초록 ▼

Ⅰ. 연구개발의 목적 및 필요성
- 줄기세포 이식치료가 갖는 여러 문제점들을 극복하기 위한 다각적인 연구계발이 필요함.
- hES cell 유래 NPC에서 도파민 신경세포로의 분화과정에 관여하는 내재성 신호전달 메커니즘의 탐구 및 이해를 통해 viral vector를 이용하여 형성된 도파민 신경세포의 암발생등의 문제점을 극복하고 나아가 생체 내 이식하였을 때 host와의 integration 효율도 증가 시키고자 함.
Ⅱ. 연구개발의 내용 및 범위
- hES cell 유래 NPC에서 증식 및 생존에 Ras-ER

Ⅰ. 연구개발의 목적 및 필요성
- 줄기세포 이식치료가 갖는 여러 문제점들을 극복하기 위한 다각적인 연구계발이 필요함.
- hES cell 유래 NPC에서 도파민 신경세포로의 분화과정에 관여하는 내재성 신호전달 메커니즘의 탐구 및 이해를 통해 viral vector를 이용하여 형성된 도파민 신경세포의 암발생등의 문제점을 극복하고 나아가 생체 내 이식하였을 때 host와의 integration 효율도 증가 시키고자 함.
Ⅱ. 연구개발의 내용 및 범위
- hES cell 유래 NPC에서 증식 및 생존에 Ras-ERK 및 PI3K-mTOR 신호전달의 역할 규명
- hES cell 유래 NPC에서 효율적인 도파민 신경세포 분화 유도
Ⅲ. 연구개발결과
- Akt/mTOR 및 S6K 신호전달은 도파민 신경세포로의 분화에 관여하며, 이들을 억제하였을 경우 도파민 신경세포로의 분화유도가 억제됨을 확인.
- 하지만 U0126을 이용한 ERK 신호전달 인자의 억제는 S6K의 발현을 유도하였음에도 불구하고, 앞서 관찰된 Akt 및 mTOR 신호절달 억제 시와는 반대로 도파민 신경세포로의 유도가 증가함을 확인.
- 더불어 PTEN 신호전달 인자의 억제제와 PTEN G129E mutant 바이러스 벡터를 과발현 시킨 신경줄기세포에서는 Akt의 활성이 증가되었고, ERK의 발현 역시 증가하였으며 이때 S6K의 발현이 감소한 결과 도파민 신경세포로의 유도가 억제됨을 확인.
Ⅳ. 연구개발결과의 활용계획
- hES cell에서 도파민 신경세포 분화 연구에 활용
- 파킨슨병의 세포 치료에 기초 자료에 활용

Abstract ▼

Studies have revealed that phosphatidylinositol 3-kinase-mammalian target of rapamycin (PI3K-mTOR) and Ras-extracellular signal-regulated kinase (Ras-ERK) signaling pathways are important in the differentiation of neural stem cells (NSCs) in the central nervous system. It has recently been reported

Studies have revealed that phosphatidylinositol 3-kinase-mammalian target of rapamycin (PI3K-mTOR) and Ras-extracellular signal-regulated kinase (Ras-ERK) signaling pathways are important in the differentiation of neural stem cells (NSCs) in the central nervous system. It has recently been reported that the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway regulates neuronal differentiation of NSCs derived from rat or mouse and is essential for the self-renewal of human embryonic stem cells (hESCs). The ERK signaling pathway has well-defined roles in neuroectoderm induction and maintenance of self-renewal capacity in hESCs. However, the roles of PI3K/Akt/mTOR and ERK signaling pathways during proliferation and dopaminergic neuronal differentiation are poorly understood. In this study, we examined the effect of regulation of these intracellular signaling pathways in hNSCs on the potential to maintain proliferation and induce dopaminergic neuronal differentiation. Inhibition of PI3K/AKT with LY294002 reduced proliferation and inhibited dopaminergic neuronal differentiation in these cells. We also found that rapamycin, a specific inhibitor of mTOR, significantly reduced dopaminergic neuronal differentiation without affecting proliferation. Inhibition of the Akt/mTOR signaling pathway led to inhibition of p70 ribosomal S6 kinase (S6K) signaling, which reduced dopaminergic neuronal differentiation. Inhibition of ERK by a specific chemical inhibitor, U0126, promoted dopaminergic neuronal differentiation through activation of S6K. Moreover, treatment of differentiating hNSCs with a specific inhibitor of PTEN and overexpressing PTEN inactive mutant viral vector caused an increase in the basal levels of p-Akt and p-ERK and decreased dopaminergic neuronal differentiation. In contrast, overexpression of a PTEN resulted in an increase in tyrosine hydroxylase (TH)-positive neurons. Unexpectedly, PTEN inhibition decreased dopaminergic neuronal differentiation by activation of ERK signaling, which in turn induced inhibition of S6K. Our results show that by regulating S6K levels in opposing ways, PI3K-mTOR and ERK contribute to the fine control of proliferation and dopaminergic neuronal differentiation in hNSCs. Our data further suggest that AKT-mTOR and ERK pathways participate in crosstalk with S6K through the PTEN signaling pathway in dopaminergic neuronal differentiation of hNSCs. These results represent a novel pathway leading to increased dopaminergic neuronal differentiation in hNSCs in which PTEN may modulate interplay between ERK and S6K.