보고서 정보
주관연구기관 |
가톨릭대학교 (성의교정) |
연구책임자 |
김성원
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2013-07 |
과제시작연도 |
2012 |
주관부처 |
교육과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국연구재단 |
등록번호 |
TRKO201400007817 |
과제고유번호 |
1345174321 |
사업명 |
기본연구지원사업(유형I) |
DB 구축일자 |
2014-06-07
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초록
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사람 기도 줄기세포(airway stem cells)인 코점막(하비갑개) 유래 중간엽 기질세포(inferior turbinate derived mesenchymal stromal cells, hTMSCs)를 세계 최초로 분리 배양하여 연구를 진행하였고, 본 연구 과제를 통해 SCI 논문 6편 게재(주저자 3편, 공동저자 3편), SCI 논문 3편을 심사 후 교정 중이고, SCI 논문 4편을 투고 및 작성 중이며, 2편의 논문을 국내 전문학술지에 게재하였음. 본 연구과제 결과에 대해 20회의 학술대회 논문발표를 하였고, 2건의 국제특
사람 기도 줄기세포(airway stem cells)인 코점막(하비갑개) 유래 중간엽 기질세포(inferior turbinate derived mesenchymal stromal cells, hTMSCs)를 세계 최초로 분리 배양하여 연구를 진행하였고, 본 연구 과제를 통해 SCI 논문 6편 게재(주저자 3편, 공동저자 3편), SCI 논문 3편을 심사 후 교정 중이고, SCI 논문 4편을 투고 및 작성 중이며, 2편의 논문을 국내 전문학술지에 게재하였음. 본 연구과제 결과에 대해 20회의 학술대회 논문발표를 하였고, 2건의 국제특허(Method for differentiating cartilage cells, bone cell, nerve cells or fat cells from human inferior turbinate mesenchymal stromal cells; 유럽특허 1759703.9, 미국특허 13/636,660)를 출원하였고, 1건의 국내특허(하비갑개 부분절제술 기구(10-2012-0100740))를 출원하였음.
연구과제 1차년도에 hTMSCs의 중간엽 줄기세포의 특성을 표면 표지자를 사용한 유세포 분석을 시행하여 CD34(-), CD45(-), CD73(+), CD90(+), CD105(+)의 중간엽 줄기세포의 특성을 확인할 수 있었고, HLA 표면 표지자에 대하여 100% 음성을 나타냄으로써 향후 동종 이식의 가능성을 증명하였음. 10회 이상의 계대배양 과정에서 줄기세포 특징이 감소하는 골수와 지방조직 유래 성체 중간엽 줄기세포와는 다르게 20회 계대 배양을 시행한 후에도 중간엽 줄기세포의 특성을 유지하는 것을 확인하였고, 골수와 지방조직 유래 중 간엽 줄기세포에 비해 약 30배 높은 세포 분리 수율과 계대배양 과정에서 약 5배 높은 증식능을 확인하였음.
고, 공여자의 연령에 따른 줄기세포 특성, 증식능, 분화능력의 차이가 없는 것을 확인하여, hTMSCs의 중간엽 줄기세포로서의 우수성을 확인하였음.
2차년도에는 안면골격 재생을 위한 연골과 골분화 연구를 시행하여 효과적인 연골분화를 위해 동일 공여자의 비중격 연골세포와 공배양을 통해 연골 특이적 기질의 대량 생산 방법을 개발하였고, 골분화 촉진을 위해 1,25-dihydroxyvitamin D3를 이용하여 성장인자와 혈청 등 이종유래 첨가물 없는 골 특이적 기질의 대량 생산 방법을 개발하고자 하였음. 안면골격 재생 동물실험으로, hTMSCs를 이용한 호흡상피 sheet를 제작하고 골분화된 hTMSCs와 비중격 연골세포를 이용한 삼차원 구조의 골격과 결합하여 2중구조의 호흡상피 도포 안면골격(기관(trachea)) 재생연구를 진행하였고, 후속 연구를 진행 중임. hTMSCs의 골분화를 이용한 동물실험으로 백서의 두개골과 누드마우스의 피하에 지지체와 결합된 골분화 hTMSCs를 이식하여 골조직을 형성하는 것을 확인하였음.
3차년도에는 hTMSCs를 이용한 신경분화 연구를 진행하여 hTMSCs에 조성을 달리한 신경분화 유도 물질 포함된 배지에서 배양하며, 신경세포 특이 항원들인 Tuj-1(Neuron-specific class III beta-tubulin), NF(neural filament), NCAM(Neural cell adhesion molecule )의 발현이 크게 증가 되는 것을 확인하였고, Neural crest marker인 BMP4, BMP7, CD49 표면 표지자에서 10% 이하, p75, Sox9, Sox10, Slug 표면 표지자에서 1% 이하의 음성 반응을 확인하여 hTMSCs의 신경분화 특성을 연구하였음. 바이러스 벡터를 배제한 유전자 주입연구를 위해 Polyethyleneimine nanoparticles을 이용한 유전자 주입을 시도하여, nanoparticle의 크기에 따른 zeta potential과 유전자 주입 후 우수한 hTMSCs의 생존율을 확인할 수 있었음. 신경분화 유도 유전자인 주입을 Microporation 방법을 이용한 Brain-derived neurotrophic factor transfected hTMSCs를 제작 중이고, nano patterning petri dish에서 배양하여 나노 기계 자극을 이용한 hTMSCs의 신경분화 촉진을 실험하였고, 공동 연구를 통해 Neomycin과 Ouabain octahydrate를 이용한 난청 동물모델을 확립하였음.
조직공학과 재생의학 연구를 위한 성체 중간엽 줄기세포로서의 hTMSCs를 이용한 연구저변의 확대를 위해 포스텍 지능생산시스템연구실, 나노 & 바이오MEMS 연구실, 재료가공 및 통합 바이오시스템 연구실, 아주대분자과학기술학과, 서울과학기술대 생명의료공학연구실, KIST 바이오소재연구센터 등 국내 유수의 연구실에 hTMSCs를 제공하고 있으며, 이를 바탕으로 기도(코점막; 하비갑개) 줄기세포 연구소재 은행을 준비중에 있어, 기도 줄기세포인 hTMSCs에 대한 원천기술을 보유한 본 연구자의 후속연구로 우수한 특성을 지닌 새로운 중간엽 줄기세포에 대해 주도적인 위치를 확보할 수 있는 연속적이고 심화된 연구를 계획하고 지속할 예정임.
목차 Contents
- 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
- 목차 ... 3
- Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
- Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
- 1. 연구과제의 개요 ... 5
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
- 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
- 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
- Ⅲ. 연구성과 ... 9
- 끝페이지 ... 12
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