Establishment of Functional Cells for Vascular Defect Disease from Human Embryonic Stem Cell via Region Sorting Depending on Cell Volume

Human embryonic stem cells have been highlighted as a valuable cellular source in the regenerative medicine field, due to their pluripotency. However, there is the challenge of the establishment of specific functional cell type forms of undifferentiated human embryonic stem cells (hESC). To establish and purify functional cell types from hESCs, we differentiated undifferentiated hESCs into vascular lineage cells and sorted the specific cell population from the whole cell population, depending on their cell volume, and compared them with the non-sorted cell population. We observed that about 10% of the PECAM positive population existed in the VEGF induced differentiating human embryoid body (hEB), and differentiated hEBs were made into single cells for cell transplantation. After making single cells, we performed cell sorting using a fluorescence-activated cell sorter (FACs), according to their cell volume on the basis of FSC region gating, and compared their therapeutic capacity with the non-sorted cell population through cell transplantation into hindlimb ischemic disease model mice. 4 Weeks after cell transplantation, the recovery rate of blood perfusion reached 54% and 17% in the FSC regions of sorted cells- and non-sorted cells, respectively. This result suggests that derivation of a functional cell population from hESCs can be performed through cell sorting on the basis of cell volume after preliminary differentiation induction. This approach may then greatly contribute to overcoming the limitations of marker sorting.

세포 크기 차이를 이용한 유세포 분석을 통한 인간배아줄기세포 유래 기능성 혈관세포의 확립

인간배아줄기세포는 인간배아줄기세포가 가지는 전 분화능 등의 특이적 특성으로 인해 재생의학 분야에서 세포 치료제의 근원으로 널리 각광받고 있다. 그러나, 미분화 상태의 인간배아줄기세포를 세포치료제로 이용하기 위해서는 인간배아줄기세포 주 유래 기능성 세포를 확립이 반드시 요구된다. 본 연구에서는, 미분화 상태의 인간배아줄기세포주로부터 기능성 세포의 확립을 위해, 혈관계통의 세포로 분화를 유도하였으며, 분화 유도 후 세포의 크기 차이를 이용하여 특정 세포군 만을 분리하여 그 기능성을 비교 분석하였다. 그 결과, VEGF를 이용하여 분화 시킨 세포군에서 약 10%의 PECAM 양성 세포군을 확인할 수 있었으며, 분리 및 세포 이식을 위해 세포를 단일 세포군으로 만들었다. 단일 세포군의 형성 후, 유세포 분석기를 이용한 세포 분리 기법을 이용하여 FCS를 기준으로 한 세포 크기의 차이를 이용하여 특정 세포군 만을 분리하여, 하지 허혈 동물 모델로의 이식을 통해, 비 분리 세포군과 치료 효능을 비교 분석을 실시하였다. 세포 이식 4주 후, 혈류량 복구율이 FSC 기준 분리 군의 경우 54%, 비 분리군의 경우 17%를 보이는 것을 확인하였다. 이 결과는, 초기 분화 유도 후 세포 크기차이를 이용한 세포 분리법이 기능성 세포 획득에 이용될 수 있음을 시사한다. 이와 같은 방법을 통해 다양한 종류의 기능성 세포 분리에 이용될 수 있을 것이라 생각된다.