농어의 피부는 크게 상피층과 진피층으로 구분된다. 상피층은 지지세포와 단세포선들로 구성된다. 지지세포는 표면세포, 중간세포 및 기저세포로 구분된다. 선세포는 점액분비세포와 곤봉상세포로 구분되는데, 이들의 분포밀도는 곤봉상세포가 더 높다. 표면세포는 편평형 또는 입방형이며 세포질에는 조면소포체가 잘 발달되어 있으며, microridge가 뚜렷하다. 표면세포들은 membrane interdigitation구조와 부착반에 의해서 다른 세포들과 연결되어 있다. 중간세포는 난형이며, 전자밀도는 다른 지지세포 보다 높다. 기저세포는 입방형이며, 세포소기관의 가운데 미토콘드리아의 발달이 현저하며, membrane interdigitation 구조들이 발달되어 있다. 점액분비세포는 막으로 싸인 다수의 분비과립들을 함유한다. 곤봉상세포의 세포질은 수질부와 피질부로 구분되는데, 수질부에서는 핵, 세포소기관, 중심공포가 관찰되며, 피질부에서는 발달된 장미세섬유들이 관찰된다. 곤봉상세포들은 잘 발달된 membrane interdigitation구조와 부착반에 의해서 다른 세포들과 연계되어 있다.
이 글에서는 나노스케일의 직경을 갖는 섬유를 빠른 생산속도로 제작할 수 있는 전기방사공정(electrospinning process)에 대한 개요와 조직공학용 지지체(tissue engineering scaffold)로의 응용을 위한 제조방법에 대해 소개하고자 한다. 세포의 증식, 분화 등의 생물학적 활동에 기반한 조직공학 및 조직재생 분야에서는 일시적 또는 영구적으로 세포가 부착하여 생장할 수 있는 지지체(scaffold)의 활용이 필수적이다. 세포가 이상적으로 성장할 수 있는 지지체를 제작하기 위해서는 세포의 부착 특성, 화학적/물리적/구조적 성장 환경 등이 고려되어야 한다. 따라서 이상적인 세포 성장 환경을 구현하기 위해 실제 세포 주변의 미세환경(microenvironmenr)조건을 모사하는 연구가 많이 이루어지고 있다. 세포외기질(extracellular matrix)이라고 하는 나노크기의 직경을 갖는 섬유기반의 세포 주변 환경을 모사하는 방법의 하나로 전기방사 공정이 '90년대에 들어 활용되기 시작하였다. 현재까지도 전기방사를 이용하여 제작되는 나노섬유는 공정조건 및 재료를 다양하게 응용하여 조직의 물리 화학적 특성을 잘 반영할 수 있는 장점이 있어 조직공학용 지지체로서 광범위하게 활용되고 있다.
문치가자미의 피부 상피층은 지지세포, 선세포 그리고 부속세포들로 구성된다. 지지세포는 표면세포, 중간세포 및 기저세포로 구분된다. 지지세포들의 세포질은 공통적으로 피질부와 수질부로 나누어지는때, 수질부에는 세포 소기관의 발달이 현저하며, 피질부에는 미세섬유의 발달이 뚜렷하다. 선세포들은 상피의 표면층과 중간층에 존재한다. 점액세포의 세포질은 AB-PAS에 청색으로 반응하였다. 곤봉방세포는 세포질에 원형의 중심공포와 발달된 미세섬유들을 가진다. 과립세포는 주로 중간층과 기저층에 존재하고, 세포질의 대부분은 막을 가진 전자밀도가 높은 과립들이 차지한다. 염세포는 주로 표층에 위치하며, 세포질의 대부분은 잘 발달된 미토콘드리아들이 차지한다. 색소세포는 세포질에 존재하는 함유물의 전자밀도에 따라 세 종류로 구분할 수 있다.
넙치의 피부 상피층은 지지세포, 선세포와 부속세포들로 구성된다. 지지세포는 표면세포, 중간세포 및 기저세포로 구분된다. 선세포는 점액세포와 곤봉상세포, 부속세포는 염세포가 관찰된다. 표면세포는 편평형 또는 입방형이며 미융기들이 잘 발달되어 있다. 지지세포는 menbrane interdigitation구조와 부착반에 의해서 다른 세포들과 잘 연결되어 있고 세포질 피질부에 당김세사가 잘 발달되어 있다. 점액세포는 타원형으로 중성다당류의 점액을 함유하는 것으로 확인된다. 곤봉상세포는 세포질에 많은 액포와 미세섬유다발을 관찰할 수 있다. 부속세포인 염세포 세포질의 대부분이 미토콘드리아로 가득 채워져 있다.
