Efficient Culture Method for Early Passage hESCs after Thawing

Objective: Human embryonic stem cells (hESCs) have the capacity to differentiate into all of the cell types and therefore hold promise for cell therapeutic applications. In order to utilize this important potential of hESCs, enhancement of currently used technologies for handling and manipulating the cells is required. The cryopreservation of hESC colonies was successfully performed using the vitrification and slow freezing-rapid thawing method. However, most of the hESC colonies were showed extremely spontaneous differentiation after freezing and thawing. In this study, we were performed to rapidly collect of early passage hESCs, which was thawed and had high rate of spontaneously differentiation of SNUhES11 cell line. Methods: Four days after plating, partially spontaneously differentiated parts of hESC colony were cut off using finely drawn-out dissecting pipette, which is mechanical separation method. Results: After separating of spontaneously differentiated cells, we observed that removed parts were recovered by undifferentiated cells. Furthermore, mechanical separation method was more efficient for hESCs expansion after thawing when we repeated this method. The recovery rate after removing differentiated parts of hESC colonies were 55.0%, 74.5%, and 71.1% when we have applied this method to three passages. Conclusion: Mechanical separation method is highly effective for rapidly collecting and large volumes of undifferentiated cells after thawing of cryopreserved early passage hESCs.

초기 계대 인간 배아줄기세포의 해동 후 효율적인 배양 방법

목 적: 인간 배아줄기세포 (human embryonic stem cells; hESCs)는 미분화 상태로 무한 증식할 수 있는 자가 증식(self-renewal) 능력과 인체의 모든 세포로 분화할 수 있는 전분화능 (pluripotency)의 특징을 가진 세포로, 손상된 세포를 건강한 세포로 대체하고자 하는 세포치료 (cell therapy) 연구에 활용하기 위한 세포 공급원 (cell source)으로 제시되고 있다. 그러나 인간 배아줄기세포는 확립된 초기에 세포를 안정적으로 배양하고 유지하는 과정이 쉽지 않으며, 특히 동결보존되어 있던 세포를 해동한 후 배양할 때 자연 발생적 분화가 높기 때문에 세포주의 유지에 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 동결보존되어 있던 초기 계대의 인간 배아줄기세포를 해동하여 다시 배양할 때 자연 발생적 분화 부분을 기계적 분리 방법으로 제거하여 미분화 상태의 세포를 보다 빠르게 확보하기 위한 효율적인 방법에 대해 알아보고자 하였다. 연구방법: 인간 배아줄기세포를 계대 배양한지 4일이 되는 날, 50% 이상의 자연 발생적 분화가 나타난 세포군에서 분화된 부분만을 절개용 유리 피펫 (drawn-out dissecting pasture pipette)을 사용하여 기계적인 방법으로 제거하였다. 이후 지속적으로 배양액을 교환해 주며 세포군의 제거된 부분을 7일째 되는 날까지 관찰하였다. 결 과: 기계적 분리 방법을 사용하여 인간 배아줄기세포의 자연 발생적인 분화 부분을 제거한 빈 공간에 미분화상태의 인간 배아줄기세포가 분열하여 채워지는 것을 관찰하였다. 또한, 이 실험 방법을 연속 두 번 적용하여 배양했을 때 미분화 세포로 회복되는 세포군의 비율이 조금 더 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 결 론: 동결되어 있던 초기 계대 인간 배아줄기세포의 해동 후, 자연 발생적 분화에 의해 미분화 상태를 유지하는 세포의 수가 적어 계대를 유지 하기가 어려울 때 이와 같은 기계적 분리 방법을 사용하여 자연 발생적 분화 부분을 제거한 후 배양을 지속하는 것이 단기간 내에 미분화 상태를 유지하는 인간 배아줄기세포의 양적 확보를 위한 효율적인 방법이라고 사료된다.