• 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.

• 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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• 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.

• 동의생리병리학회지
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• 제17권2호
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• pp.529-541
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• 2003

Yukmijihwang-tang has been widely used as an and-aging herbal medicine for hundred years in Asian countries. Numerous studies show that Yukmijihwangtang has anti-oxidative effect both in vivo and in vitro. It has been reported that Moutan Cortex Radicis extract (MCR) was the most effective herb in Yukmijihwang-tang on undifferentiated PC12 cells upon oxidative-stressed with hydrogen peroxide. The purpose of this study is to; 1) evaluate the recovery of neuronal damage by assessing the anti-oxidant effect of MCR on PC12 cells differentiated with nerve growth factor (NGF), 2) identify candidate genes responsible for anti-oxidative effect on differentiated PC12 cells by oligonucleotide chip microarray. PC12 cells, which were differentiated by treating with NGF, were treated without or with hydrogen peroxide in the presence or absence of various concentration of MCR. Cell survival was determined by using MTS assay. Measurement of intracellular reactive oxygen species (ROS) generation was determined using the H2DCFDA assay The viability of cells treated with MCR was significantly recovered from stressed PC12 cell. In addition, wide rage of concentrations of MCR shows dose-dependent inhibitory effect on ROS production in oxidative-stressed cells. Total RNAs of cells without treatment(Control group), only treated with H₂O₂ (stressed group) and treated with both H₂O₂ and of MCR (MCR group) were isolated, and cDNAs was synthesized using oligoT7(dT) primer. The fragmented cRNAs, synthesized from cDNAs, were applied to Affymetrix GeneChip Rat Neurobiology U34 Array. mRNA of Calcium/calmodulin-dependent protein kinase II delta subunit(CaMKII), neuron glucose transporter (GLUT3) and myelin/oligodendrocyte glycoprotein(MOG) were downregulated in Stressed group comparing to Control group. P2X2-5 receptor (P2X2R-5), P2X2-4 receptor (P2X2R-4), c-fos, 25 kDa synaptosomal attachment protein(SNAP-25a) and GLUT3 were downregulated, whereas A2 adenosine receptor (A2AR), cathechol-O-methyltransferase(COMT), glucose transporter 1 (GLUT1), EST223333, heme oxygenase (HO), VGF, UI-R-CO-ja-a-07-0-Ul.s1 and macrophage migration inhibitory factor (MIF) were upregulated in MCA group comparing to Control group. Expression of Putative potassium channel subunit protein (ACK4), P2X2A-5, P2X2A-4, Interferon-gamma inducing factor isoform alpha precursor (IL-18α), EST199031, P2XR, P2X2 purinoceptor isoform e (P2X2R-e), Precursor interleukin 18 (IL-18) were downregulated, whereas MOO, EST223333, GLUT-1, MIF, Neuronatin alpha, UI-R-C0-ja-a-07-0-Ul.s1, A2. adenosine receptor, COMT, neuron-specific enolase (NSE), HO, VGF, A rat novel protein which is expressed with nerve injury (E12625) were upregulated in MCR group comparing to Stressed group. The results suggest that decreased viability and AOS production of PC12 cell by H₂O₂ may be, at lease, mediated by impaired glucose transporter expression. It is implicated that the MCR treatment protect PC12 cell from oxidative stress via following mechanisms; improving glucose transport into the cell, enhancing expression of anti-oxidative genes and protecting from dopamine cytotoxicity by increment of COMT and MIF expression. The list of differentially expressed genes may implicate further insight on the action and mechanism behind the anti-oxidative effects of herbal extract Moutan Cortex Radicis.