목적: Sertoli 세포(SCs)는 고환의 정세관을 구성하는 체세포로서 생식세포의 발달과 성숙을 지지한다. 또한 SCs는 혈액-고환 장벽의 형성과 여러 면역조절 인자의 분비를 통해 남성 생식세포를 면역 매개 파괴로부터 보호하는 또 다른 역할을 수행한다. 이러한 특성에 근거하여 SCs는 면역 조절자로서 공이식된 세포를 보호하기 위해 관용 유도 환경을 조성할 수 있다고 제안되어 왔다. 성숙한 SCs는 정지 상태의 체세포이며 시험관 내에서 증식 활성이 낮기 때문에, 임상 적용에 필요한 수의 사람 세포를 확보하는 것이 어렵다. 재료 및 방법: 우리는 사람 배아줄기세포(hESCs)로부터 SCs를 대량 생산하기 위한 프로토콜을 확립하였고, 그 기능적 특성을 시험관 내에서 분석했으며, 사람 인슐린 분비 세포와의 공이식을 수행한 당뇨 유도 마우스에서 그 이후에도 평가하였다. 결과: hESC-SCs는 단계적 분화 프로토콜을 통해 성공적으로 생산되었다. 또한 세포치료에 활용 가능한 hESC-SCs의 수를 확보하기 위한 대량 배양 방법을 확립하였다. 시험관 내 유도에서 얻은 hESC-SCs는 GATA4, SOX9, CLDN11, AR과 같은 SCs의 표지 유전자를 매우 높게 발현하였고, 사람 골수-유래 중간엽줄기세포와 유사한 면역조절 활성을 보였다. EndoC-βH1 세포(인슐린 분비 세포) 및 hESC-SCs와 함께 피하 공이식된 당뇨 유도 마우스에서는, EndoC-βH1 세포만 이식된 경우보다 6개월 동안 더 낮은 혈당 수준이 유지되었다. 결론: 우리는 hESC-SCs가 향후 사람 질환을 치료하기 위한 세포치료 확보에 유용한 도구가 될 수 있다고 생각한다.

목적: 현재 노화 과정에서 난소 기능을 보존하기 위한 승인된 줄기세포 기반 치료는 없다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 인간 배아줄기세포 유래 중간엽 전구세포(hESC-MPCs)에 대한 장기 치료법을 개발하였다. 본 연구에서는 해당 세포가 난소 노화를 저항하는 능력을 유지하여 생식기 노화의 지연을 유발할 수 있는지 여부를 조사하였다. 재료 및 방법: 자연 노화를 겪는 중년 여성 모델에서, hESC-MPCs가 생식 능력(가임력)과 난소 예비력(reservoir)의 장기 유지를 촉진하는지, 그리고 이식이 난소 기능을 어떻게 조절하는지 분석하였다. 결과: 연속적으로 여러 차례 hESC-MPCs를 도입한 폐경 전(perimenopausal) 마우스에서, 연령이 일치한 대조군에 비해 원시 난포(primordial follicles)의 수와 규칙적인 발정 주기를 보이는 마우스의 수가 증가하였다. hESC-MPCs 군의 에스트라디올 농도는 젊은 군 및 성인 군과 유사한 수준으로 회복되었다. 배아 발달 및 생출생(live birth)률은 대조군에 비해 hESC-MPC군에서 더 높았으며, 이는 hESC-MPCs가 난소 노화를 지연시킴을 시사한다. 또한 난소에 대한 직접적인 영향 외에도, hESC-MPCs의 반복 치료는 골수에서 생성되는 골수유래 억제세포(myeloid-derived suppressor cells; MDSCs)를 억제함으로써 염증 및 섬유화 관련 유전자의 발현을 하향 조절하여 난소 섬유화를 감소시켰다. 결론: hESC-MPCs의 반복 도입은 여성의 생식기 노화를 예방하는 데 유용한 접근이 될 수 있으며, 이들 세포는 폐경 전 여성에서 난소 노화를 지연시키고 가임력(fecundity)을 유지하기 위한 세포치료의 유망한 공급원이다.

