생체 내 줄기 세포 모니터링 기술 개발

국내 연구팀이 효과적인 줄기 세포 치료를 위해 자기 공명 영상 기반 줄기 세포 생체 모니터링 시스템을 개발했다. 인간 줄기 세포 모니터링 전략은 향후 효과적인 줄기 세포 치료 전략 개발에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

줄기 세포는 현재와 과거에 주목을 받아 왔습니다.  출처 : AdobeStock
줄기 세포는 현재와 과거에 주목을 받아 왔습니다. 출처 : AdobeStock

한국 생명 공학 연구원 바이오 나노 연구 센터 임은경 박사는 연세대 학교 화학 생명 공학과 함승주 교수 팀과 공동으로 ‘바이오 센서와 바이오 일렉트로닉스’에 실렸다. 영상 의학과 유 유민 교수 팀 (통신).

생체 내 이식 된 줄기 세포 확인

줄기 세포는 분화하여 다양한 세포로자가 번식 할 수 있기 때문에 손상된 조직이나 장기를 재생하고 치료하는 줄기 세포 치료제에 대한 많은 연구가 있습니다. 줄기 세포 중 유도 만능 줄기 세포는 인체의 모든 장기로 분화 할 수있는 세포로 성인 인체의 체세포를 역 분화시켜 만들 수있다. 유도 만능 줄기 세포는 배아 줄기 세포와 비슷한 능력을 가지고 있지만 배아 세포를 파괴하면서 생성되는 배아 줄기 세포의 윤리적 문제를 유도하고 환자 체세포를 역 분화시켜 면역 거부 문제를 해결할 수있는 세포로 각광 받고있다. .

특정 인테그린을 표적으로하는 속이 빈 MnO 나노 입자 (MnOHo-Ab)를 사용하는 MR 이미지 기반 인간 줄기 세포 모니터링 시스템의 개략도.  MnOHo-Ab는 이식 후 모든 계통에서 분화 된 인간 줄기 세포를 표적으로하고 모니터링 할 수 있습니다.  출처 : 한국 생명 공학 연구원
특정 인테그린을 표적으로하는 속이 빈 MnO 나노 입자 (MnOHo-Ab)를 사용하는 MR 이미지 기반 인간 줄기 세포 모니터링 시스템의 개략도. MnOHo-Ab는 이식 후 모든 계통에서 분화 된 인간 줄기 세포를 표적으로하고 모니터링 할 수 있습니다. 출처 : 한국 생명 공학 연구원

유도 만능 줄기 세포에서 유래 된 성체 줄기 세포는 제한된 증식과 낮은 이동률로 특정 세포로의 분화를 유도하여 치료 효과를 향상시키는 것으로 연구되었습니다. 또한 유도 된 줄기 세포의 1 ~ 2 %만이 표적 조직에 도달하고 나머지는 소실되기 때문에 줄기 세포 분화 처리 효과를 검증 할 필요가 있었다.

생체 내 인간 줄기 세포 이식을 모니터링하기위한 MnOHo-Ab 생산 확인.  a) MnOHo-Ab 입자의 투과 전자 현미경 이미지.  b) MnOHo-Ab의 자화 정도 확인 c) MnOHo-Ab 농도에 따른 T1 / T2 강조 이미지 확인.  출처 : 한국 생명 공학 연구원
생체 내 인간 줄기 세포 이식을 모니터링하기위한 MnOHo-Ab 생산 확인. a) MnOHo-Ab 입자의 투과 전자 현미경 이미지. b) MnOHo-Ab의 자화 정도 확인 c) MnOHo-Ab 농도에 따른 T1 / T2 강조 이미지 확인. 출처 : 한국 생명 공학 연구원

연구팀은 특별한 망간 나노 입자를 개발하여 줄기 세포의 표적 모니터링이 가능한 ‘인테그린 β1 항체 (MnOHo-Ab)’제조에 적용했다. 또한 자기 공명 영상 장치를 이용하여 전임상 이식 된 인간 줄기 세포의 최소 침습적 모니터링 방법을 개발했습니다.

줄기 세포 계통에서 발현되는 인테그린 β1을 표적으로하는 마커로, 줄기 세포 분화 단계에 관계없이 표적 모니터링이 가능합니다.

연구팀은 정맥에 주입 된 ‘인테그린 β1- 망간 나노 입자 (MnOHo-Ab)’가 마우스 고환으로 전달되어 다양한 계통으로 분화 된 인간 유도 만능 줄기 세포 (hiPSC)를 모니터링 할 수 있음을 확인했다.

