초록 ▼

연구개요
치아는 재생이 되지 않는 특성과 복잡한 발생 과정으로 인해 아직 형성/재생에 대한 메커니즘이 밝혀지지 않은 장기임. 그러나 중간엽 및 상피줄기세포의 상호작용이 치아 발생에 주요한 역할을 차지하고 있음은 이미 알려져 있음. 보다 많은 연구를 위해 이 두 세포의 확보는 치아재생 연구의 주요현안이라고 할 수 있음. 현재까지 많은 연구는 탈락된 유치나 영구치로부터 이러한 세포를 확보하여 이루어지고 있으나 세포의 안정적인 확보 및 배양에는 기술적 어려움이 있음. 특히 치아 상피줄기세포는 분리 및 확보가 어려워 중간엽줄기세포에

연구개요
치아는 재생이 되지 않는 특성과 복잡한 발생 과정으로 인해 아직 형성/재생에 대한 메커니즘이 밝혀지지 않은 장기임. 그러나 중간엽 및 상피줄기세포의 상호작용이 치아 발생에 주요한 역할을 차지하고 있음은 이미 알려져 있음. 보다 많은 연구를 위해 이 두 세포의 확보는 치아재생 연구의 주요현안이라고 할 수 있음. 현재까지 많은 연구는 탈락된 유치나 영구치로부터 이러한 세포를 확보하여 이루어지고 있으나 세포의 안정적인 확보 및 배양에는 기술적 어려움이 있음. 특히 치아 상피줄기세포는 분리 및 확보가 어려워 중간엽줄기세포에 비해 연구가 많이 이루어지지 못하고 있음. 본 연구에서는 유도만능줄기세포를 분화시켜 중간엽 및 상피줄기세포를 확보함으로써 이러한 문제점을 해결하여 치아재생 연구의 기반연구에 활용하고자 함. 즉, 본 연구는 치계세포 분화에 필요한 치계상피줄기세포와 중간엽줄기세포를 모두 하나의 치아에서 얻은 유도만능줄기세포를 통해 얻고자 하며 두 세포를 공배양함으로써 치계모세포로 분화를 유도하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
본 과제는 치아재생을 위한 치아유래 유도만능줄기세포를 이용한 치계상피줄기세포 및 치계중간엽줄기세포를 확보하기 위해 분화 방법을 개발·정립하고 세포주를 확보하였으며 확보된 세포를 이용하여 치아모세포 분화를 시도하였음.
첫째, 직접분화를 이용한 중간엽줄기세포 분화 방법을 정립하였음. 정립된 방법은 유도만능줄기세포에서 낮은 효율을 나타내었으며 치아모세포 분화를 유도하였을 때 치계모세포관련 유전자 발현 및 칼슘침착을 확인함.
둘째, neural crest유래 중간엽줄기세포 분화 방법을 정립하여 5주 이상의 중간엽줄기세포주를 확립하였으며 정립된 분화방법은 100%로 높은 효율을 나타내었음. 분화된 neural crest 유래 중간엽줄기세포주는 중간엽줄기세포의 유전자/ 단백질 발현특성을 장기간 유지하고 있음을 확인하였음. 또한 조골분화능을 확인함으로써 치아재생 재료로서의 적합성을 증명하였음.
셋째, 상피줄기세포 분화방법을 정립하였으며 분화된 세포가 상피세포의 유전자/단백질 발현특성을 유지함을 확인하였음. 그러나 분화된 세포는 장기배양이 되지 않아 지속적인 세포공급이 불가능하였음. 본 연구진은 이러한 문제점을 해결하기 위해 SV40 antigen을 transfection시킴으로써 불멸화된 세포주를 확보하는 추가 실험을 진행하였음. 불멸화된 상피세포주는 상피세포의 모양을 유지하여 20계대 이상 안정적으로 유지되었으며 유전자 및 단백질 발현 양상도 유지됨을 확인하였음. 또한, TGF-β1을 처리하였을 때 E-cadherin이 감소되고 N-cadherin이 증가하는 양상이 확인되어 EMT가 일어남을 확인하였음.
마지막으로, 유도만능줄기세포로부터 확립된 neural crest유래 중간엽줄기세포와 상피줄기세포를 공동 배양하여 치아모세포로 분화됨을 유전자 발현과 calcium 침착으로 확인하였으며 in vivo내에서도 치아유사조직이 관찰됨을 확인하였음.

연구개발결과의 중요성
본 연구의 실험결과는 인간 치아재생 연구의 주요 현안인 상피줄기세포의 인정적 확보에 기여할 수 있는 연구로 현 치아재생연구의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대됨. 인간 유도만능줄기세포를 활용한 치계상피줄기세포 분화는 아직까지 보고되지 않은 최초의 연구 결과이며 치아발생을 위해서 반드시 필요한 중간엽줄기세포와 치계상피줄기세포의 상호작용을 본 연구에서는 하나의 세포로부터 분화된 세포를 사용함으로써 중간엽-상피 상호작용의 이점을 지닐 것임. 또한 본 연구 결과는 치아재생 재료의 기초 연구로서 바이오치아 생산을 위한 원천기술 확보의 초기 data가 될 것이며 바이오치아 재생 가능성을 높일 것임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 치아유래 유도만능줄기세포를 중간엽줄기세포로 직접 분화 유도 ... 4
• (2) 치아유래 유도만능줄기세포를 neural cest cell로 분화 유도한 후 중간엽 줄기세포로 분화 유도 ... 5
• (3) 치계상피줄기세포를 지지세포로 활용하여 유도만능줄기세포를 상피줄기세포주로 분화 유도 ... 7
• (4) 인간 치계상피줄기세포주 (HERS/ERM)를 지지세포로 활용한 유도만능줄기세포유래 상피줄기세포주 확보 ... 8
• (5) 분화된 중간엽줄기세포와 상피줄기세포의 공배양을 통한 분화 유도 ... 11
• (6) 분화된 neural crest 유래 중간엽줄기세포와 상피줄기세포의 공배양을 통한 분화 유도 ... 11
• (7) 분화된 세포를 활용한 법랑모세포/치아모세포로의 분화 효율 향상을 위한 배양 방법 (2D/3D) 및 스캐폴드 적용기술 개발 시도 ... 11
• (8) 중간엽줄기세포와 상피줄기세포의 in-vivo 분화 유도 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 13
• 대표적 연구실적 ... 14
• 끝페이지 ... 19