배경: 과립막 세포는 난포형성에서 중요한 역할을 하나, 과립막 세포의 RNA 전사체가 배아의 질을 평가하는 데 있어 어떠한 역할을 하는지는 아직 불명확하다. 따라서 본 연구의 목적은 과립막 세포의 RNA 전사체를 사용하여 배아의 발생 발달 능력의 가능성을 평가할 수 있는지를 조사하는 것이다. 방법: 본 전향적 코호트 연구에서는 과립막 세포의 RNA 시퀀싱을 통해 배아 발생 발달 능력의 가능성을 산출하고자 하였다. 과립막 세포는 체외수정 및 배아이식 치료를 받는 여성에서 양질의 배아군 48개 샘플과 저질의 배아군 79개 샘플에서 수집하였다. 각 군에서 3개 샘플을 RNA 시퀀싱에 사용하였다. 결과: 배아의 높은 발달 적격성과 관련된 226개의 차등 발현 유전자(DEGs)가 확인되었다. 유전자 온톨로지( Gene Ontology ) 농축 분석 결과, 이들 DEGs는 주로 생물학적 과정, 분자 기능 및 세포 성분에 관여하는 것으로 나타났다. 또한 경로 분석에서는 이들 DEGs가 13개의 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes 경로에 풍부하게 포함되는 것으로 확인되었다. 역전사 정량 중합효소연쇄반응(RT-qPCR)으로 13개 선택 유전자의 차등 발현을 검증하였다. 그중 10개 유전자는 양질의 배아군에 비해 저질의 배아군에서 다르게 발현되었으며, 여기에는 CSF1R, CTSH, SERPINA1, CYP27A1, ITGB2, IL1β, TNF, TAB1, BCL2A1 및 CCL4가 포함되었다. 결론: RNA 시퀀싱 데이터는 배아의 발생 발달 능력을 식별하기 위한 비침습적 바이오마커로서 과립막 발현 유전자의 유용성을 지지하거나 반박하는 근거를 제공한다.

인간 만능줄기세포(human pluripotent stem cells, hPSCs)로부터 유래한 시험관 내 오가노이드는, 대응하는 장기와의 구조적·생리적 유사성에 기초하여 인간 발달의 기저 기전과 질병을 연구하는 데 필수적인 도구로 개발되어 왔다. 최근의 발전에도 불구하고, 근섬유(myofibers)로의 말단 분화를 중심으로 하면서 신경근 장애 및 근이영양증을 모델링할 가능성을 탐색하는, 3차원(3D) 골격근 분화에 관한 몇 가지 방법론만이 존재한다. 그러나 이러한 방법론들은 발달 과정들을 재현할 수 없고, 재생 능력이 결여되어 있다. 본 연구에서는 hPSCs를 3차원 인간 골격근 오가노이드(human skeletal muscle organoid, hSkMO)로 분화시키는 새로운 방법을 개발하였다. 이 오가노이드 모델은 근형성(myogenesis) 과정을 재현할 수 있었으며, 성인 근육 줄기/전구세포인 지속 가능한 위성세포(satellite cells, SCs)의 재생 능력을 보유하였다. 위성세포는 자기 재생과 근형성 분화가 가능한 세포이다. 우리의 3D 모델은 SCs로부터 근세포(myocytes)에 이르기까지 여러 근형성 세포 유형이 순차적으로 출현하는 과정을 통해 근형성을 입증하였다. 특히, 장기 배양 동안 hSkMO 분화 전반에 걸쳐 휴지기 상태의 분열하지 않는 SCs가 관찰되었다. 이들은 손상 시 활성화되어 분화함으로써 근육 조직을 재구성하였다. 따라서 hSkMOs는 인간 골격근의 발달과 재생을 재현할 수 있으며, 인간 골격근 및 관련 질환을 연구하기 위한 새로운 모델을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

