배경: 세포 치료는 혈관신생을 촉진하는 유망한 접근으로 부상했으나, 그 효과는 대부분 모세혈관 수준에 제한된다. 더 크거나 더 안정적인 혈관을 생성하기 위해서는 평활근세포(SMCs) 또는 주위세포(pericytes)와 같은 벽세포(mural cells)의 층적 형성이 필요하다. 최근 SMC를 생성하기 위한 직접 재프로그래밍(direct reprogramming) 접근이 개발되었다. 그러나 이러한 방식으로 재프로그래밍된 SMC는 원래의 SMC 표현형인 수축성(contractile) SMC의 진정한 특성을 결여하므로, 생체 내에서의 치료 가능성과 혈관 형성 잠재성은 탐구되지 않았다. 따라서 본 연구는 사람 피부 진피 섬유아세포(human dermal fibroblasts)를 수축성 SMC(rSMCs)로 직접 재프로그래밍하고, 생체 내에서 벽세포로서의 역할과 허혈성 질환에서의 치료 효과를 규명하고자 하였다. 방법: 정해진 배양 조건 하에서 레티노산(retinoic acid) 처리를 통해 사람 진피 섬유아세포를 rSMCs로 직접 재프로그래밍하였다. 정량적 역전사 중합효소 연쇄반응(quantitative reverse-transcriptase polymerase chain reaction), 유세포분석(flow cytometry), 면역염색(immunostaining)을 통해 수축성 SMC로서의 표현형을 특성화하였다. 이어서 혈관수축제인 카르바콜(carbachol)을 사용하여 수축성을 평가하고, 투과전자현미경(transmission electron microscope) 및 벌크(bulk) RNA 시퀀싱을 통해 추가로 검토하였다. 다음으로, 레이저 도플러 관류 영상(laser Doppler perfusion imaging)과 조직학적 분석을 이용한 마우스 하지부 허혈 모델에서 rSMCs의 이식이 혈류를 개선하고 벽세포로서의 혈관 형성을 유도하는지 평가하였다. 또한 이들의 분비(패러크린) 효과(paracrine effects)도 규명하였다. 결과: 레티노산은 사람 진피 섬유아세포를 SMC로 효율적으로 재프로그래밍하였다. 이러한 rSMCs는 mRNA, 단백질 및 세포 수준에서 수축성 SMC의 특성을 보였다. 허혈성 마우스 하지에 rSMCs를 이식하면 혈류 회복과 혈관 수복이 향상되었고, 사지 보존(limb salvage)도 개선되었다. 조직학적 관찰에서는 혈관 밀도가 증가했으며, 이식된 rSMCs가 주위세포(pericytes)와 혈관 SMC로서 혈관벽에 통합되어 더 안정적이고 더 큰 미세혈관 형성에 기여함을 확인하였다. 정량적 역전사 중합효소 연쇄반응 분석 결과, 이식된 rSMCs는 허혈성 사지에서 혈관신생(angiogenic), 동맥형성(arteriogenic), 혈관 안정화(vessel-stabilizing) 및 조직 재생(tissue regenerative) 효과를 포함하는 다면적(pleiotropic) 작용을 나타냈다. 결론: 정해진 배양 조건 하에서의 레티노산은 사람 섬유아세포를 수축성이고 기능적인 SMC로 효율적으로 재프로그래밍하였다. rSMCs는 혈관 수복에 효과적이며, 벽세포 및 다양한 패러크린 효과를 통해 혈관신생에 기여하는 것으로 나타났다. 이러한 사람 rSMCs는 세포 기반 치료 및 연구를 위한 새로운 공급원으로 활용될 수 있다.