생체 내에서 인간 줄기 세포 이식을 모니터링하기위한 MnOHo-Ab의 이미징 시간 최적화.  a) MnOHo-Ab 및 MnOHo의 정맥 주사 후 다양한 시간 (주사 전 : 주사 전, 즉시 : 주사 직후 및 주사 후 1, 2 및 4 시간)에서의 생체 내 T1 가중치 MR 이미지;  빨간색 점선 내의 영역은 hiPSCs 유발 기형 종 영역입니다.  b) a)에서 MRI 이미지의 빨간색 점선 영역의 상대적 T1 신호 강도 (%) (신호 강도 (%) = ΔR / RNT, 여기서 ΔR = R-RNT);  빨간색과 파란색 막대는 각각 MnOHo-Ab 및 MnOHO를 나타냅니다.  출처 : 한국 생명 공학 연구원
생체 내에서 인간 줄기 세포 이식을 모니터링하기위한 MnOHo-Ab의 이미징 시간 최적화. a) MnOHo-Ab 및 MnOHo의 정맥 주사 후 다양한 시간 (주사 전 : 주사 전, 즉시 : 주사 직후 및 주사 후 1, 2 및 4 시간)에서의 생체 내 T1 가중치 MR 이미지; 빨간색 점선 내의 영역은 hiPSCs 유발 기형 종 영역입니다. b) a)에서 MRI 이미지의 빨간색 점선 영역의 상대적 T1 신호 강도 (%) (신호 강도 (%) = ΔR / RNT, 여기서 ΔR = R-RNT); 빨간색과 파란색 막대는 각각 MnOHo-Ab 및 MnOHO를 나타냅니다. 출처 : 한국 생명 공학 연구원

이번에 개발 된 생체 인식 모니터링 기술은 주입 된 인간 줄기 세포가 치료를 위해 장기간 표적 부위로 옮겨져 이식되었는지 여부를 보여준다.

전임상 수준에서 MnOHo-Ab의 인간 줄기 세포 이식 모니터링.  a) MnOHo-Ab를 사용하여 줄기 세포 이식을 모니터링하기 위해 일정한 MRI 기간으로 마우스에 MnOHo-Ab를 투여했습니다.  hiPSC를 마우스 고환에 이식 한 후 MRI 이미지를 매주 확인했습니다.  b) MnOHo-Ab (주 사당 2mg Mn)의 정맥 주사 후 생체 내 T1 강조 MRI 이미지 및 c) 상대적 T1 신호 강도 (신호 강도 (%) = ΔR / Rpre, 여기서 ΔR = R-Rpre) 빨간색 파선.  주황색 및 빨간색 막대는 각각 주입 전 및 주입 후 2 시간에서 T1 신호 강도를 나타냅니다.  출처 : 한국 생명 공학 연구원
전임상 수준에서 MnOHo-Ab의 인간 줄기 세포 이식 모니터링. a) MnOHo-Ab를 사용하여 줄기 세포 이식을 모니터링하기 위해 일정한 MRI 기간으로 마우스에 MnOHo-Ab를 투여했습니다. hiPSC를 마우스 고환에 이식 한 후 MRI 이미지를 매주 확인했습니다. b) MnOHo-Ab (주 사당 2mg Mn)의 정맥 주사 후 생체 내 T1 강조 MRI 이미지 및 c) 상대적 T1 신호 강도 (신호 강도 (%) = ΔR / Rpre, 여기서 ΔR = R-Rpre) 빨간색 파선. 주황색 및 빨간색 막대는 각각 주입 전 및 주입 후 2 시간에서 T1 신호 강도를 나타냅니다. 출처 : 한국 생명 공학 연구원

연구 책임자 임은경 연구원은 “줄기 세포를 이용한 재생 의학 분야에서 전임상 모델에서 줄기 세포의 표적 질환 부위로의 이식 및 이동을 시각적으로 확인할 수있는 것은 우수한 점이다. 자기 공명 영상 기술. ” 체내에 주입 된 줄기 세포가 표적 세포에 잘 전달되었는지, 그리고 줄기 세포 치료가 향후 진행되고 있는지 확인할 수있는 영상 플랫폼을 개발 한 것이다. “나는 말했다.


## 참조 ##

Copyright © Neighborhood Scientist 무단 전재 및 재배포 금지

.Source