배경: 수혈은 의학에서 필수적인 요소이다. 그러나 많은 국가들이 국가적 혈액 위기를 겪고 있다. 이러한 지속적인 혈액 부족 문제를 해결하기 위해, 특히 인간 유도 만능줄기세포(hiPSC, human-induced pluripotent stem cells)로부터 체외에서 적혈구(RBC, red blood cells)를 생성하려는 노력이 진행되어 왔다. 다만, 이러한 목적에 가장 적합한 hiPSC의 공급원은 아직 결정되지 않았다. 방법: 본 연구에서는 서로 다른 3가지 조혈줄기세포 공급원—말초혈액(PB, peripheral blood), 제대혈(CB, cord blood), 골수(BM, bone marrow) 흡인액—각 공급원당 n = 3에서, 에피솜(episomal) 재프로그래밍 벡터를 이용해 hiPSC를 확립하고 기능적 RBC로 분화시켰다. 면역형광 분석, 정량적 실시간 PCR, 유세포분석, 핵형분석, 형태학적 분석, 산소 결합능 분석, RNA 시퀀싱 등 다양한 시간경과(time-course) 연구를 수행하여 hiPSC 및 hiPSC 유래 적혈구 계열 세포의 특성을 조사하고 비교하였다. 결과: 세 공급원 모두에서 hiPSC 라인을 확립하였으며, 다능성이 입증되었고 상응하는 특성을 보였다. 모든 hiPSC는 적혈구 계열 세포로 분화되었으나 분화 및 성숙 효율에서 차이가 관찰되었다. CB 유래 hiPSC는 적혈구 계열 세포로의 성숙이 가장 빠른 반면, PB 유래 hiPSC는 성숙에 더 긴 시간이 필요했지만 가장 높은 수준의 재현성을 보였다. BM 유래 hiPSC는 다양한 유형의 세포를 생성하였고 분화 효율이 낮았다. 그럼에도 불구하고 모든 hiPSC 라인에서 분화된 적혈구 계열 세포는 주로 태아 및/또는 배아 헤모글로빈을 발현하여 원시(primitive) 조혈이 일어났음을 시사하였다. 이들의 산소 평형 곡선은 모두 좌측 이동(left-shifted)되어 있었다. 결론: 종합하면, PB 및 CB 유래 hiPSC 모두 체외에서의 RBC 임상 생산을 위한 유리한 신뢰성 있는 공급원임이 확인되었으나, 극복해야 할 여러 과제가 존재한다. 그러나 CB의 이용 가능성이 제한되어 있고 hiPSC 생산에 많은 양의 CB가 필요하다는 점과 본 연구 결과를 고려할 때, 체외 RBC 생산을 위해 PB 유래 hiPSC를 사용하는 이점이 CB 유래 hiPSC를 사용하는 이점보다 클 수 있다. 우리는 본 연구 결과가 향후 가까운 시기에 체외 RBC 생산에 최적의 hiPSC 라인 선택을 용이하게 하는 데 기여할 것으로 기대한다.

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