배경: 말초동맥질환(PAD)은 진행된 경우 절단으로 이어질 수 있으며, 따라서 사람 유도만능줄기세포(hiPSC)를 이용한 세포치료는 유망한 치료 옵션이다. hiPSC로부터 유도된 내피세포(hiPSC-ECs)는 실험적 허혈성 심혈관질환의 치료에서 유리한 효과를 보였다. 면역학적 반응을 피하기 위해 PAD 환자에 대한 자가(autologous) 접근이 바람직하다. 그러나 PAD 환자에서 유래한 hiPSC 및 hiPSC-ECs가 건강한 지원자에서 유래한 것과 유사한 특성과 효능을 보이는지 여부는 아직 알려져 있지 않다. 따라서, 비(非)PAD 공여자와 PAD 환자 사이에 hiPSC 및 hiPSC-ECs의 특성과 효능에 유의한 차이가 있는지 탐색하였다. 방법 및 결과: 우리는 7명의 비-PAD 공여자와 8명의 PAD 환자의 혈액으로부터 hiPSC를 성공적으로 생성하였다. qRT-PCR, 유세포분석 및 면역염색으로 확인한 바에 따르면, 비-PAD 및 PAD 유래 hiPSC 모두 만능성(pluripotency) 표지자의 발현 수준이 유사하였다. 모든 hiPSC는(군에 무관하게) 종양성기형종(teratoma)을 형성하였고 정상 핵형을 보였다. RNA-seq 분석에서는 군 간 유사한 유전자 발현 프로파일이 확인되었다. 이어서 임상적으로 적합한 방식으로 hiPSC를 내피세포(EC)로 분화시켰다. 비-PAD 및 PAD 공여자에서 유래한 hiPSC-ECs는 유전자(qRT-PCR)와 단백질 수준(면역염색 및 유세포분석) 모두에서 내피세포 표지자의 발현 수준이 유사하였다. RNA-seq 분석에서는 군 간 유전자 발현 프로파일의 전반적인 차이가 유의하지 않았다. 시험관 내 질소산화물(nitric oxide) 분석 및 관상(tubular) 구조 형성 분석에서, 두 군의 hiPSC-ECs는 유사한 내피세포 특성과 기능을 보였다. 하지 허혈 유도 후 하지 근육에 주입했을 때, 두 군 모두 유사한 관류 회복(perfusion recovery), 사지 보존(limb salvage), 그리고 혈관 형성 능력을 나타냈다. 두 군 모두에서 이식된 hiPSC-ECs 역시 유사한 혈관형성(angiogenic) 및 혈관형성 능력을 보였다. 결론: 본 연구는 비-PAD 공여자와 PAD 환자에서 유래한 hiPSC 및 hiPSC-ECs 간에 분자 및 세포생물학적 특성, 치료 효과, 그리고 혈관형성 능력 측면에서 유의한 차이가 없음을 보여주었다. 본 연구는 PAD 환자에서 유래한 hiPSC 및 hiPSC-ECs가 자가 세포치료를 위한 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있음을 시사한다.

배경: 심근세포(CM) 증식은 출생 후 감소하지만, 그 기저 기전은 충분히 규명되어 있지 않다. 염색체 상자 7(Chromobox 7, CBX7)은 세포주기를 조절하나, CM 증식에서의 역할은 알려져 있지 않다. 방법: qRT-PCR, western blotting, 면역조직화학을 통해 마우스 심장에서 CBX7의 발현을 프로파일링하였다. 또한 상시적 및 유도성 조건부 절단 마우스를 이용하여 CBX7을 발현 저하시켰다(Tnnt2-cre;Cbx7 fl/+ 및 Myh6-MCM;Cbx7 fl/fl). 이후 면역염색으로 CM 증식을 측정하였다. CBX7이 심장 재생에 미치는 역할을 확인하기 위해 신생아 심장 심첨 절제(neonatal cardiac apical resection) 및 성체 심근경색(MI) 모델을 사용하였다. 공동면역침강(co-immunoprecipitation), 질량분석(mass spectrometry) 및 기타 분자 기법을 통해 CBX7이 CM 증식을 억제하는 기전을 규명하였다. 결과: Cbx7의 mRNA 발현은 주산기(perinatal stage)에서 증가하였고 출생 후 심장에서도 지속되었다. Cbx7의 반결손(haplodeficiency)(Tnnt2-Cre;Cbx7 fl/+ )은 생체 내에서 신생아 CM의 증식을 촉진하여, 심근 벽 두께(myocardial wall thickness)를 증가시켰다. P0에서 CM에서의 Cbx7 유전적 결실(Cbx7 iCKO, Myh6-MCM;Cbx7 fl/fl)은 CM의 증식 증가를 초래하였다(기존대조군(vehicle), Ki67 양성 CM의 비율 9.5 vs. 