치과 중간엽 줄기 세포 분비물: 신경 보호 및 신경 재생을 위한 흥미로운 접근 방식 4부
Aug 14, 2024
3.3. 치주인대 줄기세포 Secretome
재발 완화 다발성 경화증(RR-MS) 환자의 PDLSC에서 얻은 CM은 LPS로 처리된 RAW 264.7 대식세포 배지로 자극된 NSC{3}} 마우스 운동 뉴런에서 항염증 및 항아포토시스 효과를 나타냈습니다.
다발성 경화증(MS)은 신경계의 자가면역 질환으로, 그 유병률은 해마다 증가하고 있습니다. 사지 마비, 근육 약화, 시야 흐림 등 뇌와 척수의 기능이 손상될 수 있습니다. 그러나 연구에 따르면 적극적인 자기 관리와 재활 훈련을 통해 다발성경화증 환자는 인지력과 기억력을 유지할 수 있는 것으로 나타났습니다. 여러 분야에서 능력을 발휘합니다.
MS 진단을 받을 때 가장 흔히 두려워하는 것 중 하나는 인지 및 기억 문제입니다. 이는 MS 환자의 위험 중 하나이지만 모든 환자가 실제 생활에서 이 문제를 경험하는 것은 아닙니다. 대부분의 MS 환자는 일정 수준의 인지 및 기억 능력을 유지할 수 있으며, 뇌 능력을 강화할 수 있는 방법이 있습니다.
한 연구에 따르면 MS 환자는 정기적인 정신 및 인지 운동을 통해 기억력을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났습니다. 연구자들은 다발성 경화증 환자에게 실습 실험, 게임, 생활 기술 훈련 과정을 제공함으로써 이러한 운동이 다발성 경화증 환자의 기억력을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 발견했습니다. 이러한 운동 프로그램에는 시각 및 청각 기억력 테스트, 수학 문제, 퍼즐 풀기 게임, 반응 시간 테스트 등이 포함됩니다.
또한 MS 환자는 PRP(홍보 재활 프로그램) 및 뇌 운동 치료와 같은 다른 형태의 재활 훈련에도 참여할 수 있습니다. 이 세션은 환자가 근육 경직과 취약성을 줄이고, 균형과 운동 능력을 향상시키며, 일상 생활에서 독립성과 편안함을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 본 재활훈련은 바이오피드백, 요가, 마사지, 물리치료 등 다양한 방법을 통해 신체적, 정신적 치유를 촉진합니다.
마지막으로, MS 환자는 건강한 뇌 기능을 유지하기 위해 몇 가지 생활 방식을 채택할 수도 있습니다. 여기에는 충분한 수면을 취하고, 스트레스를 피하고, 균형 잡힌 식사를 하고, 적당한 운동을 하고, 좋은 사회 생활을 유지하는 것이 포함됩니다. 이러한 조치는 다발성 경화증 환자의 스트레스와 피로를 완화하고 면역력을 향상시키며 신체와 정신을 더욱 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다.
요약하면, MS 환자는 적극적이고 지속적인 치료와 재활 훈련, 좋은 생활 방식을 통해 뇌 기능과 기억력을 향상시킬 수 있습니다. 다발성 경화증을 갖고 생활하는 것은 어려울 수 있지만, 올바른 조치를 취함으로써 모든 사람이 이 상태를 극복하고 삶이 제공하는 다양한 좋은 것들을 계속해서 즐길 수 있습니다. 기억력 향상이 필요하다는 것을 알 수 있는데, 시스탄체는 기억력과 학습에 매우 중요한 아세틸콜린과 성장인자의 수치를 높이는 등 신경전달물질의 균형도 조절할 수 있기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 Cistanche Deserticola는 혈류를 개선하고 산소 전달을 촉진하여 뇌가 적절한 영양과 에너지를 얻을 수 있도록 하여 뇌 활력과 지구력을 향상시킬 수 있습니다.
실제로 CM 치료는 전 염증성 사이토카인과 함께 TLR4 및 NF-κB 수준을 감소시켰습니다. 반면, IL-10은 네스틴, 신경필라멘트 70, NGF, GAP43과 같은 신경보호 표지자와 관련하여 증가했습니다. 흥미롭게도 EV의 신경 보호 효과는 아마도 IL{6}} 및 TGF-[93]의 함량 때문일 수 있습니다.
