배경: 사람 중간엽 줄기세포(MSCs)는 조직 손상 부위에서 뛰어난 면역조절 및 다분화능을 나타내어 임상 적용을 위한 치료제로서 유망하다. 그러나 체외 증식 동안의 세포 수 부족과 재생 특성의 결여는 여전히 MSC 치료의 임상적 적용 가능성을 제한한다. 본 연구에서는 태반 줄기세포 유래 세포외 소포(TSC-EVs)로 MSC의 증식 및 재생 능력을 증강시키기 위한 전처치(preconditioning) 전략을 입증하였다. 방법: CCK8 및 BrdU 분석과 같은 세포 증식 분석을 사용하여 TSC-EVs가 MSC에 미치는 증식 촉진 역할을 확인하였다. TSC-EVs의 MSC에 대한 골형성(osteogenic) 효과는 알칼리성 인산분해효소(ALP) 활성, 칼슘 분석, 그리고 두개골 결손(calvarial bone defect) 동물 모델을 통해 평가하였다. 피부 재생 효과를 위해 피부 상처 마우스 모델을 이용하여 상처 치유 속도를 분석하고, 면역형광 및 조직학적 염색으로 평가하였다. 또한 TSC-EVs가 MSC에 미치는 세포 기전을 이해하기 위해 소형 RNA 프로파일링(small RNA profiling) 및 RNA-시퀀싱 분석을 수행하였다. 결과: TSC-EVs는 무(無)동물유래(xeno-free) 조건에서 MSC의 증식을 유의하게 촉진하였고, 골형성, 노화 억제(anti-senescence), 상처 치유를 포함한 MSC의 치료 효과를 촉진하였다. 전사체(transcriptomic) 분석은 또한 TSC-EVs 내 특정 microRNA와 TSC-EV 처리 MSC에서의 차등 발현 유전자(DEGs)가 사이토카인 상호작용을 통한 MSC의 재생 능력 유발 가능성을 보여주는 증거를 제공하였다. 따라서 NGF/Akt 신호전달이 특정 세포 신호 전달 경로로서 TSC-EVs의 MSC에 대한 재생 효과를 매개함을 확인하였다. 결론: 본 연구의 결과는 MSC 기반 치료 적용을 위한 MSC에 대한 TSC-EVs의 기능적 특성을 보여주며, TSC-EVs가 임상 분야의 재생의학에서 MSC 치료를 위한 잠재적 전처치 공급원으로 활용될 수 있음을 시사한다.
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