중간엽기질세포를 이용한 성체줄기세포의 자가재생산을촉진하는 방법 document_id A220623058298

성체 줄기세포란 발생과정이 진행되어 배아의 각 장기가 형성되는 단계 혹은 성체단계에서 나타나는 줄기세포를 의미하며, 그 분화능이 일반적으로 특정 조직을 구성하는 세포로만 한정된다. 성체 줄기세포는 유방, 골수, 제대혈, 혈액, 간장, 피부, 위장관, 태반, 및 자궁 등으로 구성된 군에서 유래할 수 있다. 성체 줄기세포는 신경세포로 분화할 수 있는 신경줄기세포, 혈액세포로 분화할 수 있는 조혈모 세포, 뼈, 연골, 지방, 근육 등으로 분화할 수 있는 중간엽 줄기세포, 간세포로 분화할 수 있는 간줄기세포 등이 있다. 그 중에서도 조혈줄기세포(hematopoietic stem cell; HSCs)는 조혈모 조직에서 혈액세포의 모든 계열세포로 분화될 수 있는 아주 희귀한 소집단이다. 이러한 조혈줄기세포는 골수가 파괴된 숙주에 조혈줄기세포를 이식하였을 때 재생하는 동안 자가재생능 (self-renewing capacity)을 가지고 장기간 재구성능력(repopulation)을 보여준다. 조혈줄기세포의 자가재생산은 각기 다른 이식세포 농도에 따른 생체내 재구성 세포(in-vivo repopulation cell)의 양적증가로 정의하며 CRU(competivive repopulationg units)로 표시한다. 한편, Wnt 단백질은 시스테인이 풍부한 세포외 영역을 가지고 있는 리간드(cysteine-rich-secreted ligand)로서, 자가분비(autocrine) 또는 측분비(paracrine)를 통해 세포막 수용체에 결합하여 수용체매개신호전달경로(receptor-mediated signal transduction pathway)인 Wnt 경로를 활성화시킨다. 원래 Wnt 신호(signaling)는 척추동물에서 기관의 발달이나 세포의 증식, 형태, 운동성과 운명을 조절하는 작용을 한다(Logan, C.Y., and R. Nusse. 2004. 20:781-810). Wnt 경로는 Wnt 단백질이 세포막 수용체에 결합했을 때 세포 내 어떤 신호 경로를 활성화시키느냐에 따라 2가지로 나눌 수 있는데, 그 중 하나는 β-카테닌-의존성 Wnt 경로로 정규 Wnt 신호전달체계(canonical Wnt pathway)라고도 하는데, Wnt1, Wnt2, Wnt3a, Wnt10a 등에 의해 활성화되며 주로 세포의 운명을 결정하고 세포 증식이나 생존에 관여한다. 다른 하나는 β-카테닌-비의존성 Wnt 경로로 비정규 Wnt 신호전달체계(non-canonical Wnt pathway) 또는 Wnt/칼슘 경로라고 하는데, Wnt4, Wnt5a, Wnt11에 의해 활성화되고 세포의 극성이나 부착, 모양의 변화 등에 관여한다. 정규 Wnt 신호전달체계에서, Wnt 신호가 없는 상태에서 β-카테닌은 Axin, 세린/트레오닌 활성화 효소(serine/threonine kinase) 및 글리코겐 합성 인산화효소 3β(glycogen synthase kinase 3β)등과 복합되어 자폭복합체를 형성하며, 인산화되어 불안정해진다. Wnt 단백질이 세포막에 있는 frizzled 수용체 및 LRP5/6에 결합하면 Wnt 신호는 자폭복합체 형성을 저지하고, β-카테닌이 안정화되어 세포 내에 축척되며 핵으로 이동하여 TCF/LEF 전사인자의 활성을 유도하게 된다(Wodarz, A., and R. Nusse. 1998. Annu Rev Cell Dev Biol 14:59-88). 조혈줄기세포 자가재생산에서 β-카테닌의 역할에 대해서는 이론이 많으며, 조혈줄기세포의 β-카테닌 활성 효과에 대한 최근 연구 중에는, β-카테닌이 조건적 불활성되어도 조혈줄기세포의 재구성능이나 정상 조혈세포 발생이 정상적이며 조혈줄기세포와 β-카테닌은 별 상관없다는 보고가 있다(Cobas, M., A. et al. 2004. J Exp Med 199:221-229). 또한, 인위적으로 β-카테닌을 안정화시킨 쥐에서 평상상태뿐 아니라 골수불능 숙주에서도 조혈기능 결함과 분화 장애를 보였다는 보고가 있다(Kirstetter P., et al. 2006. Nat Immunol 7:1037-1047). 흥미롭게도 이러한 β-카테닌 기능부전에서 재구성능력이 소실됨에도 불구하고 phenotypically defined 조혈줄기세포 확장이 관찰되어, 조혈줄기세포와 그 조혈기능에 있어서 β-카테닌의 정확한 생물학적 기능이 무엇인지에 대하여 의문을 더하고 있다. 이에, 본 발명자들은 미세환경적 관점에서 성체줄기세포에 대한 β-카테닌의 역할을 규명하고자 연구한 결과, Wnt 신호체계의 일차적 표적은 기질이며 Wnt신호에 의해 활성화된 기질이 평상 상태에서 성체줄기세포의 자가재생능을 향상시키는 미세환경의 단서가 된다는 것을 확인하였고, 특히 β-카테닌이 과발현된 중간엽기질세포(mesenchymal stromal cell; MSC)를 조혈줄기세포 또는 신경줄기세포와 공동배양했을 때 조혈줄기세포 또는 신경줄기세포의 자가재생산능이 향상됨을 확인하였다. 나아가, 본원 발명자들은 β-카테닌이 활성화된 중간엽기질세포에서 notch 리간드인 jagged-1, dll-1 및 dlk-1 이 유의적으로 과발현되며 notch 신호체계가 활성화됨을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.