베도라치의 피부는 크게 상피층과 진피층으로 구분된다. 상피층은 지지세포와 선세포들로 구성된다. 지지세포는 표면세포, 중간세포 및 기저세포로 구분되며, 선세포는 점액분비세포와 곤봉랑 세포로 구분된다. 지지세포들의 세포질은 피질부와 수질부로 나누어지는데, 수질부에는 세포소기관의 발달이 현저하며, 피질부에는 미세섬유의 발달이 뚜렷하다. 표면세포는 입방형이며 핵은 말굽형이다. 중간세포는 불규칙한 형태의 핵을 가지며, 핵과 세포질의 전자밀도는 지지세포 가운데 가장 높다. 기저세포는 원주형이나 핵은 세포질의 위쪽에 위치한다. 점액분비세포의 세포질은 타원형의 분비과립이 대부분을 차지하며, AB-PAS에 적색으로 반응하였다. 조면소포체와 골지체가 발달되어 있다. 곤봉상 세포의 세포질 상부에는 원형의 분비성 물질들이 차지하며, 핵은 장방형이고, 세포질에서는 조면소포체와 활면소포체가 발달되어 있다. 색소세포는 세포질에 전자밀도가 높은 색소과립들을 함유한 종류와 반사소판을 함유한 종류로 구분된다. 섬유세포의 세포질은 아주 잘 발달된 조면소포체들이 대부분을 차지한다.
돌가자미의 피부 상피층을 다층상피층으로 지지세포, 선세포 그리고 과립세포들로 구성된다. 상피층은 지지세포의 형태와 구조에 따라 표면층, 중간층 및 기저층으로 구분 할 수 있었다. 지지세포들의 세포질은 피질부와 수질부로 나누어지는데 피질부에는 미세섬유의 발달이 뚜렷하다. 점액세포들은 단세포선으로 상피의 표면층과 중간층에서 관찰된다. 점액세포의 점액물질은 중성이며, carboxylated mucosubstance의 당단백 질로 확인되었다. 곤봉상세포는 세포질에 잘 발달된 활면소포체와 골지체를 가진다. 과립세포는 주로 중간층과 기저층에 존재하고, 세포질은 막을 가진 전자밀도가 높은 과립들이 차지한다. 색소세포는 세포질에 존재하는 함유물의 전자밀도에 따라 세 종류로 구분할 수 있었으며, 색소세포 근처에서 신경종말을 관찰할 수 있었다.
목적 : 제대혈의 조혈모세포 체외확장 시 조혈세포 증폭과 더불어 조혈미세환경의 변화가 일어난다. 이때 제대혈 $CD34^+$ 세포에서 유래되는 지지세포의 계열 분석조혈성장인자 분비능력을 알아보고 지지세포 증식 조건을 확립하여 효과적인 제대혈의 체외증폭을 제시하고자 하였다. 방법 : 제대혈부터 $CD34^+$ 세포를 분리하여 실험에 사용하였다. 무혈청배지에서 각종 조혈성장인자를 다양한 조합으로 첨가하여 배양하였고 증식정도는 현미경으로 관찰하여 배양용기를 점유한 면적 비율로 계산하였다. 세포외간질 단백의 효과를 분석하기 위하여 collagen S, fibronectin, laminin 및 poly-L-ly sine를 미리 coating한 용기에 배양하여 분석하였다. 제대혈 $CD34^+$ 세포를 조혈성장인자의 첨가 없이 3주간 액체배양하였다. 배양 시, 1주, 2주 및 3주에 상층액을 얻어 $-80^{\circ}C$에 보관하였다가 한꺼번에 IL-3, IL-6, GM-CSF, IL-$1{\beta}$ 및 TNF-$\alpha$등을 ELISA 방법으로 내부적으로 분비되는 량을 측정하였다. 분화된 지지세포의 계열을 분석하기 위해 E-selectin, VCAM-1, ICAM-1, PECAM-1, vWF, vimentin 및 CD 14 항체를 이용하여 면역화학염색 후 형광현미경으로 관찰하였다. 결과 : 제대혈 $CD34^+$ 세포 체외증폭시키는 과정에서 배양 4일에 지지세포가 출현하기 시작하여 7-10일이 지나면서 증식하기 시작하였고 14-2 1일 경에 서로 뭉치는 양상을 보여주었다. 제대혈 $CD34^+$ 세포 배양하면서 내부적으로 분비되는 GM-CSF, IL-6의 측정치는 시간이 지남에 따라 증가되었다. 제대혈 $CD34^+$ 세포 체외확장 시 지지세포의 증식 정도는 TPO+FL+SCF+LIF의 조합의 조혈성장인자가 첨가되었을 때 그리고 세포외간질 단백 성분 중 1% poly-L-lysine으로 처리한 경우 가장 효과적이었다. 결론 : 체외 증폭시 제대혈 $CD34^+$ 세포로부터 지지세포가 나타났으며 적절한 조혈성장인자의 첨가나 세포외간질 단백의 첨가에 의해 증폭될 수 있다.
