Wild-hNSC Wild-vehicle - 알쯔하이머병 동물모델에서 인간 신경줄기세포의 뇌 이식

GFAP GFAP

그림 8.AAAPPPPPPssswww 형형형질질질전전전환환환 동동동물물물 및및및 대대대조조조군군군 동동동물물물 뇌뇌뇌에에에서서서 신신신경경경교교교세세세포포포 증증증식식식증증증...생후 13개월 된 APPsw 형질전환 쥐와 동일 배에서 출산된 정 상 대조군 쥐에서 인간 신경줄기세포 (hNSCs) 혹은 H-H buffer (vehicle)를 각각 뇌 이식하고 6주 후에 GFAP 항체를 이용하여 면역조 직화학 염색법을 실시하였다.APPsw 형질전환 쥐에 인간 신경줄기세 포를 이식한 경우 (A; APP-hNSC), APPsw 형질전환 쥐에 H-H buffer를 이식한 경우 (B;APP-vehicle),정상 대조군 쥐에 인간 신경줄 기세포를 이식한 경우 (C;Wild-hNSC)에 이식용 주사바늘이 들어간 뇌 피질과 해마 부위에 성상교세포가 많이 증식되어 GFAP의 발현이 크게 증가되었음이 관찰됨.정상 대조군 쥐에 H-H buffer를 이식한 경 우 (D;Wild-vehicle)는 뇌 피질과 해마 부위에 GFAP 발현이 상대적으

4.행동검사

APPsw 형질전환 쥐와 정상 대조군 쥐에서 인간 신경줄기세포 혹은 H-H buffer를 이식한 경우 숙주 실험동물의 학습과 기억능력에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 Morriswatermaze행동검사를 실시하 였다. APPsw 형질전환 쥐에 인간 신경줄기세포를 이식한 군 (APP-hNSCs)5마리,APPsw 형질전환 쥐에 H-H buffer를 이식한 군 (APP-vehicle) 6마리, 정상 쥐에 인간 신경줄기세포를 이식한 군 (Wild-hNSCs)7마리,정상 쥐에 H-H buffer를 이식한 군 (Wild-vehicle) 9마리로 나누어 실험을 진행하였다.각 군간 학습능력의 변화를 보기위해 서 6일 동안 probe의 위치를 학습시켰는데,4개 군 모두 probe를 찾아가 는 시간이 점차 줄어드는 것으로 보아 실험군과 대조군 모두 학습이 되고 있음을 알 수 있었으나,각 군 사이에 큰 차이를 보이지 않았고,통계적으 로도 유의한 차이를 보이지 않았다 (그림 9A).기억능력의 향상정도를 평 가하기 위해서 실험 7일째에 probe를 치우고 probe위치의 정반대방향으 로부터 수영을 시작하여 쥐가 probe가 위치한 지역에 머무르는 시간을 통 해서 기억능력을 측정하였는데,각 군들 사이에 기억능력에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으나 실험군 및 대조군 모두에서 인간 신경줄 기세포를 이식한 경우가 H-H buffer를 이식한 경우보다 기억능력이 평균 적으로 낮은 경향을 보였으며,특히 APPsw 형질전환 쥐의 경우에서 상 대적으로 기억능력이 가장 낮게 나왔다.또 APPsw 형질전환 쥐에 인간 신경줄기세포 혹은 H-H buffer를 이식한 경우 정상 대조군 쥐에 인간 신 경줄기세포 혹은 H-H buffer를 이식한 경우에 비하여 각각 상대적으로 기억능력이 다소 낮은 경향을 보였다 (그림 9B).