목적: Sertoli 세포(SCs)는 고환의 정세관을 구성하는 체세포로서 생식세포의 발달과 성숙을 지지한다. 또한 SCs는 혈액-고환 장벽의 형성과 여러 면역조절 인자의 분비를 통해 남성 생식세포를 면역 매개 파괴로부터 보호하는 또 다른 역할을 수행한다. 이러한 특성에 근거하여 SCs는 면역 조절자로서 공이식된 세포를 보호하기 위해 관용 유도 환경을 조성할 수 있다고 제안되어 왔다. 성숙한 SCs는 정지 상태의 체세포이며 시험관 내에서 증식 활성이 낮기 때문에, 임상 적용에 필요한 수의 사람 세포를 확보하는 것이 어렵다. 재료 및 방법: 우리는 사람 배아줄기세포(hESCs)로부터 SCs를 대량 생산하기 위한 프로토콜을 확립하였고, 그 기능적 특성을 시험관 내에서 분석했으며, 사람 인슐린 분비 세포와의 공이식을 수행한 당뇨 유도 마우스에서 그 이후에도 평가하였다. 결과: hESC-SCs는 단계적 분화 프로토콜을 통해 성공적으로 생산되었다. 또한 세포치료에 활용 가능한 hESC-SCs의 수를 확보하기 위한 대량 배양 방법을 확립하였다. 시험관 내 유도에서 얻은 hESC-SCs는 GATA4, SOX9, CLDN11, AR과 같은 SCs의 표지 유전자를 매우 높게 발현하였고, 사람 골수-유래 중간엽줄기세포와 유사한 면역조절 활성을 보였다. EndoC-βH1 세포(인슐린 분비 세포) 및 hESC-SCs와 함께 피하 공이식된 당뇨 유도 마우스에서는, EndoC-βH1 세포만 이식된 경우보다 6개월 동안 더 낮은 혈당 수준이 유지되었다. 결론: 우리는 hESC-SCs가 향후 사람 질환을 치료하기 위한 세포치료 확보에 유용한 도구가 될 수 있다고 생각한다.

목적: 현재 노화 과정에서 난소 기능을 보존하기 위한 승인된 줄기세포 기반 치료는 없다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 인간 배아줄기세포 유래 중간엽 전구세포(hESC-MPCs)에 대한 장기 치료법을 개발하였다. 본 연구에서는 해당 세포가 난소 노화를 저항하는 능력을 유지하여 생식기 노화의 지연을 유발할 수 있는지 여부를 조사하였다. 재료 및 방법: 자연 노화를 겪는 중년 여성 모델에서, hESC-MPCs가 생식 능력(가임력)과 난소 예비력(reservoir)의 장기 유지를 촉진하는지, 그리고 이식이 난소 기능을 어떻게 조절하는지 분석하였다. 결과: 연속적으로 여러 차례 hESC-MPCs를 도입한 폐경 전(perimenopausal) 마우스에서, 연령이 일치한 대조군에 비해 원시 난포(primordial follicles)의 수와 규칙적인 발정 주기를 보이는 마우스의 수가 증가하였다. hESC-MPCs 군의 에스트라디올 농도는 젊은 군 및 성인 군과 유사한 수준으로 회복되었다. 배아 발달 및 생출생(live birth)률은 대조군에 비해 hESC-MPC군에서 더 높았으며, 이는 hESC-MPCs가 난소 노화를 지연시킴을 시사한다. 또한 난소에 대한 직접적인 영향 외에도, hESC-MPCs의 반복 치료는 골수에서 생성되는 골수유래 억제세포(myeloid-derived suppressor cells; MDSCs)를 억제함으로써 염증 및 섬유화 관련 유전자의 발현을 하향 조절하여 난소 섬유화를 감소시켰다. 결론: hESC-MPCs의 반복 도입은 여성의 생식기 노화를 예방하는 데 유용한 접근이 될 수 있으며, 이들 세포는 폐경 전 여성에서 난소 노화를 지연시키고 가임력(fecundity)을 유지하기 위한 세포치료의 유망한 공급원이다.