타목시펜(tamoxifen), 18.3, P < 0.01). P7에 심장 심첨 절제 수술을 시행한 후, Cbx7 iCKO 마우스는 대조군에 비해 더 나은 심장 기능(LVEF 비율: vehicle 44.1 vs. tamoxifen 54.7, P < 0.05)과 P28에서의 더 적은 섬유화( fibrosis )를 보였다. MI 수술 후에는(5개월령 성체) Cbx7 iCKO 마우스가 대조군에 비해 1개월 후 더 나은 심장 기능(LVEF 비율: vehicle 41.4 vs. tamoxifen 51.5, P < 0.05)과 더 적은 섬유화를 보였다. 기전적으로 CBX7은 TARDBP와 상호작용하였고, TARDBP 의존적인 방식으로 세포주기 정지 유도자인 RBM38(RBM38)을 양성 조절하였다. Rbm38는 마우스 심장에서 주산기 동안 상향 조절되었으며, Rbm38의 과발현은 신생아 CM의 증식을 감소시켰다. 결론: CBX7의 발현은 주산기 동안 증가하며, TARDBP/Rbm38 경로를 조절함으로써 CM의 증식을 억제한다. Cbx7의 유전적 결실은 신생아 및 성체 심장의 재생을 촉진하였다. 이는 CM 증식 조절 및 심장 재생에서 CBX7의 역할을 규명한 첫 연구이다.

배경: 세포 치료는 혈관신생을 촉진하는 유망한 접근으로 부상했으나, 그 효과는 대부분 모세혈관 수준에 제한된다. 더 크거나 더 안정적인 혈관을 생성하기 위해서는 평활근세포(SMCs) 또는 주위세포(pericytes)와 같은 벽세포(mural cells)의 층적 형성이 필요하다. 최근 SMC를 생성하기 위한 직접 재프로그래밍(direct reprogramming) 접근이 개발되었다. 그러나 이러한 방식으로 재프로그래밍된 SMC는 원래의 SMC 표현형인 수축성(contractile) SMC의 진정한 특성을 결여하므로, 생체 내에서의 치료 가능성과 혈관 형성 잠재성은 탐구되지 않았다. 따라서 본 연구는 사람 피부 진피 섬유아세포(human dermal fibroblasts)를 수축성 SMC(rSMCs)로 직접 재프로그래밍하고, 생체 내에서 벽세포로서의 역할과 허혈성 질환에서의 치료 효과를 규명하고자 하였다. 방법: 정해진 배양 조건 하에서 레티노산(retinoic acid) 처리를 통해 사람 진피 섬유아세포를 rSMCs로 직접 재프로그래밍하였다. 정량적 역전사 중합효소 연쇄반응(quantitative reverse-transcriptase polymerase chain reaction), 유세포분석(flow cytometry), 면역염색(immunostaining)을 통해 수축성 SMC로서의 표현형을 특성화하였다. 이어서 혈관수축제인 카르바콜(carbachol)을 사용하여 수축성을 평가하고, 투과전자현미경(transmission electron microscope) 및 벌크(bulk) RNA 시퀀싱을 통해 추가로 검토하였다. 다음으로, 레이저 도플러 관류 영상(laser Doppler perfusion imaging)과 조직학적 분석을 이용한 마우스 하지부 허혈 모델에서 rSMCs의 이식이 혈류를 개선하고 벽세포로서의 혈관 형성을 유도하는지 평가하였다. 또한 이들의 분비(패러크린) 효과(paracrine effects)도 규명하였다. 결과: 레티노산은 사람 진피 섬유아세포를 SMC로 효율적으로 재프로그래밍하였다. 이러한 rSMCs는 mRNA, 단백질 및 세포 수준에서 수축성 SMC의 특성을 보였다. 허혈성 마우스 하지에 rSMCs를 이식하면 혈류 회복과 혈관 수복이 향상되었고, 사지 보존(limb salvage)도 개선되었다. 조직학적 관찰에서는 혈관 밀도가 증가했으며, 이식된 rSMCs가 주위세포(pericytes)와 혈관 SMC로서 혈관벽에 통합되어 더 안정적이고 더 큰 미세혈관 형성에 기여함을 확인하였다. 정량적 역전사 중합효소 연쇄반응 분석 결과, 이식된 rSMCs는 허혈성 사지에서 혈관신생(angiogenic), 동맥형성(arteriogenic), 혈관 안정화(vessel-stabilizing) 및 조직 재생(tissue regenerative) 효과를 포함하는 다면적(pleiotropic) 작용을 나타냈다. 결론: 정해진 배양 조건 하에서의 레티노산은 사람 섬유아세포를 수축성이고 기능적인 SMC로 효율적으로 재프로그래밍하였다. rSMCs는 혈관 수복에 효과적이며, 벽세포 및 다양한 패러크린 효과를 통해 혈관신생에 기여하는 것으로 나타났다. 이러한 사람 rSMCs는 세포 기반 치료 및 연구를 위한 새로운 공급원으로 활용될 수 있다.

