인간 중간엽 줄기세포의 연골 분화에 정자기장과 전단응력이 미치는 영향

Abstract

연골 조직 치료를 위한 방안으로서 중간엽 줄기세포의 연골 분화에 대한 연구들이 진행되고 있다. 최근, 물리적인 자극이 중간엽 줄기세포의 연골 분화에 중요한 요인이라는 연구들이 보고되었다. 본 연구에서, 우리는 정자기장과 전단응력이 골수 유래 중간엽 줄기세포의 연골 분화에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 자성 박테리아 AMB-1 유래 자성나노입자를 중간엽 줄기세포에 도입한 후, neodymium 자석과 magnetic stirrer를 이용하여 중간엽 줄기세포 펠렛에 정자기장과 전단응력을 적용하였다. 중간엽 줄기세포 펠렛은 3주 동안 분화 배지상에서 배양되었으며, 물리적 자극은 하루에 한 시간씩 일주일에 연속된 5일 동안, 3주간 주었다. 정자기장과 전단응력 모두 연골 분화에 효과가 있었다. 자극이 주어진 군은 chondrogenic marker에 대한 유전자 발현량이 증가하였다. 반면에, hypertrophic chondrogenesis marker에 대한 유전자 발현은 영향을 받지 않았다. 또한, 정자기장과 전단응력을 적용하였던 군의 glycosaminoglycan과 collagen의 양이 자극을 주지 않았던 군과 비교하여 증가하였다. 프로테오글리칸 생성의 정성적 확인을 위해 Safranin-O 염색을 진행하였다. 분화를 유도한 모든 군에 대해 프로테오글리칸이 생성되었으며, 펠렛 내에 고르고 분포하고 있음을 확인하였다. 주목할 점은, 정자기장과 전단응력을 모두 적용하였던 군이 나머진 군들과 비교하여 많은 양의 프로테오글리칸을 생성하였음을 알 수 있었다. 결과를 통해, 정자기장과 전단응력의 적용이 중간엽 줄기세포의 연골 분화 효율을 증가시킬 수 있다는 가능성을 확인하였다.