건강한 기증자와 RR-MS 환자로부터 얻은 PDLSCs-CM의 효과는 소교세포의 모델로 사용되는 포르볼-12-미리스테이트-13-아세테이트(PMA) 분화 THP-1에서도 평가되었으며, Porphyromonas gingivalisLPS로 처리된 미분화 및 분화 MO3.13 세포는 각각 전구 세포 및 희소돌기아교세포의 모델로 사용되었습니다.
두 CM을 사용한 치료는 TNF, IL-1 및 IL-6 수준의 LPS 유발 증가를 감소시켰고 THP-1 세포에서 TLR-4을 감소시켰습니다[94].PDLSC- RR-MS 환자와 건강한 기증자로부터 얻은 CM 및 정제된 EXO/MV(PDLSC-EMV)는 EAE 마우스에서 보호 효과를 나타냈습니다.
특히, PDLSC-CM 및 PDLSC-EMV는 질병 점수를 개선하여 척수의 조직 무결성 및 재수초화를 복원했습니다. PDLSC-CM 및 PDLSC-EMV는 척수와 비장 모두에서 항염증 효과를 나타냈는데, 이는 전염증성 사이토카인의 감소와 IL의 유도로 입증되었습니다-10.
동시에, 세포사멸도 억제되었습니다. CM 또는 EMV의 항염증 효과는 면역조절 사이토카인 IL{1}} 및 TGF-[95]의 존재로 인한 것일 수 있습니다.
더욱이, RR-MS 환자로부터 얻은 PDLSC-CM 및 EMV는 NALP3 인플라마솜 활성화를 억제하고 EAE 쥐에서 TLR{3}} 및 NF-κB 수준을 감소시켰습니다. CM에 포함된 면역조절 인자 IL-10, TGF- 및 SDF-1는 EAE에서 PDLSC-CM 및 EMV의 면역억제 역할을 담당할 수 있습니다[96].
흥미롭게도 저산소 조건에서 배양된 PDLSC에서 얻은 CM은 EAE 마우스의 임상 및 조직학적 질병 점수를 개선하는 데 효과적이었습니다. 특히, 이 치료법은 염증 세포 침윤을 감소시키고 척수의 재수초화를 증가시켰습니다.
특히, 저산소 CM 투여는 전염증성 사이토카인의 감소와 관련하여 항염증성 사이토카인IL-37을 증가시켰습니다. 또한, 산화 스트레스와 세포사멸도 억제되었으며, BDNF는 증가했습니다.
CM 처리는 또한 PI3K/Akt/mTOR 경로의 활성화를 통해 자가포식을 조절할 수 있었습니다. 더욱이, 시험관 내 스크래치 손상에서 노출된 NSC-34 운동 뉴런에서는 저산소증 CM이 염증, 산화 스트레스 및 세포사멸을 조절할 수 있었습니다.
흥미롭게도 저산소증 CM에는 신경 보호 효과를 설명할 수 있는 NT-3, IL-10 및 TGF-가 포함되어 있습니다[97]. 이 단락에 제시된 연구의 개요는 표 4에서 확인할 수 있습니다.
CM, 조건화된 배지; EAE, 실험적 자가면역 뇌척수염; EMV, EXO/MV; 엑소(EXO), 엑소좀; IL, 인터루킨; MCP, 단핵구 화학유인물질 단백질; MIP, 대식세포 염증성 단백질; MV, 미세소포체; NF-κB, 활성화된 B 세포의 핵 인자 카파-경쇄 강화제; NT, 뉴로트로핀; PMA,Phorbol 12-미리스테이트 13-아세테이트; PDLSC, 치주인대 줄기세포; RR-MS, 재발 완화 다발성 경화증; SDF-1 , 간질세포 유래 인자 1 ; TGF, 전환 성장 인자; TLR, Toll 유사 수용체; TNF, 종양 괴사 인자; ↑, 증가/개선; ↓, 감소.
3.4. 기타 치과 유래 MSC
GMSC에서 얻은 CM의 신경 보호 효과는 기계적으로 손상된 쥐의 운동 뉴런 유사 NSC-34 세포에서 평가되었습니다. CM 처리는 긁힘 손상으로 인한 세포사멸과 산화 스트레스를 감소시켰습니다.
더욱이 CM은 항염증성 사이토카인 IL-10의 수준을 증가시키면서 TNF-를 감소시켰습니다. 흥미롭게도, CM 치료는 BDNF 및 NT-3를 상향조절했습니다. CM에는 신경보호 효과를 설명할 수 있는 NGF, NT-3, IL-10 및 TGF-가 포함되어 있는 것으로 나타났습니다[98].
