• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (A)
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• pp.25-27
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• 2006

본 논문에서는 시계열 마이크로어레이데이터 마이닝을 위한 전처리 작업으로 시계열 마이크로어레이 데이터에 특징 추출 방법 및 상관관계 분석을 이용하여 분화 과정에 대해 분별력 있는 유전자들을 선정하기 위한 방법을 제안하고, 줄기세포가 신경세포로 분화하는 과정에서 특이적으로 발현되는 유전자들을 찾기 위한 시계열 마이크로어레이 데이터 분석 과정을 하나의 예로 제시한다. 분석 결과, 제안한 방법이 분화 특이적으로 발현되는 분별력 있는 유전자들, 분화 과정에서 공통적으로 발현되는 유전자들, 그리고 경계선에 존재하는 유전자들을 통해서 줄기세포 신경분화의 특징들을 규명하는데 매우 유용함을 보였다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권1호
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• pp.31-39
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• 2008

손상된 뇌신경조직내에서 신경줄기세포로부터 새로운 신경세포로의 분화가 상당히 제한되어 있어 이것이 손상된 뇌신경조직의 복구가 잘 이루어지지 않는 원인이라 여겨지고 있다. 본 연구에서는 세포배양을 통해 지방조직 중간엽 줄기세포를 도파민성 신경세포와 콜린성 신경세포로 분화를 유도하였다. 중간엽 줄기세포를 신경세포로 분화시키기 위해 N2배양액에 bFGF, EGF, dimethyl sulphoxide (DMSO)와 butylated hydroxyanisole (BHA)를 첨가하여 유도하였다. 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, 흰돌기아교세포에 대한 특이 표지인 Gal-C에 대해 양성반응을 나타내었다. RT-PCR 분석에서 배양 단계에 따라 신경세포에 특이적인 표지 인자인 neuro D1, $\beta$-tubulin III, GFAP, nestin 등의 발현을 통해, 중간엽 줄기세포가 신경세포로 분화됨을 확인하였다. 그러나 중간엽줄기세포가 신경세포로 분화된 이후에는 줄기세포 표지인 SCF, C-kit와 stat-3 등은 발현되지 않았다. 또한, 중간엽줄기세포에 bFGF, SHH와 FGF8 등을 처리하면 도파민 신경세포로 분화하였다. 중간엽 줄기세포에 bFGF, RA, Shh를 처리하여 콜린성 신경세포로 분화시켰을 때, 신경세포 특이 표지인 $\beta$-tubulin III와 콜린성 신경 특이 표지인 ChAT에 양성반응를 보였다. 결론적으로 사람 지방조직의 중간엽 줄기세포가 도파민성과 콜린성 신경세포로 분화가 가능하고 이러한 잠재성을 가진 지방 유래 중간엽 줄기세포는 퇴행성 신경질환에 대한 세포 치료제로서 가능성을 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제32권2호
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• pp.108-118
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• 2022

뇌실하 영역은 뇌에서 신경줄기세포가 분포하는 곳으로 평생에 걸쳐 새로운 신경세포를 생성하는 곳이다. 많은 세포 안팎의 인자들이 신경줄기세포의 세포 증식과 신경세포로의 분화에 영향을 미친다. 최근 들어, L-type 칼슘 채널이 신경계의 발달을 조절하고 뇌실하 영역에 있는 신경줄기세포, 신경세포로 분화 중인 세포, 그리고 성숙한 신경세포에 분포한다고 밝혀졌다. L-type 칼슘 채널의 저해제인 nifedipine은 고혈압의 치료제로 오랜 기간 사용되어 왔다. 신경줄기세포에 nifedipine을 사용하여 L-type 칼슘 채널을 저해하는 연구는 많이 없는 상황이다. 이번 연구에서, 우리는 5일령 쥐의 뇌실하 영역에서 배양한 신경줄기세포에 nifedipine을 처리하여 신경세포로의 분화에 미치는 영향을 관찰하였다. Nifedipine은 Tuj1을 발현하는 신경세포의 수를 증가시킨 반면, Olig2를 발현하는 희소 돌기 아교 세포(oligodendrocytes)의 수에는 큰 영향을 미치지 않았다. Nifedipine은 S기를 표지하는 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU)가 들어간 세포의 수를 증가시켰고, 세포 분열시 나타나는 인산화된 히스톤 H3(PH3)를 발현하는 세포의 수를 증가시켰다. Nifedipine은 신경세포로의 분화를 촉진하는 Dlx2 유전자의 전사를 증가시켰고, 초기 신경세포에서 보이는 Mash1의 양도 증가시켰다. Nifedipine 외 또다른 L-type 칼슘 채널의 저해제인 verapamil을 처리하자, 신경세포로의 분화가 소폭 증가하였으나, 통계적 유의미성은 매우 낮았다. T-type 칼슘 채널의 저해제 유전자인 Cav3.1, Cav3.2, Cav3.3가 발현함을 관찰하여, T-type 칼슘 채널의 저해제인 pimozide를 신경줄기세포에 처리하였으나, 신경세포로의 분화에는 변화가 없었다. 이러한 결과를 통해 nifedipine이 신경줄기세포의 초기 분화를 증진함을 알 수 있으며, L-type 칼슘 채널이 신경세포로의 분화에 관여함을 알 수 있다.

