목적: 손상된 신경세포는 자가 증식이나 재생이 불가능하여, 줄기세포의 분화를 통해 이를 대체하고자 하는 재생의학적 연구가 많이 시도되고 있다. 줄기세포의 분화를 위해서는 세포외기질과 성장인자로 구성된 미세환경이 필요하고, 세포외기질인 Laminin과 성장인자인 PDGF-BB (Platelet-derived growth factor isoform BB) 는 줄기세포에서 신경세포로의 분화를 촉진하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 다른 성체줄기세포에 비해 손쉽게 얻을 수 있는 요줄기세포는 자가 재생과 다양한 분화가 가능하다고 알려져 있다. 이에 신경세포를 대체할 수 있는 세포원으로서 요줄기세포의 가능성과 분화 촉진인자로서 Laminin과 PDGF-BB의 역할을 알아보고자 하였다.
대상 및 방법: 요줄기세포는 건강한 공여자의 소변에서 분리배양하였고 핵형분석을 통해 세포유전학적 안정성을 확인하였다. 분리된 요줄기세포에서 세포 증식능과 집락형성능을 확인하였고, 유세포분석을 통해 배아줄기 표지자 및 중간엽 표지자 (SSEA4, CD44, CD73, CD90, CD105), 조혈 표지자 (CD34, CD45), 그리고 염증 표지자 (HLA-DR) 를 확인하였다. 세포면역형광염색을 이용하여 배아줄기 표지자 및 중간엽 표지자 (SSEA4, CD73), 조혈 표지자 (CD34), 그리고 염증 표지자 (HLA-DR)의 단백질 발현을 확인하였다. 요줄기세포에서 신경세포로의 분화여부와 촉진인자로서 Laminin과 PDGF-BB의 역할을 확인하기 위해 요줄기세포에 신경분화유도액만으로 신경분화를 유도한 군, Laminin과 PDGF-BB 각각과 동시에 추가하여 분화를 유도한 군들로 나누어 14일 뒤 실시간 중합효소 연쇄반응, 유세포분석, 그리고 세포면역형광염색을 통해 유전자 수준과 단백질 수준에서 신경세포 특이표지자의 발현을 분석하였다.
결과: 소변에서 분리한 요줄기세포는 타원형의 자갈모양을 가지고 있고 핵형분석에서 안정성이 확인되었다. 세포 부착 후 3, 5, 7 일에 시행한 세포 증식능 분석에서 시간이 경과함에 따라 세포는 증식하였고, 모든 세포주가 집락형성능력을 가지는 것을 확인하였다. 유세포분석과 세포면역형광염색에서 요줄기세포는 중간엽 표지자에서는 양성을, 조혈표지자와 염증 표지자에서는 음성을 나타내었다. 요줄기세포에서 신경세포로 분화를 유도한 모든 군에서 신경세포로의 분화가 관찰되었고, 신경으로 분화 유도한 요줄기세포는 수축하고 가늘고 길게 뻗는 모양으로 변하였으며 축색돌기와 유사한 모양이 관찰되었다. 실시간 중합효소 연쇄반응에서 신경분화유도액에 Laminin과 PDGF-BB를 동시에 첨가하여 분화를 유도하였을 때 신경세포 특이표지자 발현이 가장 높았고 Laminin을 첨가한 군, PDGF-BB를 첨가한 군, 신경분화유도액만을 사용한 군의 순서로 발현이 높았다. 유세포분석과 세포면역형광염색에서 미분화요줄기세포보다 분화를 유도한 모든 군에서 신경세포 표지자들이 높게 발현되는 것을 확인하였다.
결론: 중간엽 줄기세포의 특징을 가지는 요줄기세포는 신경분화유도액에서 신경세포로 분화가 가능하고, 신경분화 촉진인자로서 Laminin과 PDGF-BB는 요줄기세포에서 신경세포로의 분화효율을 증가시키고 시너지 효과를 보여주었다. 본 연구는 손상된 신경세포를 대체할 수 있는 세포원으로서 요줄기세포의 가능성과 분화효율을 극대화하는 방법을 제시한 예비연구로서의 의미를 지닌다.