• 생명과학회지
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• 제27권6호
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• pp.623-631
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• 2017

뇌실하 영역과 subgranular zone은 뇌에서 평생 새로운 신경 세포를 만들어 내는 곳이다. 이 부위에 있는 신경줄기세포는 세포 분열을 통해서 줄기 세포군을 계속 유지할 뿐만 아니라, 신경 세포와 신경 교세포로 분화한다. 세포 분열을 측정하기 위해 thymidine 유사체인 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU)가 사용되어 왔다. 몇몇의 경우에서는 새롭게 만들어지는 신경 세포를 표지하려는 목적으로 사용되었다. 이번 연구에서는, EdU가 쥐의 뇌실 하영역에서 분리해낸 신경줄기세포의 분열과 분화에 어떠한 영향을 미치는 지를 보여주었다. 첫째, 신경줄기세포가 EdU를 포함하는 세포 증식 배양액에서 24시간 동안 배양되었을 때, 추후에 분화를 유도하여도 신경세포로 분화가 전혀 일어나지 않았다. EdU를 1시간 동안 처리했을 때도 신경세포로의 분화가 상당부분 저해되었다. 둘째, EdU는 농도가 높을수록, 처리시간이 많을수록 신경줄기세포의 증식을 더욱 많이 저해하였다. 끝으로, EdU는 신경 교세포 중에서 oligodendrocyte으로의 분화는 억제하였지만, astrocyte로의 분화는 오히려 증가시켰다. 본 연구결과는 뇌실하 영역 신경줄기세포의 분화에 EdU가 어떠한 영향을 미치는 지를 처음으로 보여주었고, 이러한 결과들은 신경 세포와 oligodendrocyte로의 분화에 세포 분열이 반드시 필요하다는 것을 제안하고 있다.

• 생명과학회지
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• 제29권12호
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• pp.1329-1336
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• 2019

뇌에서 뇌실하 영역은 자가 복제 및 신경세포와 교세포로 분화하는 신경줄기세포가 위치한 곳이다. 이러한 신경줄기세포는 태어난 직후 뿐만 아니라, 성인기까지 존재한다. 세포 증식과 분화에 대한 결정은 세포 안과 밖의 상황에 따라 조절될 필요가 있기에, 많은 세포 내부 또는 세포 외부의 인자들이 이러한 결정에 관여한다. 이러한 인자들 중에서 미토콘드리아는 신경줄기세포의 운명 결정에 관여함이 보고된 바 있다. 본 저자들의 이전 논문에서, 미토콘드리아 저해제인 rotenone을 장시간 처리했을 때, 신경세포로의 분화가 거의 일어나지 않았음을 보여주었다. 이번 연구에서, rotenone을 뇌실하 영역 신경줄기세포에 단기간 처리했을 때의 영향에 대해 조사하였다. 이를 통해 다음과 같은 결과를 관찰하였다. (1) 하루 동안 rotenone을 처리하자 신경세포로의 분화가 크게 감소하였고, 특히 분화 초기 단계가 더 민감하게 억제되었다. (2) 일시적 증식세포인 Mash1+ 세포의 수가 rotenone을 하루 처리한 후 감소하였다. (3) 분화가 된 Tuj1+ 신경세포와 Olig2+ 희소 돌기 아교 세포 (oligodendrocytes) 모두 rotenone을 단기간 처리하자 감소하였다. 반면, glial fibrillary acidic protein (GFAP)+성상 세포 (astrocytes)의 수는 변화하지 않았다. (4) sulfiredoxin 1 (Srxn1) 유전자 발현이 rotenone을 하루 처리한 후 증가하였는데, 이는 nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2) 신호전달 경로가 활성화 되었음을 말해준다. 이러한 실험 결과는 기능을 갖춘 미토콘드리아가 신경세포 또는 희소 돌기 아교 세포로의 분화 뿐 아니라, 이미 분화가 끝난 신경세포의 유지에도 필요함을 확인해 주었다. 또한, 이러한 결과는 rotenone과 같은 미토콘드리아의 저해제에 짧은 시간 노출 되더라도 신경줄기세포의 신경세포로의 분화 가능성에 장기적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

• 한국동물학회지
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• 제34권2호
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• pp.209-216
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• 1991

