초록 ▼

□ 연구 목표 및 내용
○ 최종 목표
허혈성 뇌졸중 (Ischemic stroke) 으로 인한 혈류 부족 및 저산소 (Hypoxia)는 신경세포의 과도한 글루타메이트 분비로 세포사멸 (Apoptosis), 자가포식 (Autophagy) 이 발생하여 뇌 조직의 신경 손상이 일어난다. 중간엽 줄기세포 분비체는 세포성장, 복제, 신호전달, 세포사멸, 혈관 생성 같은 생물학적 시스템에서 중요한 역할을 한다. 본 연구는 현재까지 보고 된 바 없는 사람 치수줄기세포 (Human dental pulp stem cells) 분비체 (S

□ 연구 목표 및 내용
○ 최종 목표
허혈성 뇌졸중 (Ischemic stroke) 으로 인한 혈류 부족 및 저산소 (Hypoxia)는 신경세포의 과도한 글루타메이트 분비로 세포사멸 (Apoptosis), 자가포식 (Autophagy) 이 발생하여 뇌 조직의 신경 손상이 일어난다. 중간엽 줄기세포 분비체는 세포성장, 복제, 신호전달, 세포사멸, 혈관 생성 같은 생물학적 시스템에서 중요한 역할을 한다. 본 연구는 현재까지 보고 된 바 없는 사람 치수줄기세포 (Human dental pulp stem cells) 분비체 (Secretome)에 포함된 잠재적 매개 물질 (항염증 및 신경성장인자 등)을 이용하여 허혈성 뇌졸중으로 손상된 해마 신경의 재생 기전을 연구하고자 한다.

○ 1단계
● 연구 목표
■ 연구 목표 1 : 단백체학 (Proteomics)를 이용한 치수줄기세포 분비체에 포함된 바이오마커 발견
■ 연구 목표 2 : 저산소 조건에서 손상된 신경세포에서 치수줄기세포 분비체에 의한 신경재생 관련 조절인자 발굴 및 신호전달 기전 규명
■ 연구 목표 3 : 저산소 조건에서 치수줄기세포 분비체에 의한 미세아교세포 조절 기전 규명

● 연구 내용
단백체학 분석으로 신경조절 단백질 동정:
-단백체학을 활용하여 치수줄기세포 분비체의 단백질 특징을 분석하였다. 이 과정에서 신경세포 재생과 관련된 신경조절 단백질들을 식별하고 동정하여, 이들이 뇌졸중으로 손상된 신경세포의 재생에 어떤 역할을 하는지 정밀히 파악하였다.
저산소 조건에서의 단백질 변화 확인 (단백체학):
-하이폭시아 상태의 해마 신경세포에 치수 줄기세포 분비체를 처리한 조건에서, 단백질 수준의 변화를 조사하였다. 이 연구에서는 하이폭시아로 인해 증가한 111개의 단백질이 치수 줄기세포 분비체에 의해 유의하게 감소된 것을 확인하였다. 이 결과는 치수 줄기세포 분비체가 하이폭시아 상태에서 발생하는 단백질 조절에 중요한 영향을 미친다는 것을 확인하였다.
저산소 조건에서 치수줄기세포 분비체의 시냅스 형성 및 신경재생 효과 확인
-저산소 조건에서 치수줄기세포 분비체 처리를 통해, 하이폭시아에 의해 감소된 PSD95, Synapsin, DCX 단백질을 증가시켰다. 이 결과는 치수줄기세포 분비체가 하이폭시아 상태에서 시냅스 형성과 뇌 세포 재생에 기여하는 효과를 보여주며, PSD95, Synapsin, DCX 단백질의 증가가 이러한 생리적 프로세스에 관여한다는 가능성을 보여준다.
미세아교세포 특성 및 역할 확인:
-하이폭시아 상태에서 증가된 M1 type 미세아교세포와 염증성 사이토카인의 상승은 염증 및 면역반응의 증가를 반영하는 것으로 해석된다. 그러나, 동일한 조건에서 치수줄기세포 분비체 처리는 M1 type 미세아교세포의 감소와 동시에 M2 type 미세아교세포의 증가를 유도함으로써 염증성 사이토카인의 수준을 효과적으로 감소시켰다. 이러한 결과는 치수줄기세포 분비체가 하이폭시아 조건에서의 미세아교세포 반응을 조절하며, 면역 및 염증 상태를 조절하는데 기여한다는 결과를 제시하고 있다.

