Characterization and Immunomodulatory Function of Human Mesencymal Stem Cells

Abstract

"중간엽줄기세포는 처음에는 골수 내에만 존재하는 것으로 알려져 왔으나 최근 많은 연구와 실험을 통해 그 외 다양한 성체조직에서도 분리배양이 가능하게 되었다. 중간엽줄기세포는 연골세포, 지방세포, 골세포, 신경세포 등 다양한 조직으로 분화할 수 있는 능력 외에도 면역조절 기능이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 골수, 지방조직, 제대혈, 탯줄의 Wharton's jelly에서 유래된 중간엽줄기세포의 특성 및 면역조절능력을 비교하였고, 면역조절에 관여하는 인자의 기작을 확인하여 향후 면역질환의 치료에 있어서의 임상적 유용성을 가늠할 수 있는 기초 자료를 확보하고자 하였다.

골수, 지방조직, 제대혈, 탯줄의 Wharton's jelly에서 모두 성공적으로 중간엽줄기세포의 배양이 가능하였고, 중간엽줄기세포의 조건인 세포모양, 분화능력, 세포표현형을 모두 만족하였다. 중간엽줄기세포가 분비하는 사이토카인, 케모카인, 성장인자를 분석한 결과, 전체적으로 비슷하였으나, IL-12(p40), CCL5, CXCL8 PDGF-AA, VEGF의 분비가 다르게 나타났다. 중간엽줄기세포 자체는 면역반응을 유도하지 않았으며, 동종 말초혈액단핵구나 PHA를 이용한 면역세포 자극시 중간엽줄기세포의 양이 많을수록 면역억제반응이 강하게 나타났고, 면역 반응시 배양 배지내의 IFN-γ와 TNF-α의 양도 시간에 따라 중간엽줄기세포가 없는 대조군에 비해 증가폭이 감소하였다. 또한 transwell system을 이용하여 soluble factor가 면역억제에 주요하게 관여한다는 사실을 알 수 있었다. 중간엽줄기세포에서 IFN-γ에 의해 발현되는 IDO(indoleamine 2,3-dioxygenase)는 T 세포 증식에 필수적인 tryptophan을 분해하여 면역 억제를 유도한다. 면역세포 증식 실험시 anti-IFN-γ를 처리하거나, tryptophan을 첨가하여 면역세포의 증식이 회복되는 결과를 통해서 중간엽줄기세포의 T 세포 증식억제에 IFN-γ와 IDO가 관여한다는 사실을 증명하였다. 또한 중간엽줄기세포에 IFN-γ를 처리하였을 때 세포내 신호전달물질을 확인한 결과 STAT1과 IRF-1이 IDO 발현과 밀접한 관계가 있었다. 중간엽줄기세포에서 IDO 발현을 위한 IFN-γ의 농도와 IDO 발현 시간 및 발현 유지 시간 등을 mRNA와 단백질 분석을 통해 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 IFN-γ 1 IU/ml를 24시간 동안 처리한 중간엽줄기세포와 처리하지 않은 세포를 이용하여 면역반응을 살펴본 결과, IFN-γ를 처리한 중간엽줄기세포의 면역세포 증식억제 효과가 더 강하게 나타났다.

네 가지 조직 유래 중간엽줄기세포 모두 효과적으로 면역세포의 증식을 억제하였으며, IDO의 발현 증가가 면역억제 기전에 공통적으로 관여하는 것을 확인하였다. 향후 골수 채취에 비해 덜 침습적인 지방조직이나 비침습적인 방법으로 수득한 제대혈 또는 탯줄의 중간엽줄기세포를 면역질환 치료에 이용할 수 있을 것으로 기대된다."