초록 ▼

□ 연구개요
조직재생이 되지 않는 심장질환에서 손상된 조직 복구를 위해 줄기세포가 이용되고 있으나, 제한된 분화능력, 미약한 호밍효과, 체내 생착, 증식 및 분화의 효율성이 낮은 문제점이 있어, 안전성과 유효성이 검증된 고기능성 줄기세포주 확보를 위한 고도화 기술 전략 요구됨.

본 과제는 중증 허혈성 심장질환 환자를 대상으로 기존 줄기세포 치료제의 한계를 극복하기 위해 골수유래 중간엽 줄기세포 (Mesenchymal stem cells, MSC) 및 HGF 를 발현하는 엔지니어링 MSC 가 혼합된 줄기세포주와 탈세

□ 연구개요
조직재생이 되지 않는 심장질환에서 손상된 조직 복구를 위해 줄기세포가 이용되고 있으나, 제한된 분화능력, 미약한 호밍효과, 체내 생착, 증식 및 분화의 효율성이 낮은 문제점이 있어, 안전성과 유효성이 검증된 고기능성 줄기세포주 확보를 위한 고도화 기술 전략 요구됨.

본 과제는 중증 허혈성 심장질환 환자를 대상으로 기존 줄기세포 치료제의 한계를 극복하기 위해 골수유래 중간엽 줄기세포 (Mesenchymal stem cells, MSC) 및 HGF 를 발현하는 엔지니어링 MSC 가 혼합된 줄기세포주와 탈세포화된 심장조직 세포외기질 (Heart-derived extracelluar matrix, hdECM) 이 융합된 고기능성 복합세포 심근경색 치료제를 개발하기 위한 전임상 연구임.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 골수유래 MSC 의 성장인자 발현 및 분화 잠재능 확인 (100%)
- 골수유래 중간엽 MSC 는 Angiogenesis 에 영향을 미치는 다양한 측분비 능력을 보유하고 있으나, in-vitro 배양 조건과 in-vivo 환경에서 MSC 가 직접적으로 심근세포로 분화하진 못하였음.
● HGF 엔지니어링 MSC 품질 및 성능 확인 (100%)
- HGF 엔지니어링 MSC 는 Passage 를 넘겨 지속 배양 하더라도 세포모양이나 핵형의 변화가 없었으며, 기존 골수유래 MSC 대비 약 15배 이상의 HGF 와 bFGF 측분비 능력을 보유한 것을 확인함.
● 돼지의 심장으로부터 탈세포화된 hdECM 의 물성 검증 (100%)
- 탈세포화 과정을 통해 DNA 는 기준치 이하로 제거시켜 이식 과정에서 일어날 수 있는 거부 반응 등을 최소화 시켰으며, 탈세포화 과정을 거치더라도 Collagen, Elastin, Glycosaminoglycan 등 심근 특이적 미세환경과 구조가 그대로 보존되어 있음.
● 골수유래/HGF 엔지니어링 MSC 와 hdECM 융합 플랫폼 제품 설계 (100%)
- 10³, 10⁴ 개의 세포수를 사용했을 때 누적 HGF 농도에는 차이가 없었으나, 10⁵ 개의 세포를 활용했을 때 유의하게 HGF 발현정도가 상승됨을 확인함. 심근경색 동물모델 (Rat)에서 1X10⁶ 개를 유효 세포수로 산정하였으며, 각각 5X10⁵ 개로 1:1 복합세포 융합 플랫폼을 제작함.
● 골수유래/HGF 엔지니어링 MSC 와 hdECM 융합 플랫폼의 실험실적 검증 (100%)
- HGF 엔지니어링 MSC 에 의해 Primed 된 골수유래 MSC는 기존 MSC 에 비해 생존능이 뛰어나고, VEGF, bFGF, Angiopoietin-1 발현이 높았으며, 튜브형성능력, 혈관내피세포 이동능력 등이 탁월하였음. 또한 HGF 엔지니어링 MSC 의 측분비 물질은 H₂O₂에 의한 산화 스트레스 상태에서 심근세포의 손상을 유의하게 감소시켜 심근보호효과가 있음.
● 골수유래/HGF 엔지니어링 MSC 와 hdECM 융합 플랫폼의 전임상 효능 평가 (100%)
- 관상동맥 영구결찰법에 의한 심근경색 동물모델에서 융합 플랫폼 이식 후 심장초음파를 이용하여 심기능을 평가한 결과, 혼합 세포군에서 대조군 및 단독 세포군에 비하여 향상된 좌심실의 구획단축 및 수축률을 보였으며, 섬유화는 감소하고 모세혈관밀도는 증가하여 Adversed remodelling 을 방지하는 효과가 있는 것으로 확인됨.

□ 연구개발결과의 중요성
● 기존 골수유래 MSC 의 제한된 재생능력을 개선하기 위해서, HGF 엔지니어링을 통해 측 분비 효과를 극대화 시키는 전략은 유효성과 안전성 측면에서 매우 효과적인 방법임.
● HGF 엔지니어링 MSC 와 hdECM 내에서 공배양되는 골수유래 MSC 는 기존 MSC 대비 탁월한 생존능과 혈관형성능력을 보였으며, HGF 엔지니어링 MSC 에 의한 측분비 물질은 산화 스트레스 상태에서 심근세포의 손상을 유의하게 감소시켜 심근보호효과가 있었음.
● HGF 엔지니어링 MSC 의 안전성 확보를 위해 방사선 조사를 통해 융합 플랫폼 내 세포증식은 억제하면서 HGF 발현은 지속될 수 있도록 설계하여 Off the shelf 개념으로 임상적용이 가능함.
● 본 과제를 통해 골수유래/HGF 엔지니어링 MSC 와 hdECM 융합 플랫폼은 기존 줄기세포치료가 가진 한계를 극복할 수 있는 효과적인 치료방법으로, 중증 허혈성 심장질환 환자들에게 새로운 치료기회를 부여할 수 있을것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 3. 연구개발 결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 14
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 29