배경: 말초동맥질환(PAD)은 진행된 경우 절단으로 이어질 수 있으며, 따라서 사람 유도만능줄기세포(hiPSC)를 이용한 세포치료는 유망한 치료 옵션이다. hiPSC로부터 유도된 내피세포(hiPSC-ECs)는 실험적 허혈성 심혈관질환의 치료에서 유리한 효과를 보였다. 면역학적 반응을 피하기 위해 PAD 환자에 대한 자가(autologous) 접근이 바람직하다. 그러나 PAD 환자에서 유래한 hiPSC 및 hiPSC-ECs가 건강한 지원자에서 유래한 것과 유사한 특성과 효능을 보이는지 여부는 아직 알려져 있지 않다. 따라서, 비(非)PAD 공여자와 PAD 환자 사이에 hiPSC 및 hiPSC-ECs의 특성과 효능에 유의한 차이가 있는지 탐색하였다. 방법 및 결과: 우리는 7명의 비-PAD 공여자와 8명의 PAD 환자의 혈액으로부터 hiPSC를 성공적으로 생성하였다. qRT-PCR, 유세포분석 및 면역염색으로 확인한 바에 따르면, 비-PAD 및 PAD 유래 hiPSC 모두 만능성(pluripotency) 표지자의 발현 수준이 유사하였다. 모든 hiPSC는(군에 무관하게) 종양성기형종(teratoma)을 형성하였고 정상 핵형을 보였다. RNA-seq 분석에서는 군 간 유사한 유전자 발현 프로파일이 확인되었다. 이어서 임상적으로 적합한 방식으로 hiPSC를 내피세포(EC)로 분화시켰다. 비-PAD 및 PAD 공여자에서 유래한 hiPSC-ECs는 유전자(qRT-PCR)와 단백질 수준(면역염색 및 유세포분석) 모두에서 내피세포 표지자의 발현 수준이 유사하였다. RNA-seq 분석에서는 군 간 유전자 발현 프로파일의 전반적인 차이가 유의하지 않았다. 시험관 내 질소산화물(nitric oxide) 분석 및 관상(tubular) 구조 형성 분석에서, 두 군의 hiPSC-ECs는 유사한 내피세포 특성과 기능을 보였다. 하지 허혈 유도 후 하지 근육에 주입했을 때, 두 군 모두 유사한 관류 회복(perfusion recovery), 사지 보존(limb salvage), 그리고 혈관 형성 능력을 나타냈다. 두 군 모두에서 이식된 hiPSC-ECs 역시 유사한 혈관형성(angiogenic) 및 혈관형성 능력을 보였다. 결론: 본 연구는 비-PAD 공여자와 PAD 환자에서 유래한 hiPSC 및 hiPSC-ECs 간에 분자 및 세포생물학적 특성, 치료 효과, 그리고 혈관형성 능력 측면에서 유의한 차이가 없음을 보여주었다. 본 연구는 PAD 환자에서 유래한 hiPSC 및 hiPSC-ECs가 자가 세포치료를 위한 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있음을 시사한다.