배경: 과립막 세포는 난포형성에서 중요한 역할을 하나, 과립막 세포의 RNA 전사체가 배아의 질을 평가하는 데 있어 어떠한 역할을 하는지는 아직 불명확하다. 따라서 본 연구의 목적은 과립막 세포의 RNA 전사체를 사용하여 배아의 발생 발달 능력의 가능성을 평가할 수 있는지를 조사하는 것이다. 방법: 본 전향적 코호트 연구에서는 과립막 세포의 RNA 시퀀싱을 통해 배아 발생 발달 능력의 가능성을 산출하고자 하였다. 과립막 세포는 체외수정 및 배아이식 치료를 받는 여성에서 양질의 배아군 48개 샘플과 저질의 배아군 79개 샘플에서 수집하였다. 각 군에서 3개 샘플을 RNA 시퀀싱에 사용하였다. 결과: 배아의 높은 발달 적격성과 관련된 226개의 차등 발현 유전자(DEGs)가 확인되었다. 유전자 온톨로지( Gene Ontology ) 농축 분석 결과, 이들 DEGs는 주로 생물학적 과정, 분자 기능 및 세포 성분에 관여하는 것으로 나타났다. 또한 경로 분석에서는 이들 DEGs가 13개의 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes 경로에 풍부하게 포함되는 것으로 확인되었다. 역전사 정량 중합효소연쇄반응(RT-qPCR)으로 13개 선택 유전자의 차등 발현을 검증하였다. 그중 10개 유전자는 양질의 배아군에 비해 저질의 배아군에서 다르게 발현되었으며, 여기에는 CSF1R, CTSH, SERPINA1, CYP27A1, ITGB2, IL1β, TNF, TAB1, BCL2A1 및 CCL4가 포함되었다. 결론: RNA 시퀀싱 데이터는 배아의 발생 발달 능력을 식별하기 위한 비침습적 바이오마커로서 과립막 발현 유전자의 유용성을 지지하거나 반박하는 근거를 제공한다.

인간 만능줄기세포(human pluripotent stem cells, hPSCs)로부터 유래한 시험관 내 오가노이드는, 대응하는 장기와의 구조적·생리적 유사성에 기초하여 인간 발달의 기저 기전과 질병을 연구하는 데 필수적인 도구로 개발되어 왔다. 최근의 발전에도 불구하고, 근섬유(myofibers)로의 말단 분화를 중심으로 하면서 신경근 장애 및 근이영양증을 모델링할 가능성을 탐색하는, 3차원(3D) 골격근 분화에 관한 몇 가지 방법론만이 존재한다. 그러나 이러한 방법론들은 발달 과정들을 재현할 수 없고, 재생 능력이 결여되어 있다. 본 연구에서는 hPSCs를 3차원 인간 골격근 오가노이드(human skeletal muscle organoid, hSkMO)로 분화시키는 새로운 방법을 개발하였다. 이 오가노이드 모델은 근형성(myogenesis) 과정을 재현할 수 있었으며, 성인 근육 줄기/전구세포인 지속 가능한 위성세포(satellite cells, SCs)의 재생 능력을 보유하였다. 위성세포는 자기 재생과 근형성 분화가 가능한 세포이다. 우리의 3D 모델은 SCs로부터 근세포(myocytes)에 이르기까지 여러 근형성 세포 유형이 순차적으로 출현하는 과정을 통해 근형성을 입증하였다. 특히, 장기 배양 동안 hSkMO 분화 전반에 걸쳐 휴지기 상태의 분열하지 않는 SCs가 관찰되었다. 이들은 손상 시 활성화되어 분화함으로써 근육 조직을 재구성하였다. 따라서 hSkMOs는 인간 골격근의 발달과 재생을 재현할 수 있으며, 인간 골격근 및 관련 질환을 연구하기 위한 새로운 모델을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

ES-MSC+noise 쥐의 폐 조직에서는 PCR 밴드가 높게 검출된 반면, 달팽이관 조직에서는 더 낮게 검출되었다. ES-MSC 및 ES-MSC+noise 쥐의 나선신경절 세포 영역에서 STEM121 양성은 소수만 관찰되었다. AIF, PAR, PARP, caspase 3, 절단된 caspase 3의 단백질 수준은 noise 쥐에 비해 ES-MSC+noise 쥐에서 더 낮았다. 전신(전신 주사)으로 ES-MSC를 주입하면 소음에 의해 유발된 청력 손실을 보인 쥐에서 청력 수준이 보존되었고, parthanatos 및 apoptosis가 완화되었다. 또한 이식된 ES-MSC는 나선신경절 영역에서 극소수만 관찰되었다.