신경세포의 분화에 미치는 insulin의 영향을 알아보기 위하여 계배의 단뇌 신경아세포를 serum-free defined medium에서 배양하였다. Immunofluorescence실험을 통하여 신경특이단백질인 MAP-2는 신경아세포의 세포체와 신경돌기에 존재하는 것으로 나타났다. 또한, 배양액내에 insulin의 농도를 증가하면 신경아세포의 신경돌기 형성이 증가할 뿐 아니라 MAP-2의 합성도 증가하였다. 따라서, 신경아세포의 형태적분화와 생화학적 분화는 서로 밀접하게 연관되어 일어나는 것으로 추측되며, insulin은 신경특이단백질의 합성을 촉진시킴으로써 신경아세포가 신경돌기를 형성하며 분화되어 가는데 결정적인 역할을 하는 것으로 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.558-558
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• 2012

최근의 원자간력현미경(AFM)은 soft한 생체물질을 비파괴적 방법 및 나노크기의 분해능으로 여러 구조적, 물리적 특성 측정이 가능하여 bio분야에 다양이 활용되고 있다. 본 연구에서는 AFM을 이용하여 줄기세포인 BM MSC(bone marrow mesenchymal stem cell)가 신경세포로 분화 여부를 측정하는 방법을 보고하고자 한다. 신경세포의 신호전달은 시냅스에서 신경전달물질을 매개로 하여 이루어지는데, 신경전달물질 중에 D-Glutamic acid는 시냅스후세포에서 흥분성 전위 크기를 증가시킨 상태를 장기간 유지시켜주는 물질로, 특정물질인 Glutamate와 항원-항체 결합을 한다. 본 연구에서는 이 두 물질간의 항원-항체 반응을 활용하여 줄기세포의 신경세포로 분화 여부를 AFM으로 측정하였다. 먼저, 수용성 시료인 두 물질을 증류수에 용해시켜 Mica 기판에 그 용액을 떨어뜨려 자연건조로 시료를 준비한 후, AFM으로 형태 및 크기를 측정하였다. D-Glutamic acid와 Glutamate는 구형 입자 형태를 보였으며, Glutamate의 너비는 ~100 nm이고, D-Glutamic acid는 ~50 nm였다. 두 물질이 든 용액을 섞었을 때, 항원-항체 반응에 의해 다른 크기의 두 구형입자가 붙어 있는 형태가 관찰되었다. 이 반응을 활용하여, 신경세포에서 분비되는 신경전달물질인 D-Glutamic acid를 선별하였다. DMEM 배지에 신경암세포주인 SH-SY5Y 를 접종한 후 $37.6^{\circ}C$의 incubator에서 24시간 배양하고, 화학적 자극(60~70 mM의 KCl 용액을 주입함)을 주어 신경전달물질 분비를 유도하였다. 그 배지에 항체 Glutamate 를 주입하여 자연건조 시킨 후 항원-항체 결합특성을 AFM으로 측정하여, 항원-항체 결합된 이미지와 동일함을 확인하였다. 결과적으로 AFM을 이용한 신경전달물질의 항원-항체 결합여부 측정을 통해, BM MSC 줄기세포의 신경세포로 분화를 판단할 수 있으며, 이 방법은 줄기세포의 특정 세포로의 분화 여부 판단에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제29권1_2호
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• pp.1-9
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• 2002

진화 신경망은 기존의 경험적 지식 대신에 진화 알고리즘의 전역 탐색 능력을 사용해서 최적의 신경망을 찾는다. 하지만 실세계의 복잡한 문제는 하나의 신경망으로 해결하기 어려운 경우가 많기 때문에 최근에 하나 이상의 신경망을 결합한 다중 신경망에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 진화과정 중 상호보완 가능한 다양한 신경망을 얻기 위한 종분화 방식을 제안한다. 또한 적합도 공유를 통해 종분화된 진화 신경망의 결과를 효과적으로 결합하기 위해 추상 레벨, 순위 레벨, 측정치 레벨의 여러 결합 방법을 이용한 다중 신경망 시스템을 개발한다. UCI 데이터베이스의 벤치마크 문제 중 호주 신용카드 승인 데이터에 대하여 실험한 결과, 종분화를 사용해 탐색한 신경망을 결합한 경우는 더 높은 인식률을 보였으며 Borda 결합의 경우 0.105의 오류율을 보여 제안한 방법이 효과적임을 알 수 있었다.

