발행일: 2023년 | 최종 검토일: 2026년 5월

인간 중간엽 줄기세포 (HMSC)

1. 중간엽 줄기세포의 일반적 특성

이 섹션에서는 중간엽 줄기세포의 일반적인 특성에 대해 논의할 것이며, 여기에는 다음이 포함됩니다:

• 다능성

  MSC는 다능성 줄기세포입니다. 이들은 다양한 세포 유형으로 분화할 수 있는 능력을 갖추고 있어 재생 의학 분야에서 귀중한 연구 도구로 활용됩니다.

• 자가 재생 능력

  다른 줄기세포와 마찬가지로 중간엽 줄기세포는 자가 재생 능력을 갖추고 있어, 장기간에 걸쳐 안정적인 줄기세포 공급원을 유지할 수 있습니다.

• 면역 조절 잠재력

  MSC는 면역 조절 효과를 발휘하므로 다양한 자가면역 질환의 치료에 활용됩니다.

• 면역원성

  일반적으로 MSC는 면역원성이 낮아 이식 시 면역 거부 반응의 위험을 줄여줍니다. 그러나 이는 유형에 따라 다를 수 있습니다.

• 가용성 및 접근성

  MSC는 골수, 지방 조직, 제대혈 조직을 포함한 다양한 조직에서 분리할 수 있어 연구 및 치료 용도로 쉽게 확보할 수 있습니다.

2. 중간엽 줄기세포 배양 정보

중간엽 줄기세포 배양을 효과적으로 관리하고 처리하기 위해서는 다음의 MSC 배양 정보를 종합적으로 이해하는 것이 필수적입니다. 이러한 지식은 단순히 업무를 수월하게 해줄 뿐만 아니라 연구 활동의 진전을 가속화할 것입니다.

중간엽 줄기세포 배양의 핵심 사항

배양 배수 시간:

세포 수 배가 시간은 MSC 유형에 따라 다릅니다. 15.8시간에서 41.9시간 사이일 수 있습니다 [2].

부착 배양 또는 현탁 배양:

중간엽 줄기세포는 부착성 세포입니다.

접종 밀도:

MSC에 권장되는 세포 접종 밀도는 1~3 × 10⁴ 세포/cm²로 유지됩니다. 접종 시, 세포를 1× PBS(인산염 완충 식염수)로 세척한 후, 실온에서 약 10분간 아큐타제(패싱 용액)와 함께 배양합니다. 세포가 박리된 후 배지를 첨가하고 세포를 원심분리합니다. 그 후, 세포 펠릿을 조심스럽게 재현탁시킨 뒤, 신선한 배지가 들어 있는 새로운 배양 플라스크에 세포를 분배합니다.

배양 배지:

0.1 ng/ml bFGF(기본 섬유아세포 성장인자), 2.0 mM 안정형 글루타민, 리보뉴클레오사이드, 데옥시리보뉴클레오사이드, 1.0 mM 피루브산 나트륨 및 2.2 g/L NaHCO3를 함유한 알파 MEM 배지를 사용하여 중간엽 줄기세포를 배양합니다. 배지는 2~3일마다 교체해야 합니다. 

배양 조건:

중간엽 줄기세포 배양은 37ºC, 5% CO₂ 조건의 가습 인큐베이터에서 유지합니다.

보관:

중간엽 줄기세포는 액체 질소의 기상(vapor phase)에 보관하거나 장기 보관을 위해 -150°C 이하에서 보관할 수 있습니다.

동결 과정 및 배지:

중간엽 줄기세포를 보관하기 위해 CM-1 또는 CM-ACF 동결 배지를 사용합니다. 일반적으로 분당 1°C씩만 온도가 떨어지도록 하는 서서히 동결하는 과정을 적용합니다. 이는 세포의 생존력을 보호합니다.

해동 과정:

동결된 MSC를 37°C로 미리 설정된 수조에 약 60초간 살짝 담급니다. 그 후, 신선한 배양액을 첨가하고 세포를 재현탁시킨 뒤 원심분리합니다. 이 단계는 세포에서 동결 배지 성분을 제거합니다. 이렇게 얻은 세포 펠릿을 성장 배지에 첨가하고, 세포를 새로운 플라스크에 분주하여 배양합니다.

생물안전 등급:

중간엽 줄기세포 배양을 취급하고 유지하기 위해서는 생물안전 1등급 실험실이 필요합니다.

3. 다양한 유형의 중간엽 줄기세포와 그 주요 특징

중간엽 줄기세포는 유래원에 따라 다양한 유형이 있습니다. 본 문서의 이 섹션에서는 세 가지 주요 MSC 유형에 대해 다룹니다.

3.1 지방 유래 중간엽 줄기세포

• 지방 유래 중간엽 줄기세포(AD-MSCs)는 지방 조직에서 추출한 중간엽 줄기세포의 한 유형입니다.
• 이 세포는 지방 조직에 풍부하게 존재하며, 지방 흡입술이라는 최소 침습적 시술을 통해 비교적 쉽게 추출할 수 있습니다.
• 이 세포들은 동종 이식 시 면역 반응을 일으킬 가능성이 적습니다.
• 이 세포들은 강력한 지방 생성 잠재력을 나타내며, 이는 다른 중간엽 줄기세포 유형에 비해 지방세포(지방 세포)로 분화되는 경향이 높다는 것을 의미합니다.