GMSC의 EV는 호감 부상 좌골 신경 마우스 모델에서 말초 신경 재생에 대해 테스트되었습니다. 생체 내에서, 호감 부상 부위에 GMSC 유래 EV가 내장된 Gelfoam의 이식은 GMSC의 직접 이식과 유사하게 기능 회복 및 축삭 재생을 유도했습니다.
특히 EV는 Schwann 세포의 증식과 이동을 촉진하고 Schwann 세포의 탈분화 또는 수리 표현형과 관련된 c-JUN, Notch1, GFAP 및 SOX2 유전자의 단백질 발현을 상향 조절했습니다.
또한 시험관 내에서 EV는 Schwann 세포 탈분화/복구 유전자의 발현을 촉진했습니다[99]. GMSC의 EXO에 대해서도 Schwann 세포 증식에 대한 긍정적인 효과가 보고되었으며, 이는 또한 시험관 내에서 DRG 축삭 성장을 촉진했습니다.
또한, 생분해성 키틴 도관과 결합된 GMSC EXO가 말초 신경 재생에 미치는 영향을 평가했습니다. 생체 내 쥐의 좌골 신경 결함 모델에서 EXO와 결합된 키틴 도관은 신경 섬유의 수와 직경을 증가시키고 미엘린 형성을 촉진했습니다.
동시에 신경 전도도 개선되었습니다. 또한, 근육 기능과 운동 기능이 개선되었습니다. [100] SCAP, DPSC 및 PDLSC의 CM을 테스트하여 신경돌기 성장을 유도하는 능력을 평가했습니다.
이러한 목적으로, 분화된 신경모세포종 SH-SY5Y 세포를 다른 CM과 함께 배양했습니다. CM은 신경돌기를 생성하는 세포의 비율과 총 신경돌기 성장 길이를 증가시킬 수 있는 것으로 나타났습니다.
흥미롭게도, 뉴런당 가장 긴 신경돌기의 길이는 SCAPCM에서만 유의미한 방식으로 증가했으며, 분비된 BDNF의 중화는 신경돌기 성장을 억제하여 이 과정에서 그 중요성을 나타냅니다[101].
SCAP에서 방출된 CM은 BMSCs-CM에 비해 DPSC에 대한 더 큰 신경성 유도 효과를 보여주었습니다. 실제로, DPSCs를 신경줄기세포 성장용 배지에서 배양한 경우, SCAPs-CM 첨가에 따라 신경성 마커의 수준이 증가하였다.
반대로, BMSCs-CM을 첨가하면 신경세포 마커의 발현이 감소한 반면, 신경영양성 마커의 발현은 증가하였다. 세포 증식은 SCAPs-CM에 의해 영향을 받지 않았다[102].
구강 점막 줄기 세포(OMSC)는 성상교세포와 유사한 형태를 나타내는 세포로 분화되었으며 특징적인 성상교세포 마커를 발현했습니다.
분화된 OMSC로 얻은 CM은 저산소 조건에서 배양되거나 시험관 내에서 과산화수소에 노출된 운동 뉴런의 세포 생존력을 증가시켰습니다[103]. 이 단락에 제시된 연구의 개요는 표 5에서 확인할 수 있습니다.
4. 전임상 모델의 Secretome 응용 프로그램을 임상 용도로 변환
무세포 치료를 위한 Secretome의 적용은 MSC의 사용과 비교하여 몇 가지 이점을 제공할 수 있습니다.
줄기세포 치료 대신 세크레톰을 사용하는 주요 장점은 낮은 면역원성과 세크레톰의 생산, 취급 및 보관이 용이하다는 점입니다[104]. 그러면 이 치료법을 사용하면 종양 발생성, 항원성, 숙주 거부, 감염 등 세포치료와 관련된 위험을 극복할 수 있습니다.
Secretome은 농축, 냉동이 가능하고 액체질소 저장 및 세포배양 시설이 필요하지 않아 세포에 비해 취급이 용이하며 이동도 용이하다[105,106].
더욱이, secretome 생산은 보다 경제적이며 통제된 실험실 조건 하에서 대량 생산도 가능합니다[107]. 그러나 일부 데이터가 제한된 생존을 나타내는 것으로 보인다는 점을 고려하면 이식 후 MSC의 생존 기간은 명확하지 않습니다 [23].
