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| Embryonic Stem Cell-Derived Cardiogenic Differentiation and Improved Cardiac Function by Transplantation of Embryonic Stem Cells in the Rat Model of Myocardial Infarction
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| 한양대학교 화학공과대학¹ , 충북대학교 병원 순화기내과² , 서울대학교 응용화학부³, 연세의대 의학과 ⁴, 연세의대 심장혈관외과 5 |
| 조승우¹ ², 박서광² , 김일권⁴ 5 , 곽소정¹ , 유경종5 , 최차용³ , 조명찬 ² , 김병수¹ |
심근경색에 의해 심근세포가 다량 소실되면 심기능 저하로 심부전이 발생하고 부정맥, 급사 등이 유발되나 근본적인 치료는 어려우며, 최근에 줄기세포 등을 이용한 세포이식과 유전자치료가 연구되고 있다. 골수유래 줄기세포를 위시한 성체줄기세포의 심근세포로의 분화능이나 유연성(plasticity) 및 심근재생에 대한 연구는 많이 이루어져 왔으나 다양한 분화능을 갖고 있는 totipotent한 배아줄기세포(embryonic stem cell, ES cell)를 이용한 연구는 그다지 많지 않다. 본 연구는 embryonic body 내에서 배양한 마우스 ES cell을 대상으로 심근세포로의 분화능을 확인하고, cryoinjury로 심근경색을 유발한 흰쥐에 ES cell을 이식하였을 때 잘 생존하고 심기능을 호전시킬 수 있는 지를 알아보고자 하였다.
ES cell은 미분화상태로 배양한 후 분화시키면서 beating cluster만 선택적으로 분리하여 증폭시켰다. ES cell에서 RT-PCR로 심근세포 특이적 유전자들(aMHC, cardiac actin, Nkx2.5, GATA-4)의 발현을 확인하였으며, 면역화학적 염색으로 ES cell에서 aMHC과 troponin I가 양성으로 염색되어 ES cell이 심근세포로 분화 가능함을 확인하였다. Cryoinjury로 심근경색을 유발한 3주 후 심근경색의 경계부위(border zone) 2군데에 세포이식군(n=4)은 CFDA-labeled ES cell(5X106 cells, volume 50ul)을, 대조군(n=6)은 같은 용적의 cell-free medium을 직접 주입하였다. ES cell은 이식후 8주까지 cryoinjury를 가한 심근에 존재하여 생존함을 확인하였다. 세포이식군의 좌심실 수축기압력, 좌심실 이완기말 압력, 확장기말 좌심실의 내경은 대조군과 차이를 보이지 않았으나, 세포이식군의 수축기말 좌심실의 내경은 유의하게 감소하였으며 fractional shortening(37.3±5.7%)은 대조군(28.6±4.4%)에 비하여 유의하게 증가하였다(p<0.05).
결론적으로 마우스 ES cell은 심근세포로 분화가 일어나며, cryoinjury로 심근경색을 유발한 흰쥐의 심근에 ES cell을 이식하였을 때 8주 까지 잘 생존하고 좌심실 재형성을 억제하여 심기능을 호전시켰다. 본 연구는 제한점이 있기는 하지만 심근경색후 심근재생에 ES cell의 이식치료가 이용될 수 있는 가능성을 제시하였다.
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