게시일: 2023년 | 최종 검토일: 2026년 5월

제대 유래 중간엽 줄기세포

• 제대 유래 줄기세포(UC-MSCs)는 제대 조직에서 얻습니다.
• 제대 조직은 출산 후 줄기세포 추출을 위해 쉽게 접근할 수 있습니다.
• BM-MSC와 마찬가지로, 제대 줄기세포도 이식 시 면역 반응을 피하기 위해 수혜자와 기증자의 HLA 일치가 필요합니다.
• 이 세포들은 신경 분화 경향이 더 높기 때문에 신경학 연구에 유용한 연구 도구로 사용됩니다.

4. 중간엽 줄기세포의 연구 응용

중간엽 줄기세포(MSCs)는 상당한 치료 잠재력을 가지고 있어 생의학 연구 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 이 섹션에서는 다양한 MSC 유형의 몇 가지 유망한 응용 분야를 소개합니다.

• 재생 의학 연구: 중간엽 줄기세포는 다능성 세포로, 연골, 뼈, 근육, 지방 세포 등 다양한 세포 유형으로 분화할 잠재력을 가지고 있습니다. 따라서, 이 세포들은 손상되거나 파괴된 조직을 복구하고 대체하기 위한 재생 의학 치료제로 투여됩니다. MSC의 재생 의학적 적용은 주로 피부, 뼈 및 근골격계 손상에서 관찰됩니다. 예를 들어, 2020년 Helena Debiazi Zomer와 동료들이 수행한 연구에 따르면, 지방 조직 유래 중간엽 줄기세포(AD-MSC)는 마우스 모델에서 피부 상처 치유를 촉진할 수 있는 것으로 나타났습니다. 이 세포들은 혈관 신생과 세포외 기질 재구성을 자극하여 대조군에 비해 정상적인 건강한 피부와 유사한 고품질의 흉터를 형성하도록 촉진한다 [3]. 또한 연구에서는 제대혈 유래 중간엽 줄기세포의 골 결손 복구 특성도 관찰되었습니다. 이들은 혈관新生, 파골세포 생성, 숙주 MSC의 동원을 촉진하거나 조골세포 유사 세포로 분화함으로써 복구 효과를 발휘합니다 [4].
• 면역계 질환/장애: 중간엽 줄기세포는 면역 조절 효과를 발휘합니다. 이들은 면역 반응을 조절하고 염증을 감소시키는 경향이 있습니다. 따라서 류마티스 관절염, 다발성 경화증, 염증성 장 질환 등 자가면역 질환 치료에 활용됩니다. 한 연구에서는 류마티스 관절염 환자에게서 추출한 말초혈액 T 세포에 대한 골수 유래 중간엽 줄기세포의 면역 조절 효과를 조사했습니다. BM-MSC 세포는 T 세포에 억제 효과를 발휘하며, 류마티스 관절염의 병리생리학에 관여하는 사이토카인을 억제합니다 [5].
• 신경학 및 심혈관 연구: MSC는 신경학 및 심혈관 연구 분야에서 상당한 잠재력을 지니고 있습니다. 이들은 파킨슨병과 알츠하이머병을 포함한 여러 신경퇴행성 질환의 치료에 사용됩니다. 또한, 심혈관 질환 치료에도 활용되는데, 이는 심장 사건 발생 후 손상되거나 손상된 심장 조직을 복구하기 때문입니다. 또한, MSC는 혈관 신생을 촉진하므로 심혈관 연구에서 가치가 있습니다. 한 연구에서는 급성 심근경색(MI) 모델에서 지방 및 골수 유래 중간엽 줄기세포의 치료적 잠재력을 탐구했습니다. 이 연구 결과, 두 출처 모두 심장 조직 재생과 섬유화 감소에 동등하게 유익한 것으로 나타났습니다 [6]. 흥미롭게도, 2022년에 수행된 연구에 따르면 인간 제대혈 유래 중간엽 줄기세포(UC-MSCs)는 장내 미생물을 조절함으로써 파킨슨병 마우스 모델에서 신경 보호 효과를 발휘하는 것으로 밝혀졌습니다. 이 마우스 모델은 UC-MSCs의 비강 내 이식 후 운동 기능이 개선된 것으로 나타났습니다[7].

참고문헌

1. Ding, D.C., W.C. Shyu, 및 S.Z. Lin, "중간엽 줄기세포." Cell Transplant, 2011. 20(1): p. 5-14.
2. Zhan, X.-S. 외, 다양한 개 조직 유래 중간엽 줄기세포의 생물학적 특성 및 전사체 프로파일 비교 연구. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): p. 1485.
3. Zomer, H.D. 외, 피부 및 지방 조직 유래 중간엽 기질 세포는 대식세포를 치유 촉진형 표현형으로 분화시키고 피부 상처 치유를 개선한다. Cytotherapy, 2020. 22(5): p. 247-260.
4. Kosinski, M. 외, 제대혈 유래 중간엽 줄기세포로 지지된 골 대체재를 이용한 골 결손 복구. Stem Cells International, 2020. 2020.
5. Pedrosa, M. 외, 류마티스 관절염 환자의 말초혈 T 세포에 대한 인간 골수 유래 중간엽 기질/줄기세포의 면역 조절 효과. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): p. 16-28.
6. Omar, A.M. 외, 급성 심근경색 모델에서 지방 조직 및 골수 유래 중간엽 줄기세포의 치료 잠재력에 대한 비교 연구. Oman Med J, 2019. 34(6): p. 534-543.
7. Sun, Z. 외, 인간 제대혈 중간엽 줄기세포는 장내 미생물 조절을 통해 파킨슨병 마우스 모델의 운동 기능을 개선한다. 세포 및 발달 생물학의 최전선, 2022. 9: p. 808905.