따라서 secretome 적용을 기반으로 한 치료 전략은 손상된 조직에서 복구 메커니즘을 유도하는 데 유용할 수 있는 단백질, mRNA 및 비암호화 RNA를 포함한 생리 활성 분자의 함량을 기반으로 재생 의학에 도움이 될 수 있습니다.
그러나 임상 적용으로 전환하기 전에 몇 가지 사항을 명확히 해야 합니다. 특히, 시크릿톰의 구성, 용량, 빈도 및 투여 경로를 보다 잘 정의할 필요가 있습니다.
이러한 점에서 무세포 제품을 기반으로 한 새로운 의약품 개발을 위해서는 우수제조관리기준을 갖춘 표준화된 제조 프로토콜을 개발하는 것도 필요하다[105].
실제로, 임상 실습에 적용하려면 Secretome이 표준화되고 취급하기 쉬운 공식으로 제시되어야 합니다. Secretome은 실제로 피험자, 세포 및 기원 조직에 따라 변형을 나타낼 수 있습니다 [30].
이러한 이유로 Secretome 생산을 표준화하기 위해서는 배양배지 및 보충제, 배양기간, 배양조건에 대한 정의가 필요하다[106].
이러한 맥락에서 프로테옴, 전사체, 비코딩 RNA 프로파일을 평가하는 빅데이터 연구는 분비물 특성화에 도움이 될 수 있습니다. 전사체, 비코딩 RNA 및 프로테옴 프로파일링을 분석하는 연구 목록은 표 6에서 확인할 수 있습니다.
그러나 분비물 전달은 조직 복구 부위에서 분비물이 빠르게 확산되고 제거되는 문제도 해결해야 합니다. 또한 분비물 안정성과 성장 인자 및 miRNA의 안정성은 모든 전달 기간 동안 생리학적 조건에서 유지되어야 합니다.
이러한 맥락에서, MSC 분비물의 전달 효율을 향상시키기 위해 다양한 생체재료가 개발되고 최적화되었으며, 방출 기간 연장, 분해 방지, 치료 능력 강화 등의 장점이 있습니다[108].
제제의 오래 지속되는 안정성을 향상시키는 또 다른 옵션은 다양한 생물학적 제품에 사용되는 동결 건조 공정입니다[109,110].
5. 결론
신경 능선에서 유래된 치과 MSC는 뛰어난 신경 재생 잠재력을 갖고 있는 것으로 나타났습니다. 치과용 MSC 유래 세크톰은 또한 동일한 강화된 신경 보호 및 신경 재생 특성을 보여줍니다.
CM과 EV 모두 다른 MSC에 비해 더 높은 수준에서도 신경 보호 작용을 하는 신경 자극 호르몬과 분자를 함유하고 있습니다. 본 리뷰에서 평가된 연구에서는 CM과 EV 모두 신경돌기 성장을 자극하고 신경 질환 및 신경 손상의 전임상 모델에서 신경 보호 효과를 보여주었다는 점을 강조했습니다.
특히, DPSC와 SHED의 분비물이 가장 많이 연구되었지만, 다른 연구에서도 PDLSC와 GMSC 분비물의 신경 보호 효과가 강조되었습니다.
흥미롭게도 일부 연구에서는 신경 보호 측면에서 BMSC 및 AMSC와 같은 다른 MSC 공급원에 비해 치과용 MSC에서 얻은 Secretome의 우수성을 제안했습니다.
결론적으로, 치과용 MSC에서 유래된 세크릿톰은 신경퇴행성 분야에서의 적용 가능성이 있는 것으로 보이며 새로운 신경 보호 치료법을 개발하는 데 유용할 수 있습니다.
저자 기여: 개념화, EM; 작문 원본 초안 준비, AG; 집필-검토 및 편집, EM 모든 저자는 출판된 원고 버전을 읽고 동의했습니다.
자금: 이 연구는 이탈리아 보건부의 Current Research Funds 2021의 지원을 받았습니다.
기관 검토 위원회 성명: 해당 사항 없음.
사전 동의서: 해당 사항 없음.
이해 상충: 저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다. 자금 제공자는 연구 설계에 아무런 역할을 하지 않았습니다. 데이터 수집, 분석 또는 해석에서 원고를 작성하거나 결과를 출판하기로 결정하는 경우.
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