난소 예비력은 나이에 따라 감소하며, 고령 여성에서는 이에 상응하는 성호르몬 수치의 변화가 나타난다. 이러한 변화는 연령에 따른 비임신력(가임력) 감소와 전반적인 건강 상태의 저하에 기여한다. 또한 암 치료 후 생존율은 젊은 여성 환자에서 향상되었지만, 그러한 치료의 부작용으로 인한 난소 기능 저하는 피하기 어려울 수 있다. 현재까지 이러한 환자에서 난소 건강을 보존하기 위한 효과적인 치료법은 권고되지 않았다. 중간엽 전구세포(mesenchymal progenitor cells, MPCs)는 가임력과 생식능을 유지하기 위한 세포치료의 유망한 선택지로 여겨진다. 인간 성체 조직에서 유래한 MPCs는 난소 노화에 대한 다양한 보호 효과로 인정받고 있으나, 그 양이 제한적이다. 이에 따라 증식 능력이 높고 성장 과정에서 유전적 안정성을 유지하는 인간 다능성 줄기세포 유래 MPCs(hPSC-MPCs)가 생식 노화를 지연시키기 위해 활용되어 왔다. 본 종설은 화학요법을 받거나 자연 노화가 진행된 여성 마우스 모델에서 hPSC-MPCs가 손상된 난소의 기능 보존에 미치는 영향을 조명한다. 아울러 다양한 질환을 가진 여성에서 가임력 보존을 위한 유용한 세포 공급원으로서의 잠재력도 제안한다.

따라서, 임상시험의 맥락에서 신경 전구세포와 함께 이식될 경우 동종-아미노-SCNT-hESC는 더 넓은 범위의 적용 가능성을 가질 것으로 기대된다.

배경: 만성콩팥병(CKD)에 대한 현재의 대체 치료법이 지닌 한계를 극복하기 위해, 조직공학 매개 재생 전략은 완전한 신장 조직 재생의 가능성을 보여주었다. 신장 기저세포의 재현성(reproducibility)과 관련된 도전 과제가 존재함에 따라, 지지 스캐폴드(supported scaffolds) 위에서 세포의 생물활성을 조절하기 위한 중간중배엽(IM) 세포와 생체활성 물질의 도입은 신장 분화를 통해 복잡한 신장 구조의 재생을 가능하게 하는 실행 가능한 접근법으로 고려될 수 있다. 방법: 생분해성 다공성 PLGA(P) 플랫폼에 (M), 세포외기질(E), 알파 리포산-접합 ZnO(Z)를 통합하였다. 또한 중간중배엽 분화 동안 분리한 분화 유도 세포외소포(differentiating extracellular vesicles, dEV)를 신장 전구세포로의 분화에 활용하였으며, 3/4 신절제(nephrectomy) 마우스 모델에서 신장 전구세포로 분화하여 신장 조직 재생을 촉진하도록 IM 세포를 연속적으로(순차적으로) 도입하였다. 결과: 분화 유도 세포외소포의 사용은 추가적인 분화 인자 없이 IM의 신장 전구세포로의 분화를 촉진하였다. 그 결과, 세뇨관 및 족세포 재생, 항섬유화, 혈관신생, 항염증을 포함한 다양한 재생 관련 생물활성이 개선되었다. 마지막으로, 마우스 손상 모델에서 PMEZ/dEV/IM 스캐폴드를 이식한 결과 신장 기능이 회복되었다. 결론: 본 연구는 3/4 신절제로 CKD를 모사하는 마우스 모델에서, 다양한 신장 전구세포로 분화할 수 있는 다능성 세포와 이를 지지하는 구성요소를 포함하는 생분해성 PLGA 기반 스캐폴드를 활용하면 신장 조직 재생을 촉진할 수 있음을 보여주었다.