• Clinics in Shoulder and Elbow
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• 제15권2호
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• pp.65-72
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• 2012

목적: 세가지 기원의 줄기 세포 분화능과 면역표현형을 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 견봉하 점액낭과 골수, 탯줄 혈액 세 개의 군에서 세포를 채취하였다. 견봉하 점액낭과 골수는 견관절 수술 환자군에게 임상적 동의 하에 수술중 채취하였다. 각각의 채취된 세포 및 탯줄 혈액에 대하여 계대 배양을 시행하여 신경 분화군, 지방 분화군, 골 분화군을 평가하였으며 세포 표면 항체를 밝히기 위해 유동세포분석법을 이용하였다. 결과: 견봉하 점액낭 유래 세포에서는 신경분화와 지방 분화는 8예 모두 (100%)에서, 골분화는 8례 중 5예 (62.5%)에서 성공할 수 있었으며 골수 유래 세포의 경우 신경 및 지방 분화 유도한 6례 및 5예 모두 (100%) 분화에 성공하였으나 골분화 유도는 5예 중 4예 (80%)에서 얻을 수 있었다. 반면 탯줄 유래 세포 분화 연구의 경우 신경 분화 유도 67례 중 65예 (97%)에서 지방 분화 연구 54예 중 29예 (53.7%)에서 골 분화 연구 57예 중 39예 (68.4%)에서 성공할 수 있었다. 결론: 탯줄 유래 줄기세포의 분화능과 비교하였을 때 견봉하 점액낭 및 골수 유래 줄기세포의 분화능이 우수함을 알 수 있으며 이는 향후 세포 치료에 있어서 안정성 있는 치료 제공자가 될 수 있을 것으로 보이며 향후 생체 실험 연구의 참고 자료로서도 가치가 있을 것으로 보인다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제11권3호
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• pp.235-243
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• 2007

인간 제대혈 세포는 조혈모세포, 중간엽 줄기세포와내피전구세포를 풍부하게 포함하고 있다. 인간 제대혈 속의 중간엽 줄기세포는 조혈모세포와는 달리 다능성 줄기세포이며 신경세포로 분화할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 본 연구에서는 세포배양을 통해 제대혈의 중간엽 줄기세포를 신경세포와 콜린성 신경세포로 분화를 유도하였다. 중간엽 줄기세포를 신경세포로 분화시키기 위해 배양액에 dimethyl sulphoxide(DMSO)와 butylated hydroxyanisole(BHA)를 첨가하여 유도하였으며 basic fibroblast growth factor(bFGF), retinoic acid(RA), sonic hedgehog(Shh)를 처리하여 콜린성 신경세포로 분화시켰다. DMSO와 BHA에 처리된 중간엽 줄기세포가 빠르게 신경세포 모양으로 분화하는 것을 관찰하였으며, 이것은 면역조직학적 염색에서 신경세포 특이 표지인 $\beta$-tubulin III, 별아교세포에 대한 특이 표지인 GFAP, 희돌기아교세포에 대한 특이 표지인 Gal-C에 대해 양성반응을 나타내었고, 그 비율은 각각 $32.3{\pm}2.9%$, $11.0{\pm}0.9%,\;9.4{\pm}1.0%$였다. RT-PCR 분석에서 배양 단계에 따라 신경세포에 특이적인 표지 인자가 발현됨을 통해, 중간엽 줄기세포가 신경세포로 분화됨을 확인하였다. 또한, 중간엽 줄기세포에 bFGF, RA, Shh를 처리하여 콜린성 신경세포로 분화시켰을 때, 전체 중간엽 세포 중 $31.3{\pm}3.2%$가 신경세포 특이 표지인 $\beta$-tubulin III에 양성반응을 보였으며 이들 세포 중 $70.0{\pm}7.8%$가 콜린성 신경 특이 표지인 ChAT에 양성반응을 보였고, 이것은 Woodbury 방법에 의한 신경분화의 경우보다 3배 가량 높은 비율로 콜린성 신경의 분화를 유도한 것이다. 이러한 실험 결과들은 인간 제대혈의 중간엽 줄기세포가 콜린성 신경세포로 분화가 가능하고 이러한 잠재성을 가진 제대혈 중간엽 줄기세포는 퇴행성 신경질환에 대한 세포 치료제로서 가능성을 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제26권12호
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• pp.1355-1359
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• 2016