A

B

APP-hNSC

APP-vehicle

Wild-hNSC

Wild-vehicle Group

그림 9.AAAPPPPPPssswww 형형형질질질전전전환환환 동동동물물물 및및및 대대대조조조군군군 동동동물물물에에에서서서 학학학습습습 및및및 기기기억억억능능능력력력 평평평가가가 행행행동동동검검검사사사...생후 13개월된 APPsw 형질전환 쥐와 같은 배에서 출생한 정상 대조군 쥐에서 인간 신경줄기세포 혹은 H-H buffer를 각각 뇌 이식 하고 5주 후에 각 실험군 사이에 학습 및 기억능력을 Morriswatermaze 방법을 통하여 분석하였다.A,APP-hNSC (n=5),APP-vehicle (n=6), Wild-hNSC (n=7),Wild-vehicle(n=9)의 각 군 사이에 probe를 찾아가는 시간을 비교하였을 때 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았으나 모든 군 에서 6일 째 probe를 찾아가는 시간이 15초 미만으로 감소하는 것으로 보 아 학습은 이루어지고 있음을 보임.B,실험 7일 째 probetest상 각 군 에서 probe가 있던 위치에 수영하면서 머무는 평균 시간을 비교한 결과 통 계적으로 유의한 차이는 보이지 않음.그러나 대조군 및 실험군 모두에서 H-H buffer를 이식한 경우보다 인간 신경줄기세포를 이식한 경우에 상대 적으로 다소 기억능력이 감소하였으며,정상 대조군보다 APPsw 형질전환 쥐에서 신경줄기세포 혹은 H-H buffer를 이식한 각각의 경우에서 가 다 소 기억능력이 감소함을 보였다.(그래프 상의 수치는 평균±표준오차로 표 시되었음.)

Ⅳ 계에 있는데^5,⁷최근에는 phase1임상실험에서 NerveGrowthFactor(NGF) 를 분비하는 섬유아세포의 뇌 이식을 통해 병의 호전을 보여주는 결과도

주,생착 및 분화 양상을 확인하였고,신경행동학적인 증상의 호전여부를

세포 이식술 시 기계적 뇌 손상을 유발하여 뇌에 염증반응을 더욱 촉진시

병 모델동물의 뇌에서 병적 미세환경을 개선시키지 못했으며,사멸하였거 나 기능부전을 보이는 신경세포의 대체 및 신경회로의 재생을 유도하지 못 하였고,오히려 공여세포가 주로 성상교세포로 분화하여 염증반응을 더욱 가속화시켜 학습 및 기억능력에 나쁜 영향을 미친 것으로 사료된다.그러 나 이식된 인간 신경줄기세포는 고령의 노화된 실험군 및 대조군 성체동물 에서도 숙주동물 뇌의 광범위한 지역에 이주하여 생착이 가능함을 보였고, 적절히 숙주동물의 뇌 조직으로 통합되어 미세 환경신호에 반응하여 일부 공여세포는 희소돌기아교세포 및 신경원세포로도 분화함을 보였다.따라서 이러한 예비연구 결과를 이용하여 향후 연구에서는 실험동물 뇌 손상을 최 소화 하면서 줄기세포를 적절히 이식하는 방법을 개발하고,바이러스성 또 는 비바이러스성 벡터를 이용하여 이식된 줄기세포로 하여금 치료적 유용 성이 높은 신경영양인자들을 분비케 하며,숙주동물 뇌의 염증반응을 감소 시키고 신경변성을 유발하는 원인 단백질을 표적화하여 제거할 수 있는 물 질을 분비토록 인간 신경줄기세포를 조절하여 실험을 진행할 예정이다.그 리고 생체 외에서 뇌신경 발생에 관여하는 다양한 전사조절 단백질을 이용 하여 적절히 인간 신경줄기세포를 특이 신경원세포로 분화 유도한 후 실험 동물의 뇌에 이식하여 알쯔하이머병 동물모델에서 병리적 미세 환경신호를 개선시키고,손상된 신경세포의 대체 및 재생 그리고 신경회로의 복구를 유도하며,결과적으로 학습 및 기억능력의 향상을 유발하는 기능적이며 효 율적인 세포치료 가능성을 실험할 것이다.

Ⅴ

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Abstract Abstract Abstract Abstract

Transplantation of human neural stem cells in the transgenic APPswe (β amyloid precursor protein swedish mutation) mice brain.

Il Shin Lee

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Professor Kook In Park)

Alzheimer's disease (AD), the most common dementia, is the progressive neurodegenerative disease that includes memory loss and cognitive impairments. The AD patient's brain shows abnormal characters of extracellular Aβ plaques and intracellular neurofibrillary tangles. When neural stem cells (NSCs) implanted into a diseased or injured nervous system, they not only showed preferential extensive migration to and engraftment within areas of discrete as well as diffuse abnormalities, but the capability to replace disease tissue in an appropriate manner. In this study, AD animal model used APP 695 swedish (KM670/671NL) transgenic mice and NSCs cultured from human fetal telencephalon at 13 weeks of gestation. Human NSCs transplanted into hippocampi and lateral ventricles of APPswe transgenic mice survived and integrated to the hippocampus, cortex, corpus callosum, thalamus and white matter track. The majority of hNSCs engrafted differentiated into neuroglial , the minority of cells presented the immature or neuronal phenotype. In Morris water

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