배경: 심근세포(CM) 증식은 출생 후 감소하지만, 그 기저 기전은 충분히 규명되어 있지 않다. 염색체 상자 7(Chromobox 7, CBX7)은 세포주기를 조절하나, CM 증식에서의 역할은 알려져 있지 않다. 방법: qRT-PCR, western blotting, 면역조직화학을 통해 마우스 심장에서 CBX7의 발현을 프로파일링하였다. 또한 상시적 및 유도성 조건부 절단 마우스를 이용하여 CBX7을 발현 저하시켰다(Tnnt2-cre;Cbx7 fl/+ 및 Myh6-MCM;Cbx7 fl/fl). 이후 면역염색으로 CM 증식을 측정하였다. CBX7이 심장 재생에 미치는 역할을 확인하기 위해 신생아 심장 심첨 절제(neonatal cardiac apical resection) 및 성체 심근경색(MI) 모델을 사용하였다. 공동면역침강(co-immunoprecipitation), 질량분석(mass spectrometry) 및 기타 분자 기법을 통해 CBX7이 CM 증식을 억제하는 기전을 규명하였다. 결과: Cbx7의 mRNA 발현은 주산기(perinatal stage)에서 증가하였고 출생 후 심장에서도 지속되었다. Cbx7의 반결손(haplodeficiency)(Tnnt2-Cre;Cbx7 fl/+ )은 생체 내에서 신생아 CM의 증식을 촉진하여, 심근 벽 두께(myocardial wall thickness)를 증가시켰다. P0에서 CM에서의 Cbx7 유전적 결실(Cbx7 iCKO, Myh6-MCM;Cbx7 fl/fl)은 CM의 증식 증가를 초래하였다(기존대조군(vehicle), Ki67 양성 CM의 비율 9.5 vs. 타목시펜(tamoxifen), 18.3, P < 0.01). P7에 심장 심첨 절제 수술을 시행한 후, Cbx7 iCKO 마우스는 대조군에 비해 더 나은 심장 기능(LVEF 비율: vehicle 44.1 vs. tamoxifen 54.7, P < 0.05)과 P28에서의 더 적은 섬유화( fibrosis )를 보였다. MI 수술 후에는(5개월령 성체) Cbx7 iCKO 마우스가 대조군에 비해 1개월 후 더 나은 심장 기능(LVEF 비율: vehicle 41.4 vs. tamoxifen 51.5, P < 0.05)과 더 적은 섬유화를 보였다. 기전적으로 CBX7은 TARDBP와 상호작용하였고, TARDBP 의존적인 방식으로 세포주기 정지 유도자인 RBM38(RBM38)을 양성 조절하였다. Rbm38는 마우스 심장에서 주산기 동안 상향 조절되었으며, Rbm38의 과발현은 신생아 CM의 증식을 감소시켰다. 결론: CBX7의 발현은 주산기 동안 증가하며, TARDBP/Rbm38 경로를 조절함으로써 CM의 증식을 억제한다. Cbx7의 유전적 결실은 신생아 및 성체 심장의 재생을 촉진하였다. 이는 CM 증식 조절 및 심장 재생에서 CBX7의 역할을 규명한 첫 연구이다.

배경: 출생 직후, 심근세포는 세포주기에서 벗어나 증식을 중단한다. 현재, 이러한 증식 능력 상실을 조절하는 기전은 충분히 이해되지 않았다. 폴리콤(polycomb) 군집(PcG) 단백질인 CBX7(chromobox 7)은 세포주기를 조절하지만, 심근세포 증식에서의 역할은 알려져 있지 않다. 방법: 각각). 우리는 Ki67, phospho-histone 3, cyclin B1과 같은 증식 표지자의 면역염색을 통해 심근세포 증식을 측정하였다. 심장 재생에서 CBX7의 역할을 규명하기 위해 신생아 심장 첨단 절제(neonatal cardiac apical resection) 및 성인 심근경색 모델을 사용하였다. 공동면역침강(coimmunoprecipitation), 질량분석(mass spectrometry), 기타 분자 기법을 통해 CBX7이 심근세포 증식을 억제하는 기전을 조사하였다. 결과: 신생아 및 성인에서 손상된 심장의 재생을 촉진하였다. 기전적으로, CBX7은 TARDBP(TAR DNA-binding protein 43)와 상호작용하였고, TARDBP-의존적인 방식으로 그 하위 표적(target)인 RBM38(RNA Binding Motif Protein 38)의 발현을 양성 조절하였다. RBM38의 과발현은 CBX7이 결핍된 신생아 심근세포의 증식을 억제하였다. 결론: 본 연구 결과는 CBX7이 출생 후 기간(postnatal period) 동안 하위 표적 TARDBP 및 RBM38을 조절함으로써 심근세포의 세포주기 이탈(cell cycle exit)을 유도한다는 것을 보여준다. 이는 심근세포 증식 조절에서 CBX7의 역할을 입증한 최초의 연구이며, CBX7은 심장 재생을 위한 중요한 표적이 될 수 있다.