• 생명과학회지
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• 제28권12호
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• pp.1397-1405
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• 2018

미토콘드리아는 세포안에서 에너지 공급, 칼슘 이온 저장, 활성산소 생성, 세포 자살과 같은 다양한 기능을 수행한다. 이러한 기능을 통해, 미토콘드리아는 줄기세포의 유지, 증식, 그리고 분화에 관여한다. 뇌에서 뇌실 하 영역(subventricular zone, SVZ)에는 일평생 새로운 신경세포를 생성하는 신경줄기세포(neural stem cell, NSC)가 존재한다. 하지만, SVZ NSCs에서 미토콘드리아의 역할에 대한 연구는 많이 알려져 있지 않다. 이번 연구에서 우리는 미토콘드리아의 complex I 저해제인 rotenone이 SVZ NSCs의 증식과 분화를 다른 방식으로 방해한다는 것을 보여주었다. 증식 중인 신경줄기세포에서, rotenone은 세포분열을 감소시켰는데, 이때 세포분열은 히스톤 H3에 인산기가 붙어있는 지를 측정하여 확인하였다. Rotenone을 50 nM 농도로 증식 중인 신경줄기세포에 처리했을 때, 세포사멸은 발생하지 않았다. 한편, 분화 중인 신경줄기세포에 rotenone을 처리한 경우, 신경세포와 희소 돌기아교 세포(oligodendrocyte)으로의 분화가 억제되었고, glial fibrillary acidic protein (GFAP)를 발현하는 성상세포(astrocyte)에는 영향이 없었다. 흥미롭게도, 4-6일 동안의 분화 과정 동안 rotenone이 처리된 신경줄기세포에서 대조군 보다 더 많은 세포 수가 관찰 되었는데, 이는 증식 과정 중의 rotenone의 효과와 다른 것이다. 이에, 우리는 rotenone이 세포 자살은 감소시켰으나, 세포 분열에는 영향을 끼치지 않았음을 관찰하였다. 세포 자살의 경우는 cleaved caspase-3를 측정함으로써 확인하였다. 이러한 결과들은 SVZ 신경줄기세포의 증식과 분화 모두에 제대로 작동하는 미토콘드리아가 있어야 함을 제안하고 있다. 게다가, 이러한 과정에서 미토콘드리아는 세포 분열과 세포자살에 관여할 수도 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제12권3호
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• pp.306-316
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• 2002

흰쥐의 좌골신경을 절단한 후 혈관내에서 배양한 신경줄기세포를 이식하여 말초신경에서도 수초의 재생이 일어나는지를 형태 학적으로 규명하고 배양한 신경줄기 세포들로부터 분화한 Schwann cell들이 회복할 수 있는지를 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 이식한 20일 후 동맥내 배양한 신경줄기세포는 Schwann cell로 분화하여 신경섬유의 재생이 일어나기 시작하였다. Schwann cell은 증식 후 재수초화를 형성하기 위하여 다른 Schwann cell들로부터 여러 가지를 자극을 받고 있었으며 NGF 소견으로 볼 때 신경외막으로부터 기존의 Schwann cell로부터 신경줄기세포의 분화가 유도되었으며 PCNA 반응으로 볼 때도 기존의 신경섬유의 Schwann cell주위에서부터 증식이 일어났다. 미세구조적으로는 Schwann cell의 재수초화, 축삭내 사립체와 미세소관의 수의 증가를 관찰할 수 있었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 가을 학술발표논문집 Vol.27 No.2 (2)
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• pp.12-14
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• 2000