○ 2단계
● 연구 목표
■ 연구 목표 4 : 뇌졸중 동물모델에서 치수줄기세포 분비체에 의한 신경재생 기전 및 신경행동학적 결과 분석
■ 연구 목표 5: 치수줄기세포 분비체의 미세환경 조절이 뇌졸중 후 학습, 기억, 운동 능력에 미치는 효과 및 신경 재생 메커니즘의 정밀한 해석

● 연구 내용
뇌졸중 모델에서 치수줄기세포 분비체 투여 후 학습과 기억 관련 행동실험 평가:
-Morris Water Maze, Novel Object Recognition, fear conditioning test 등을 통한 행동실험을 통해, 뇌졸중으로 감소된 학습 및 기억 능력이 치수줄기세포 분비체에 의해 회복됨을 확인하였고 이는 뇌졸중으로 손상된 신경 기능의 정상화에 대한 중요한 지표로 작용한다.
뉴런 활동 및 연결성 조사:
-Confocal 광학현미경 및 live cell imaging을 활용한 뉴런 활동 관찰: 뇌졸중 동물 모델 연구에서 칼슘 표지자 (Fluo-4)로 신경의 칼슘 농도 변화 추적 및 live cell imaging을 활용하여 치수줄기세포 분비체 투여 후 뇌피질과 해마에서 뉴런의 활동을 실시간으로 관찰한다. 이를 위해 뉴런을 포함한 세포를 배양하고, live cell imaging 시스템을 사용하여 뉴런의 생리적 활동을 실시간으로 관찰하고 치수줄기세포 분비체의 투여가 뇌졸중 후 뉴런의 활동에 미치는 영향을 분석한다.
-활동의 공간적 및 시간적 변화 분석: Live cell imaging 데이터를 사용하여 뉴런의 공간적 및 시간적인 활동 패턴을 분석하고, 치수줄기세포 분비체 투여에 따른 차이를 확인한다.
-RNA-Seq 분석을 통한 유전자 발현 분석: 다양한 뇌 영역에서 뉴런의 활동과 연결성에 미치는 영향을 정확히 이해하기 위해 RNA-Seq를 사용하여 치아줄기세포 분비체 투여 기간에 따른 유전자 발현 프로파일을 분석한다.
치수줄기세포의 뇌 회복 효과 메커니즘 연구:
-세포 내 신호전달 네트워크 분석: 치수줄기세포 분비체가 뇌 회복에 어떻게 기여하는지를 이해하기 위해 세포 내 신호전달 네트워크 (TLR4 and Autophagy)를 분석한다.
-미세아교세포와의 상호작용 연구: 미세아교세포 (M1 vs M2)와의 상호작용에 주목하여 뇌 염증과 연관된 신호전달 체계를 깊이 있는 분석을 수행한다.

□ 연구성과
-본 연구결과를 토대로 개발된 치수줄기세포 분비체는 뇌 손상 환자들의 신경 회복을 촉진하고, 학습, 기억, 운동 능력 등 다양한 측면에서의 기능을 향상시킬 것으로 예상된다.
-치수줄기세포 분비체의 미세환경 조절이 미세아교세포의 수, 염증 상태 등에 긍정적인 영향을 미쳐, 뇌에서의 신경 재생과 학습 능력을 촉진할 것으로 기대된다.
-연구결과가 치매와 같은 뇌 질환의 예방 및 치료에 기여할 것으로 예상되고 미세환경의 개선은 뇌의 건강을 유지하고 질병 발병을 예방하는데 도움이 될 수 있다.
-치수줄기세포 분비체의 효능은 임상 응용 가능성을 넓힐 것으로 예상되며 새로운 치료법 및 치료 옵션을 제공하여 뇌 손상 환자들에게 혜택을 제공할 수 있다.

□ 연구성과의 활용 계획 및 기대효과
-치매 및 뇌질환 치료 기술 개발: 연구결과를 기반으로 치수줄기세포 분비체의 미세환경 조절이 뇌 손상에서의 치료에 어떻게 기여할 수 있는지 연구하여 치매 및 다른 뇌질환 치료 기술을 개발할 수 있다.
-신약 개발 및 임상시험 참고: 치수줄기세포 분비체의 효과적인 성분을 식별하고, 해당 성분을 이용한 신약을 개발할 수 있다. 이는 임상시험에서 활용될 수 있어 뇌졸중 환자들을 대상으로 한 치료법의 혁신적인 기여가 될 수 있을 것이다.
-향후 연구방향 제시: 현재 연구에서 얻은 결과를 토대로 추가적인 연구방향을 제시하여, 미래에 뇌 손상과 관련된 다양한 분야에서의 연구를 격려하고 지원할 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 7
• 1) 연구수행 결과 ... 7
• 2) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 13
• 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 다음 단계 연구계획 ... 13
• 1) 연구 목표 및 내용 (3~4년차) ... 13
• 2) 연구 추진전략 ... 14
• 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 14
• 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 14
• 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 14
• Reference ... 18
• 끝페이지 ... 18