일반기술

중간엽 줄기세포로부터 연골세포를 분화시키는 방법 및 상기 방법에 의해 분화된 연골세포

중간엽 줄기세포로부터 연골세포 분화를 유도하는 방법으로서 저주파의 초음파를 중간엽 줄기세포에 처리하는 것을 특징으로 하는 연골세포분화유도 및 이 방법으로 분화된 연골세포를 함유하는 치료용 조성물이다. 고가의 성장인자를 사용하지 않고도 중간엽 줄기세포에서 효과적으로 연골세포를 유도할 수 있어 경제적으로 연골세포를 함유한 치료용 조성물 및 연골세포를 제조할 수 있다. 세포분화 과정의 표지 인자는 매우 적어 분화과정 및 분화에 미치는 인자들에 대한 규명은 아직 미흡하다. 선택적으로 분화를 유도하기 위해 전구체세포를 혈청 또는 신경세포 세포외환경, 또는 그 추출물에 노출시켜 특이적 표현형으로 전구체세포를 분화시키는 것을 조절하여 성숙 표현형을 제공한 것은 물리적으로 무관하다. 줄기세포에서의 연골세포의 분화에서 사이토카인과 성장인자들이 관여하고 있는데, 연골세포분화에 담당하는 TGF-β는 매우 고가로 많은 비용 때문에 치료 목적에 어려움이 있다. 연골세포에 전단류 응력을 가해 연골생성을 촉진하기도 한다. 물리적 자극 중 초음파는 조직 내 세포를 기계적으로 자극시킬 수 있는 수단으로 뼈의 성장, 골절, 근육조직의 치유 등 손상조직의 수복에 효과가 있고 연골세포의 증식을 촉진하여 골 융합을 촉진시킨다. 타입II 콜라겐은 연골조직에 존재하여 특정 마커로 사용되는데, 단층 배양시 연골세포를 저주파 초음파로 처리하면 세포증식, 연골세포의 특징적 타입II 콜라센과 세포외기질의 분비를 증가시킨다. 중간엽 줄기세포에 TGF-β에 의해 분화가 유도된 연골세포에 초음파로 처리하면 연골세포 분화가 촉진되나. 단독으로 초음파만을 처리 시 분화를 유도한 것은 없다. 이에 본 개발자는 고가의 성장인자를 사용하지 않고 줄기세포에서 연골세포로 분화를 촉진하는 방법을 개발하기위해, 중간엽 불기세포를 단층 배양하고 배양된 중간엽 줄기세포를 3차원 배양한 다음 줄기세포에 초음파를 처리시켜 연골세포로 분화하는 방법을 확인하고, 3차원 배양한 줄기세포에 초음파를 처리하였을 때 연골세포로의 분화가 유도되는 것을 타입II 콜라겐과 아크리칸의 발현을 통해 개발하였다. 배아 또는 성체조직, 골수 유래의 중간엽 줄기세포를 단층 배양하고, 배양된 중간엽 줄기세포를 3차원 배양하며 이에 초음파로 처리하여 중간엽 줄기세포로부터 연골세포를 분화시킨다. 이때 초음파는 파장범위 10kHz-100MHz, 출력강도 10-5000 mW/cm2에서 6-24시간 간격으로 1-30분간 5-10일동안 연속적으로 실시하며, 3차원배양은 알지네이트 비드를 이용한다. 중간엽 줄기세포로부터 분화된 연골세포를 함유한 연골손상 질환 치료용 조성물을 제공하며, 또 분화된 연골세포를 이용하는 연골관절의 제조방법과 이로 제조된 인공관절을 제공하는 효과가 있다. 중간엽 줄기세포에 초음파를 처리하는 것을 특징으로 하는 중간엽 줄기세포로부터 뼈세포를 분화시키는 방법을 제공하는 효과가 있다.줄기세포로 치유 가능한 질환은 심장병, 자가면역질환, 당뇨병, 암, 알츠하이머병증 미국에서만 환자가 1억2,800만명에 이를 정도로 성장가능성이 높고, 줄기세포를 이용한 세포치료법의 시장규모는 연건 3,000억달러를 넘을 것으로 예상되고 있다. 난치병을 치료할 수 있는 해결책으로 유전자치료, 조직공학기술 등과 융합되어 의학기술의 엄청난 시너지효과 및 이를 통한 의료기술의 일대혁명이 유도될 것으로 본다.