근거: ETV2를 이용한 섬유아세포의 내피세포로의 직접 재프로그래밍(direct reprogramming, rECs 전환)은 혈관 재생에 대한 가능성을 보여준다. 그러나 현재의 통합형 바이러스 벡터를 사용하는 접근법은 임상 적용 전환에 장애가 있으며, 장기 세포 생존이 불량하여 치료 효능이 제한된다. 목적: 비통합성 아데노바이러스 ETV2(Ad-ETV2)를 사용하여 rEC를 생성하는 임상 호환적 방법을 개발하고, 펩타이드-아마피일(peptide amphiphile, PA) 나노매트릭스 캡슐화를 통해 이식편 정착과 치료 효능을 향상시키고자 한다. 방법 및 결과: 사람 피부 유래 섬유아세포를 Ad-ETV2로 재프로그래밍하고 유세포분석, RNA 시퀀싱 및 기능적 분석으로 특성화하였다. 치료 효능은 12개월 동안 PA-RGDS 캡슐화 유무에 따른 마우스 하지 허혈 모델에서 평가하였다. Ad-ETV2는 6일 이내에 강력한 내피 유전자 발현(CDH5, KDR, PECAM1)을 유도했으며, 재프로그래밍 효율은 40–50%였다. KDR+ Ad-rEC는 Ac-LDL 섭취, 튜브 형성, 그리고 HUVEC에 비해 200배 더 높은 탁월한 proangiogenic 인자 분비를 포함하는 기능적 내피 세포 특성을 보였다. RNA 시퀀싱 결과, 섬유아세포 유전자 억제와 내피/혈관생성 유전자 활성화가 동반되는 빠른 전사 재프로그래밍이 확인되었다. 하지 허혈에서 Ad-rEC는 대조군 대비 혈류 회복과 모세혈관 밀도를 유의하게 향상시켰다. 장기 분석에서는 세포 이식의 지속적 혈관 기여가 세 가지 기전(직접 편입, 혈관주위 지지, 혈관 유도)을 통해 12개월 동안 유지되는 것으로 나타났으며, 이는 재프로그래밍된 세포에 대한 보고된 추적 관찰 중 최장 기간이었다. PA-RGDS 캡슐화는 세포 잔존(retention)을 현저히 개선하였다. 3개월까지 75%의 세포가 소실되었으나, 이후에는 잔존율이 안정화되어 12개월까지 추가 소실은 최소 수준이었다. 결론: 아데노바이러스 ETV2 전달은 유전체 통합 없이 임상 호환적 rEC의 효율적 생성을 가능하게 한다. 이러한 세포는 다중 혈관 재생 기전을 통해 강력하고 지속적인 치료 효능을 보인다. PA-RGDS 캡슐화는 장기 이식편 정착을 유의하게 향상시켜, 허혈성 심혈관 질환 치료를 위한 유망한 플랫폼으로서 이 결합 접근법을 확립한다.