인간 중간엽 줄기세포(hMSCs)는 신경세포(neuron-like cells)를 포함한 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력을 지닌 성체 줄기세포(adult stem cells)이다. 본 연구에서는 인간의 골수유래-중간엽 줄기세포(bone marrow-mesenchymal stem cells; hBM-MSCs)를 이용한 신경분화에서 신경세포 표지자(neuronal marker)인 NF-M, Tuj-1 뿐만 아니라 성상세포 표지자(glial marker)인 GFAP의 발현 역시 의미 있게 증가함을 real-time PCR, Western blot, and immunocytochemical staining법을 통하여 관찰하였다. 이를 개선하기 위하여, 신경분화에 중요한 신호전달자(signal intermediator)인 PDE4를 억제한 후 신경분화를 유도하였다. PDE4 억제자인 rolipram 혹은 resveratrol를 각각 처리하여 신경분화한 줄기세포(Roli- or RSV-dMSCs)에서 NF-M, Tuj-1의 발현이 증가하였고 반면, GFAP의 발현은 감소함을 real-time PCR, Western blot, and immunocytochemical staining법을 통하여 관찰하였다. 본 연구를 통하여, PDE4를 조절하며 줄기세포의 신경분화를 개선할 수 있음을 보였다.

• 생명과학회지
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• 제26권1호
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• pp.8-16
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• 2016

적절한 농도의 활성산소종(ROS)은 병원체에 대한 세포의 방어, 신호 전달, 세포 성장 및 유전자 발현을 포함한 다양한 정상 세포 기능을 매개한다. 최근의 연구는 ROS와 ROS를 생성하는 NADPH 산화 효소(Nox)가 성인 쥐 뇌의 뇌실 하 영역(SVZ)에 있는 신경 줄기세포의 자가 복제와 신경 세포 분화에 중요하다는 것을 보여 주었다. 본 연구에서 세포 내 ROS가 갓 태어난 쥐의 뇌에서 적출되어 배양된 SVZ 신경 줄기세포에서 검출된 것으로 나타났다. Nox 유사 유전자들 중 Nox4가 배양된 세포에서 주로 발현되었고, Nox1과 Nox2는 거의 발현되지 않았다. 또한, Nox4 유전자는 신경 세포 분화 동안 최대 10배까지 발현이 크게 증가하였다. Immunocytochemistry결과 Nox4 단백질은 신경 세포 특이적인 tubulin인 Tuj1-양성 신경 세포에서 주로 발견되었다. 이와 맥을 같이 하여, 내인성 ROS는 분화 후 축삭돌기를 가지고 있으며 신경 세포로 보이는 세포에서만 검출되었다. 또한, ROS를 제거하는N-acetyl cysteine에 의해 세포 산화 환원 상태가 교란되었을 때, 신경 세포로의 분화가 크게 감소하였다. 마지막으로, shRNA를 이용하 여 Nox4를 knockdown한 세포에서 신경 세포로의 분화가 감소하였다. 이러한 연구 결과는 Nox4가 갓 태어난 쥐의 SVZ 신경 줄기 세포의 주요한 ROS 생성 효소이고, Nox4에 의한 ROS생성이 신경 세포 분화에 중요하다는 것을 암시한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (B)
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• pp.583-585
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• 2004

암의 발병을 조기에 예측하고 진단하는 것은 매우 중요하지만 그 과정이 매우 복잡하고 많은 노력이 필요하다. 암이 발생하는 원인은 매우 다양하지만 근본적으로 단백질을 형성하는 유전자에 변화가 오기 때문으로 생각해 볼 수 있다. 유전자 발현 정보로부터 기계적으로 암을 예측하기 위한 과정은 중요한 유전자의 선택, 모델의 학습, 모델을 이용한 예측과정으로 나뉘어 진다. 본 논문에서는 대장암 여부를 유전자 발현 데이터로부터 예측하기 위한 종분화 진화 신경망을 제안한다. 종분화 진화 신경망은 진화 알고리즘을 사용하여 신경망의 구조를 결정하고 종분화 알고리즘을 사용하여 다양한 개체의 생성을 유도한 후 모델의 앙상블을 통해 보다 높은 성능을 내는 방법이다 실험 결과 제안하는 방법이 대장암 예측 cross validation 테스트에서 96.5%의 높은 성능을 보였다.