방사선 치료 시 손상된 침샘재생을 위한 침샘조직 줄기세포 유래 고기능성 다종세포 오가노이드 개발 Development of functional and multicellular organoid derived from salivary gland stem cells for the recovery of salivary function in patients with radiation-caused xerostomia원문보기
연구개요 구강 건조증은 두경부암의 방사선 치료, 쇼그렌 병, 노화에 의한 타액선의 기능 저하 등에 의해 발생할 수 있다. 구강 건조증을 치료하기 위한 치료제로는 Pilocarpine이 유일하며, 이 또한 타액선 기능이 남아있는 경우에만 유용하다. 현재, 타액선 기능 저하를 극복하기 위한 대안으로, 타액선 성체 줄기세포 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 가장 실현 가능성이 높은 치료방법으로 생각되고 있다. 이에 본 저자는 타액선 기능 저하 질병 동물모델을 개발하여, 방사선 조사 후 타액선 조직의 미세 환경을 이해함으로써, 조직
연구개요 구강 건조증은 두경부암의 방사선 치료, 쇼그렌 병, 노화에 의한 타액선의 기능 저하 등에 의해 발생할 수 있다. 구강 건조증을 치료하기 위한 치료제로는 Pilocarpine이 유일하며, 이 또한 타액선 기능이 남아있는 경우에만 유용하다. 현재, 타액선 기능 저하를 극복하기 위한 대안으로, 타액선 성체 줄기세포 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 가장 실현 가능성이 높은 치료방법으로 생각되고 있다. 이에 본 저자는 타액선 기능 저하 질병 동물모델을 개발하여, 방사선 조사 후 타액선 조직의 미세 환경을 이해함으로써, 조직재생 연구에 유용한 프로토콜로 활용하고자 하였다. 또한, 환자 유래 타액선 조직 줄기세포 기반 다종 타액선 줄기세포 형성기술의 개발 및 3차원 생체재료 기반 오가노이드의 최적화 구조를 만들고자 하였다.
연구 목표대비 연구결과 방사선을 타액선에 조사 한 군과 조사하지 않은 대조군과의 7일 뒤, 마우스의 몸무게, 악하선의 무게와 크기, 타액 분비량을 비교 분석하였으며, 대조군에 비하여, 방사선을 조사한 마우스의 몸무게, 악하선의 무게와 크기 및 타액의 분비량이 감소하는 양상을 관찰하였다. 또한, 방사선 조사 악하선을 분리하여 면역조직화학염색을 시행하였으며, 병리학적으로 세포의 퇴행 (Degradation)과 액포화(Vacuolization), 핵농축(Pycnosis)이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 콜라겐 Type I 면역형광염색에서는 콜라겐의 발현이 대조군에 비해 증가함을 알 수 있었다. 중합 효소 연쇄반응에서는 대조군에 비하여, Tumor necrosis factor(TNF)-α, Connective tissue growth factor(CTGF), Cyclin D1(CCND1), P21은 증가 되는 소견을 보이는 반면, Sex determining region Y-Box transcription factor 2(SOX2)와 Amylase 1(Amy 1), Lamin A/C(LMNA)는 감소 되는 것을 확인하였다. 환자 유래 타액선 조직 줄기세포의 분리는 배양 2일 째부터 여러 가지 형태로 자라나면서, 군락을 형성하기 시작하여 6일째에 이르러서는 하나의 큰 군락을 형성하였다. 이후, 3차원 배양을 통하여 타액선 스페로이드(Spheroid)로 분화하는데 성공하였으며, 유세포 분석 분석을 통한 환자 유래 타액선 줄기세포에서 줄기세포 표지자들인 CD44, 73, 166, 105가 약 90% 이상 발현되고 있음을 확인하였으며, CD31, 34, 45 에서는 발현되지 않음을 확인하였다. 또한, 성장인자를 넣은 배지를 통해, 선방세포(Acinar cell)로의 분화에 성공하였으며, Amylase 1A와 Keratin 5 유전자 발현의 증가를 통해 선방세포의 기능을 확인하였다.
연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 타액선 기능 저하 동물모델 개발 및 미세 환경의 분석으로 반복적인 방사선 조사는 타액선 조직의 DNA 손상 및 활성화 산소를 발생시켜 국소 염증 반응을 일으키고 이는 결국 섬유화 반응으로 진행된다는 것을 알 수 있었다. 본 연구자들은 3차원 배양법을 이용하여 환자 유래 타액선에서 스페로이드(Spheroid) 분리 배양에 성공하였으며, 이는 기존의 골수나 지방 등에서 유래한 줄기세포와 다르게 상피세포 표현형도 발현함을 확인하였으며, 이번 연구를 통해 고기능성 타액선 오가노이드 형성기술에 한발 다가서게 되었다.
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