CX3CR1+ 세포는 발생 중인 심장에서 조직 대식세포를 생성하며, 성체 심장에서 허혈성 손상에 반응하여 심장보호적 역할을 수행한다. 그러나 심장발생(cardiogenesis) 동안 CX3CR1+ 세포의 기원과 운명(fate)은 아직 불명확하다. 본 연구에서는 CX3CR1+ 세포와 그 자손(이하 Cx3cr1 계통 세포, Cx3cr1 lineage cells)에 대한 유전적 계통추적을 마우스에서 수행하였고, 이들이 배아 발생 E6.5일에 epiblast 세포의 한 부분집합에서 기원하여 E7.0일에 parietal endoderm 세포에 기여함을 입증하였다. 발생의 E8.0-9.5일 시기에 Cx3cr1 계통 세포는 새로이 분화(de novo differentiation)하는 방식과 각각 기존의 심근세포 또는 내피세포와 융합(fusion)하는 방식을 통해 심근세포와 내피세포를 생성하였다. Cx3cr1 계통 세포는 성체 심장에서 지속되었으며, 심근세포의 약 13%와 내피세포의 약 31%를 구성하였다. 또한 CX3CR1+ 세포는 마우스 배아줄기세포로부터 분화하여 시험관 내(in vitro), 조직외(ex vivo), 그리고 생체 내(in vivo)에서 심근세포, 내피세포 및 대식세포를 생성하였다. 단일세포 RNA 서열분석(single-cell RNA sequencing) 결과, Cx3cr1+ 세포는 배아줄기세포에서 중배엽(mesoderm)으로 전이하는 중간 단계의 세포 집단을 나타냄이 확인되었다. 종합하면, 배아기 CX3CR1+ 세포는 epiblast 유래의 다능성 전구세포 집단을 이루며, 대식세포의 형성뿐만 아니라 심근세포와 내피세포의 형성에도 기여한다.

서론: 심혈관질환(CVD)의 가장 흔한 원인은 죽상동맥경화증(atherosclerosis)이다. 죽상동맥경화증의 진행은 내피세포 기능장애, 평활근세포 증식의 증대, 그리고 진행성 동맥 협착을 유발하는 플라크의 형성으로 특징지어진다. 금속 베어 스텐트(BMS)는 협착을 억제하기 위해 개발되었으나, 시술 후 재협착이 관찰되었다. 약물방출 스텐트(DES)는 평활근세포 증식을 억제하기 위해 항증식성 약물을 방출함으로써 이를 완화하고자 개발되었다. 그러나 이러한 약물은 내피 성장도 함께 억제한다. 이를 해결하기 위해, 우리는 질산화질소(NO) 방출 펩타이드 앰피필(peptide amphiphile, PA)과 에베로리무스(everolimus)가 캡슐화된 리포좀을 포함하는 이중 작용 나노매트릭스(nanomatrix) 코팅 스텐트를 개발하고 평가하여, 내피세포 증식을 개선하고 평활근세포의 증식 및 염증을 억제하고자 한다. 재료 및 방법: 나노매트릭스 코팅은 고체상 펩타이드 합성(solid phase peptide synthesis)을 통해 생성된 PA로 구성되며, 여기에는 질산화질소 공여체와 세포 부착 리간드가 포함된다. 에베로리무스가 캡슐화된 리포좀은 DPPC, DOTAP, DSPE-PEG, 콜레스테롤을 이용해 박막 재수화(thin film rehydration) 방식으로 제조한 후 에베로리무스로 캡슐화하였다. 리포좀의 안정성 평가를 위해 TEM을 수행하였다. 방출 동역학은 방출된 에베로리무스를 포함한 시료의 UV-vis 분석을 통해 평가하였다. 나노매트릭스 코팅의 이중 효과를 대사 측면에서 평가하기 위해, NO와 에베로리무스를 사용하여 내피세포 및 평활근세포를 처리하였고, MTT assay를 수행하였다. 결과 및 고찰: TEM 결과, 리포좀은 시간이 경과해도 안정성을 유지하는 것으로 나타났다. 30일째에 에베로리무스의 60%가 방출된 것으로 확인되었다. MTT assay에서는 NO와 에베로리무스의 병용이 에베로리무스 단독에 비해 내피세포의 대사 활성은 증가시키고 평활근세포의 활성은 유지하거나 감소시키는 것으로 나타났다. 결론: 에베로리무스가 캡슐화된 리포좀은 에베로리무스 전달의 효과적인 방법으로서 잠재력이 있다. NO와 에베로리무스는 내피 기능을 개선하고 평활근세포를 억제하는 데 있어 상승적(synergistic) 효과를 가진다.