인간 치수 줄기세포의 특성과 치아 재생을 위한 분화 유도 시 배양 조건에 관한 고찰

Abstract

치수 줄기세포 (dental pulp stem cell, DPSC)는 중배엽성 유래의 치성 줄기세포의 한 종류로 다른 stem cell과 마찬가지로 self-renewal 이 가능하고 다양한 종류의 세포로 분화 가능한 특징을 가지고 있다. 이러한 특징을 이용하여 치수 줄기세포를 다양한 종류의 세포로 분화시키려는 노력이 진행되어 왔다. 연구를 통해 치수 줄기세포가 상아모세포, 골모세포, 연골모세포, 지방세포, 신경세포, 내피세포와 같은 세포로 분화 유도할 수 있음이 밝혀졌다. 본 종설에서는 치수 줄기세포 (dental pulp stem cell, DPSC)를 상아모세포 (odontoblast)로 분화 유도하는 실험적 방법에 초점을 맞추어 고찰하였다. 현재까지 DPSC를 상아모세포로 분화 시켜 치아를 구성하는 상아질을 재생시키고자 하는 연구가 치의학 분야에서 활발히 진행되어 왔다. 하지만 DPSC를 이용하여 상아모세포로의 분화를 유도하는 분화조건이 연구팀마다 기본적으로는 비슷하나 차이가 존재한다. 또한 DPSC가 상아모세포로 분화 유도 되었음을 증명하기 위해 행한 실험적 방법도 연구팀마다 차이를 보인다. 따라서 분화 유도를 위해 필요한 실험적 조건과 분화 증명 실험법의 경향성을 알아보기 위해 DPSC를 이용하여 상아모세포로의 분화를 연구한 22편의 논문을 분석하였다. 치수로부터 DPSC를 분리하는 방법과 분리한 DPSC를 상아모세포로 분화 유도한 조건, 분화가 유도되었음을 증명하는 실험법들을 In vitro와 in vivo 환경으로 나누어 비교 분석하였다. 치수로부터 DPSC를 분리하는 방법으로 collagenase와 같은 효소를 이용한 효소 이용 분리법이 주로 사용되었다. In vitro 환경에서 이용된 DPSC의 세대 수는 주로 1~4세대가 많았으나 특정 scaffold 사용이나 유전자 transfection을 이용한 분화 유도 실험과 같은 특정 환경의 경우 더 높은 세대수의 DPSC를 이용하였다. 분화 유도 배지에 필수적으로 포함되어야 하는 구성요소로 a-MEM 또는 DMEM, β-glycerolphosphate, ascorbic acid, 항생제, 혈청이 있으며, Dexamethasone, BMP-2은 현재까지는 분화 유도 배지의 필수 요소라는데 논란이 있는 상황이다. 상아모세포로 분화되었음을 증명하기 위한 실험법들 중 ALP activity test, calcium nodule detection test, odontoblast specific gene transcription test가 중요하며, 분화 유도 후 각 실험들을 시행하는 시점에 있어서 경향성이 존재함을 알 수 있었다. In vivo 환경에서 DPSC를 이식하는데 사용되는 숙주는 면역 억제된 쥐가 대부분이었고 이식되는 DPSC의 수도 경향성이 나타났다. DPSC를 지지하는 scaffold는 다양한 물질들이 사용되었는데 각각의 특징이 존재한다. 이식 후 분화 유도 기간은 주로 6~8주 정도가 필요하고 상아모세포로 분화되었음을 증명하기 위한 실험법으로 조직 절편 검사가 중요하다. 이상을 종합해 볼 때, in vitro와 in vivo 환경에서 DPSC를 상아모세포로 분화 유도하기 위한 일반적인 실험 조건을 제시할 수 있었으며 배지 조성에 필수적인지에 대해 논란이 되는 Dexamethasone, BMP-2에 관해서는 향후 연구가 더 필요할 것으로 보인다. 또한 분화 유도를 증명하기 위해 중요한 실험과 실험 시점도 제시할 수 있다.