초록 ▼

◎ 연구개요
본 연구에서는 생체내에서의 물리적 미세환경인 세포외기질의 영향을 xeno-free한 나노/마이크로 지형을 이용하여 재현하고 세포부착 단백질을 이용하여 나노표면을 개질한 후, 다양한 나노/마이크로 지형 및 나노표면의 개질이 유도만능줄기세포의 성상에 미치는 영향을 관찰함. 또한, 나노/마이크로 지형과 concave 마이크로 세포집합체 배양 용기에서 유도만능줄기세포의 유지/증식과 분화 조건을 탐색하고, 각각의 분화 단계에 적합한 유도만능줄기세포의 미세환경을 창출하여 연골세포로 최적화된 분화 제어기술을 개발하고자 함.

◎ 연구개요
본 연구에서는 생체내에서의 물리적 미세환경인 세포외기질의 영향을 xeno-free한 나노/마이크로 지형을 이용하여 재현하고 세포부착 단백질을 이용하여 나노표면을 개질한 후, 다양한 나노/마이크로 지형 및 나노표면의 개질이 유도만능줄기세포의 성상에 미치는 영향을 관찰함. 또한, 나노/마이크로 지형과 concave 마이크로 세포집합체 배양 용기에서 유도만능줄기세포의 유지/증식과 분화 조건을 탐색하고, 각각의 분화 단계에 적합한 유도만능줄기세포의 미세환경을 창출하여 연골세포로 최적화된 분화 제어기술을 개발하고자 함.

◎ 연구 목표대비 연구결과
□ 나노/마이크로 크기의 지형 도입 패턴 제작 조건 확립
- 규칙적 패턴 및 불규칙 패턴의 PDMS 나노 혹은 마이크로 지형 plate 제작하고 나노/마이크로 패턴 지형의 표면 친수화 개질 최적화를 구현함.
□ 나노/마이크로 지형과 나노표면 개질의 모양 모사 평가
- 친수화 및 세포부착에 관여하는 것으로 알려진 단백질로 코팅한 후 나노표면 개질의 모양 모사를 평가하고, 형태학적 변화를 관찰함.
□ 나노/마이크로 지형의 조절에 의한 유도만능줄기세포의 stemness의 유지 및 증식 기술 개발
- PDMS 나노/마이크로 지형 plate 위에서 배양된 유도만능줄기세포의 stemness 유지능 및 세포 증식능을 확인함.
□ 세포집학체 배양용기 제작
- 마이크로 크기의 세포집합체 배양용기 몰드를 PDMS를 이용하여 제작함.
□ 마이크로 세포집합체 배양용기에서 유도만능줄기세포의 EB 형성
- concave 형태의 마이크로 세포집합체 배양용기에서 EB 형성 효율을 확인하고 최적의 EB 형성 효율을 보이는 크기의 마이크로 세포집합체 배양용기를 선정함.
□ 나노/마이크로 지형의 조절에 의한 유도만능줄기세포의 연골세포 분화 유도 기술 확립
- PDMS 나노/마이크로 지형 plate에서 adherent culture 방법으로 연골세포 분화유도 후 분화 효율을 비교 분석함.
- concave 마이크로 세포집합체 배양용기에서 pellet culture 방법으로 연골세포 분화 유도 후 분화 효율을 비교 분석함.
- 연골세포 분화 효율이 가장 좋은 최적의 나노지형을 선정함.
□ 골관절염 동물 모델을 이용한 유도만능줄기세포의 골관절염 치료 효율 확인
- 골관절염 유발 동물모델(ACLT)을 제작후, xeno-free한 유도만능줄기세포 유래 연골세포를 관절강내로 주입하여 골관절염 치료 효과의 유효성 및 안전성을 검증함.

◎ 연구개발결과의 중요성
본 연구는 유도만능줄기세포의 연골 분화 과정시 비후화를 억제하고 연골세포로의 분화효율을 최적화 시킬 수 있는 방법을 맞춤형 생체재료 및 나노/마이크로 지형으로 탐색하여 유도만능줄기세포의 미세환경 창출에 의한 제어기술을 개발하는 것을 목적으로 함. 나아가 이 제어기술은 유도만능줄기세포의 연골손상 및 골관절염 세포치료제 개발로 이어져 임상적 적용을 촉진할 것으로 사료됨. 또한, 창출된 미세환경에 의한 줄기세포의 유지/증식/분화 조절에 대한 지식은 전통발생학과의 융합을 통해 인간의 가장 큰 관심사인 초기생명 현상 규명에 있어서 상승효과를 낼 수 있으며, 창출된 최적 환경을 갖춘 미세환경에서 분화한 유도만능줄기세포는 기존의 지식으로 분화한 세포에 비해 기능적 면에서 매우 우수한 상태를 유지할 것으로 기대됨. 이를 통해 고효율/고품질로 임상에 적용할 수 있는 세포치료제를 개발할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)