기존 진화 신경망 연구는 마지막 세대에서 최적의 신경망을 찾는 연구가 대부분이었다. 하지만 이 방법은 마지막 세대의 다른 신경망들이 진화와 학습을 통해 얻은 정보를 모두 무시한다. 최근에는 가능한 많은 정보를 이용해서 보다 뛰어난 성능의 시스템을 구축하기 위해, 마지막 세대의 모든 신경망들의 정보를 결합하는 다중 신경망에 관한 연구가 진행되고 있다. 효과적인 다중 신경망을 구축하기 위해서는 다양한 신경망들이 다중 신경망을 구성해서 서로 보완해 주도록 하여야 하는데, 아직까지 효과적인 다중 신경망 구축 방법은 나오지 않고 있다. 본 연구는 유전자 연산에서 다양한 해를 찾기 위해 사용하는 종분화를 이용해서 다양한 신경망들이 생성되도록 하는 다중 신경망 구축방법을 제안하고 실험을 통해 이 방법의 효용성을 보인다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권1호
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• pp.87-95
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• 2008

만능성 인간 배아줄기세포로부터 확립된 신경줄기세포 또는 신경전구세포는 퇴행성 신경질환 세포치료제로 이용될 수 있는 다양한 종류의 신경세포로 분화 유도될 수 있다. 하지만, 인간 배아줄기세포로부터 신경세포를 생산하기 위한 기술은 아직 많은 장애를 가지고 있다. 인간 배아줄기세포 유래 신경전구세포에서 특징적으로 나타나는 신경관 유사로제트에 대한 이해는 인간 배아줄기세포 신경 분화의 효율을 높이는데 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다. 일반적으로 신경로제트(neural rosette)는 분화 중인 배아체를 부착 배양함으로써 유도하지만, 이 방법은 시간이 걸리고 복잡하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 신경로제트가 부착배양을 하지 않고 부유배양으로 형성될 수 있는지 조사하였다. 우선적으로, 배아체 형성 및 신경분화에 인간 배아줄기세포 클럼프(clump) 크기가 영향을 주는지를 조사하였고, 사방 $500\;{\mu}m$ 크기의 인간 배아줄기세포 클럼프가 신경 분화 유도에 가장 효과적임을 확인하였다. 로제트 형성을 유도하기 위해, 사방 $500\;{\mu}m$ 크기의 인간 배아줄기세포 클럼프를 1주일 동안 EB 배양배지에 부유 배양함으로써 균일한 크기의 배아체를 얻은 후, NES 배양 배지에서 부가적으로 $1{\sim}2$주 동안 계속 부유 배양한 결과, $7{\sim}10$일 사이에 신경관 유사 로제트가 형성됨을 확인하였다. 로제트 형성 세포의 신경전구세포로서 특성은 RT-PCR과 면역형광염색법을 이용한 신경전구세포 특이적 마커(vimentivi, nestin, MSI1, MSI2, Sox1, Tuj1) 발현을 통해 확인하였다. 또한, 성장인자를 제외한 NES 배양 배지에서 신경로제트를 $2{\sim}6$주 동안 지속적으로 배양하면 성숙 신경세포로의 말단 분화가 유도됨을 확인하였다. 신경세포 특이적 마커(Tuj1, MAP2, GABA)와 신경아교 특이적 마커($S100{\beta}$, GFAP)는 $2{\sim}3$주 또는 4주 후에 각각 발현이 유도됨을 확인하였고, 희소 돌기아교 특이적 마커(O1과 CNPase)는 $5{\sim}6$주 후에 발현이 증가함을 확인하였다. 본 연구결과는 신경로제트가 부유 배양시스템에서 성공적으로 형성됨을 보여주고 있으며, 이는 인간 배아줄기세포의 신경 분화를 이해하고, 신경전구세포 유도 과정을 단순화하는데 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제13권4호
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• pp.227-237
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• 2009

최근 골수와 혈액으로 유래된 중간엽 줄기세포와 비슷한 능력을 가지는 것으로 알려진 지방 유래 중간엽줄기세포가 새로운 세포 치료제로 떠오르고 있다. 하지만 줄기세포를 이용하여 치료하려는 질병은 나이가 들어감에 따라 발병하는 퇴행성 질환들이 대부분인데, 노화가 진행됨에 따라 줄기세포의 능력이 차이가 있다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 노화가 일어남에 따라 발생되는 신경성 질환을 자가 유래 지방 중간엽 줄기세포를 이용하여 치료함에 있어서 노화가 진행됨에 따라 얻어진 지방줄기세포가 세포학적으로 변화는 없는지에 대해 줄기세포 성장능, 생존율과 신경세포로의 분화유도 능력을 비교하였다. 30대, 40대, 50대에서 사람 지방 유래 줄기세포를 분리 배양하여 연령별 계대에 따른 세포수와 생존율을 측정하고, 줄기세포 성장능력을 비교 분석하였고, 지방 줄기세포를 신경세포 배양 조건 하에서 10일 동안 배양하여 신경 분화능력을 연령별로 비교하였다. 실험결과, 세포수와 생존율, 세포 모양이 연령과 계대별에 의해 차이가 없다는 것을 확인하였다. 신경 분화 후 면역형광염색법을 통해 분석한 결과, 연령에 따른 신경 분화능력의 차이가 관찰되지 않았다. 분자 유전적학으로 신경세포 마커의 발현을 mRNA 수준에서 분석한 결과, 연령별 간의 차이가 몇 개의 유전자 발현을 제외하고는 차이가 발견되지 못했다. 하지만 계대가 진행될수록 50대군의 줄기세포에서 MAP2와 Sox2의 mRNA 발현이 30대군의 줄기세포에 비해 상대적으로 낮게 발현됨이 확인되었다. 결론적으로 자가 지방 중간엽 줄기세포의 신경세포 분화능력이 연령에 상관없이 차이가 없음이 관찰되었으며, 이는 나이 든 사람으로부터 얻어진 지방 줄기세포도 젊은 사람에서 얻어진 세포와 마찬가지 능력으로 자가 세포 치료제로 사용될 수 있다는 점을 말해주고 있다.

