경세포로 전환시키는 전사인자...14
• 라. 알츠하이머병(AD) 신경재생에서 신경성장인자의 가능성...14
• 마. 퇴행성 뇌질환에서 중간엽 줄기세포 치료 및 유전자 치료...16
• 2. 국내의 경우...17
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...19
• 2.1 연구내용...19
• <1차년도> 사람 중간엽 줄기세포를 이용한 질환치료의 유효성 평가를 위한 기반 기술 확립...19
• 1) 사람중간엽세포의 분화인자 발굴 (in vitro)...19
• 2) 정상쥐에서 분화인자를 전처리한 중간엽세포의 이식 기술 개발 (in vivo) 및 안전성 평가...19
• <2차년도> 사람 중간엽 세포의 분화 기술 및 이식 기술의 지표 개발...20
• 1) 사람 중간엽세포를 특정기능을 지닌 신경 세포로의 분화 기술 개발 (in vitro)...20
• 2) 뇌질환 모델에 형질전환된 사람 중간엽세포를 뇌이식하는 기술의 평가 지표 개발 (in vivo)...20
• <3차년도> 사람 중간엽세포에 유전자 치료를 동반하여 뇌이식하는 기술의 임상응용을 위한 지표 개발...20
• 1) 사람중간엽 줄기세포를 이용한 질환치료의 임상응용을 위한 조건 최적화(in vitro)...21
• 2) 사람중간엽 줄기세포를 이용한 유전자치료의 임상응용을 위한 유효성 및 안정성 검증(in vivo)...21
• 2.2 연구내용에대한 이론적, 실험적 접근...21
• <1차년도> 사람 중간엽 줄기세포를 이용한 질환치료의 유효성 평가를 위한 기반 기술 확립...23
• 1) 사람중간엽세포의 분화인자 발굴 (in vitro)...23
• 2) 정상쥐에서 분화인자를 전처리한 중간엽세포의 이식 기술 개발 (in vivo) 및 안전성 평가...26
• 제4장 연구결과에 대한 기여도, 기대효과 및 활용방안...40
• 4.1 연구결과의 기여도...40
• 4.2 기대효과...40
• 가. 기술적 측면...40
• 1) 퇴행성 뇌질환의 치료법 개발...40
• 2) 신경계질환의 동물모델 개발로 신약의 효능을 효과적으로 검증...40
• 3) 유전자 도입용 매체...40
• 4) 신경계의 발생과정에 대한 지식 제공...40
• 나. 경제적 정책적 측면...41
• 4.3 활용방안...41
• 제5장 연구개발결과의 활용성과 및 계획...42
• 가. 계량적 성과...42
• 나. 성과내용기술...42
• 다. 활용계획...43
• 제6장 기타 중요변경사항...43
• 제7장 참고문헌...43
• 총괄 연구과제 요약...46