최근 마우스의 배아줄기세포 (mESC)를 저 산소상태 (hypoxia)에서 일정 시간 노출시킨 뒤 분화시키면 혈관분화가 현저하게 촉진되는 법과 조절 메커니즘이 국내 대학병원 연구팀에 의해 처음으로 밝혀졌다.
저 산소(hypoxic microenvironment)는 정상적인 배아 발생과정(embryonic development)에서 중요한 미세 환경이다. 혈관 발생에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
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김효수 교수
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이세원 교수
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서울대병원 순환기내과 이세원, 김효수 교수팀에 따르면 생체 내 줄기세포는 산소농도가 낮은 저 산소 환경에서 존재하는 것도 알려져 있다.
이런 이유로 저 산소조건에서 줄기세포의 특성에 대한 연구들은 많이 진행돼왔다.
그러나 저 산소 미세환경이 줄기세포의 분화를 억제시킨다는 결과와 촉진시킨다는 상반된 결과가 함께 보고돼 학계에 논란이 있어왔다.
이들 교수팀은 이에 따라 ‘저 산소상태’ 라는 미세 환경에서 줄기세포의 특성을 조절할 수 있는 기전을 찾기에 나섰다.
이들 교수팀은 우선 마우스의 배아줄기세포를 배상체 (embryoid body)형태로 만든 뒤 ‘저 산소상태’에서 일정 시간을 노출시키면 중내배엽 (meso-endoderm)으로 분화하는 방향성을 갖게 된다는 사실을 찾아냈다.
이들 교수팀은 이 연구가 줄기세포를 ‘저 산소’에 일정 시간 노출시키면 ‘정상상태’에서 배양된 배상체보다 혈관 세포로 분화가 현저하게 촉진된다는 사실을 입증한 것이라고 밝혔다.
또 생쥐의 다리에 혈액이 통하지 않게 괴사시킨 뒤 3군으로 나눠 이 부위에 식염수, 정상산소 배상체, 저산소 배상체를 각각 주입했다.
이 결과 정상 다리의 혈류량에 비해 식염수만 주입한 군의 괴사된 다리에선 정상 량의 8.6% 혈류량을 보였다.
정상산소 배상체 주입 군에선 22.2% 회복에 그쳤다.
그러나 저산소 배상체 주입군에선 60.8%의 혈류량으로 회복됐다.
즉 저산소 배상체를 주입한 군에서 상처 부위에 혈류량이 늘어나 혈관분화가 촉진됨을 확인한 것이다. (그림)노란색 화살표로 표기한 다리부분, 저산소 배상체 이식 군에서 혈관생성이 회복됨에 따라 혈류량이 늘어났다/붉은색 이미지)
이세원 교수는 "줄기세포를 치료에 사용하기 위해선 특정 세포로 대량 분화시키는 것이 중요하다. 대량 분화시키기 위해선 이종으로부터 획득한 증식∙분화유도 활성인자를 넣어주거나 유전자 조작 등을 하는데, 저 산소 조건을 적절히 활용한다면 더욱 안전하고 용이하게 분화속도와 분화방향을 조절할 수 있을 것”이라며 “하지만 이번 결과는 마우스 배아줄기세포에서 얻은 결과여서 사람에게 적용하려면 심화연구가 필요하다”고 전했다.
이 연구는 세계적인 학술지 ‘EMBO molecular medicine (인용지수 10.33)’에 게재될 예정이아. 이 논문은 지난 달 23일 인터넷 판에 먼저 공개됐다.
이 연구는 보건복지부지정 선도형특성화 연구사업, 교육과학기술부 줄기세포선도연구사업, 교육과학기술부 일반연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.
논문=줄기세포 혈관분화 조절기전 첫 규명
Hypoxic priming of mESCs accelerates vascular-lineage differentiation through
HIF1-mediated inverse regulation ofOct4 and VEGF
http://www.bktimes.net/data/board_notice/1345467331-51.pdf
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