• 한국안광학회지
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• 제18권4호
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• pp.541-548
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• 2013

목적: 골수기질세포는 생체 내 외에서 신경세포와 신경교세포로 교차분화 할 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 밝혀져 있다. 발생 중인 숙주 환경에 따라 이식된 골수기질세포의 생존여부, 형태학적 그리고 분자적 분화영향을 조사하기 위해 브라질산 주머니쥐 안구에 마우스 골수기질세포를 이식하였다. 방법: GFP를 발현하는 골수기질세포를 발생 중인 브라질산 주머니쥐의 각 시기별로 이식하여, 이식 후 최대 4주까지 생존시킨 후 각 시기별로 면역조직화학법을 시행하였다. 결과: 이식한 골수기질세포의 일부는 숙주동물의 유리체 내에서 생존하며 일부 돌기를 내는 신경세포로 형태학적 분화가 됨을 관찰할 수 있었다. 또한 유리체에 존재하는 일부 세포는 신경세포 표지인자인 TuJ1(class III ${\beta}$-tubulin), 신경교세포 표지인자인 GFAP(glial fibrillary acidic protein), 또는 신경줄기세포 표지인자인 Nestin 단백질을 발현하였다. 게다가, 일부 골수기질세포는 신경절세포층으로 이동함을 관찰했으나, 이동한 세포들은 형태학적 또는 분자적 분화를 나타내지는 않았다. 결론: 이번 연구에서 가장 효율적인 이식시기는 생후 16일째의 포유류 망막으로, 이는 망막세포의 분화양상과 층분화 패턴으로 미뤄볼 때 생후 4~5일 정도의 마우스 망막과 발생학적으로 상동함을 알 수 있었다. 또한 이식 받은 숙주 망막의 미세환경이 이식된 세포운명에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.599-599
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• 2013

최근의 원자간력현미경(AFM)은 생체물질을 대상으로 여러 구조적 형상뿐만 아니라 물리적 특성 측정이 가능하여 바이오분야에 다양이 활용되고 있다. 줄기세포의 신경세포로 분화 인지에 대한 연구와 관련하여 본 연구에서는 AFM의 한 기능인 Force-Distance curve 측정법을 활용하여 신경암세포주라 불리는 SH-SY5Y를 대상으로 분화 전과 후의 세포막의 stiffness 변화를 측정하였다. 세포막의 stiffness값은 시료표면과 맞닿은 AFM 탐침에 계속적으로 수직방향의 힘이 가해질 시 AFM 캔티레버의 구부러짐 정도로 측정된다. SH-SY5Y는 RA (retinoic acid) 처리에 의해 분화유도 되었으며, 생물학적 방법인 western blotting법을 통해 분화여부를 확인하였다. 측정영역은 AFM topography 이미지 상에서 roughness가 가장 낮은 분화 전과 후 SH-SY5Y의 핵 주변영역으로 선정하였다. 선정된 영역 내에 여러 부분의 분화 전후 세포막의 stiffness 값을 측정하여 통계화한 결과, 분화 전과 후 세포막의 stiffness 차이를 확인할 수 있었다. 분화 전 SH-SY5Y 세포막의 stiffness는 0.79445 N/m인 반면, 분화 후 SH-SY5Y 세포막의stiffness는 0.60324 N/m로 확인되었다. 이는 분화 전에 비하여 분화 후 SH-SY5Y 세포막의 stiffness가 약 24.07% 감소된 것으로 판단할 수 있다. 본 연구는 생물학적 복잡한 방법이 아닌 간단한 방법으로 세포의 stiffness의 변화 측정을 통한 세포의 분화를 판별할 수 있는 방법을 개발한 것으로 여러 줄기세포의 특정세포로 분화여부 판단에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.