돌돔의 피부는 크게 상피층과 진피층으로 구분되며, 상피층은 지지세포, 선세포 및 부속세포로 구성된다. 지지세포는 표면세포, 중간세포 및 기저세포, 선세포는 점액세포와 곤봉상세포, 그리고 부속세포는 염세포가 관찰된다. 표면세포는 편평형 또는 입방형으로서 타원형의 핵을 가지고, 미세융기(microridge)들이 발달되어 있으며 glycocalyx가 관찰된다. 중간세포는 타원형에 가깝고 원형에 가까운 핵을 가진다. 기저세포는 원주형으로서 핵은 세포질의 상부에 위치한다. 점액세포는 타원형으로 세포질은 타원형의 분비과립이 대부분을 차지하며, AB-PAS (pH 2.5)에 청색으로 반응하였다. 곤봉상세포는 세포질에 많은 액포와 미세섬유다발을 관찰할 수 있다. 부속세포인 염세포 세포질의 대부분이 미토콘드리아로 가득 채워져 있다. 색소세포는 세포질에 전자밀도가 높은 색소과립들을 함유한 종류와 반사소판을 함유한 종류로 구분된다.
목 적: 본 연구는 생쥐 포배기 배아로부터 내세포괴를 분리하는 방법과 지지세포의 종류와 mitomycin C 처리 시간이 내세포괴 colony 형성률에 미치는 영향을 관찰하기 위해 시행되었다. 연구방법: 일반적인 면역절제술, 주사바늘을 이용한 부분 영양막세포 절개법, 포배기 배아 공배양법으로 내세포괴를 분리한 후, 상업적으로 구입이 가능한 STO 또는 직접 제조한 생쥐 배아섬유아세포 (pMEF)를 지지세포로 이용하여 배양하였다. 또한, mitomycin C를 1, 2, 3시간 동안 처리한 각각의 지지세포에서 7일 동안 배양한 후, 내세포괴 colony 형성률을 살펴보았다. 결 과: STO 지지세포에서는 부분 영양막세포 절개법을 사용한 경우 (52%)가 면역절제술 (12%)이나 포배기 배아 공배양법 (16%)을 사용한 경우보다 내세포괴 colony 형성률이 유의하게 높았다 (p<0.05). pMEF 지지세포에서의 형성률은 부분 영양막세포 절개법을 사용한 경우 (88%)와 포배기 배아 공배양법 (82%)을 사용한 경우가 면역절제술 (16%)을 사용한 경우보다 높았다 (p<0.05). STO와 pMEF 모두에서, 2시간 mitomycin C 처리군 (52%, 88%)이 1시간 처리군 (9%, 42%)과 3시간 처리군 (18%, 76%)보다 높은 내세포괴 colony 형성률을 보여주었다 (p<0.05). 결 론: 이상의 결과는 부분 영양막세포 절개법이 생쥐 포배기 배아로부터 내세포괴를 분리하는 가장 효과적인 방법이며, 가장 적절한 mitomycin C 처리 시간은 2시간이라는 것을 보여준다. 그러나 이와 같은 부분 영양막세포 절개법의 효용성을 보다 명확하게 확인하기 위해서는 분리한 내세포괴를 계대배양하여 줄기세포주로서의 특성을 확인하는 실험이 추가적으로 필요할 것으로 생각된다.
본 연구는 키토산 알지네이트 수화겔을 사용하여 제작된 연골세포의 3차원 구조를 유지하며 생물학적, 생리학적인 기능을 유지하는데 적합한 poly (L-Lactic-co-${\varepsilon}$-Caprolactone) (PLCL) 지지체의 효과에 대한 연구이다. 체내에서 수화겔은 단독으로 지지체 역할을 하기에는 부하를 견디기에 약하다. 이에 본 연구에서는 연골세포와 유사한 세포, 세포외 기질의 3차원적 구성을 만들기 위해 PLCL 지지체와 수화겔을 사용하여 합성 지지체를 제작하였다. 염화나트륨을 사용한 입자 침출 기법으로 85%의 다공성, $300-500{\mu}m$ 크기의 구멍을 가진 탄성력 높은 지지체를 제작하였다. 소의 연골세포와 키토산 알지네이트 겔 혼합물이 PLCL 지지체에 적용되었고 대조군의 알지네이트와 비교 연구하였다. 키토산 알지네이트 수화겔과 연골세포가 혼합된 경우에 알지네이트 단독 사용에 비해 세포 성숙, 증식, 세포외 기질의 합성, sGAG 생성과 II 형 콜라겐의 발현 등의 효과가 좋은 것으로 확인되었다. 본 연구 결과를 통해 PLCL 지지체에 연골세포와 키토산 알지네이트 겔 혼합물을 적용할 경우 세포 증식과 기질의 합성에 적합한 환경을 만들 수 있으며 연골의 복구와 재생에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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