Efficient neuronal differentiation from hPSCs and the application of hPSC-derived neurons in parkinson’s disease modeling study
저자
발행사항
아산 : Soonchunhyang University, 2020
학위논문사항
Thesis(doctoral)-- Soonchunhyang University Graduate school : Department of integrated biomedical science 2020. 2
발행연도
2020
작성언어
영어
주제어
DDC
610.28 판사항(23)
발행국(도시)
충청남도
기타서명
파킨슨병 질환 모델 연구를 위한 사람 전분화능 줄기세포의 효율적인 신경분화유도 및 응용에 관한 연구
형태사항
xi, 51 p., ix : 26 cm.
일반주기명
지도교수: 심재원.
단면인쇄임.
참고문헌 수록.
UCI식별코드
I804:44009-200000281089
소장기관
The advancement of human pluripotent stem cell (hPSC) has provided a source of human neural cells for disease modeling and transplantation study. Here, we demonstrated the application of human induced pluripotent stem cell (hIPSC)-derived midbrain dopamine (mDA) neurons to study the mechanism of neurodegeneration in Parkinson’s disease (PD). Here, hIPSC-derived mDA neurons with PARK2 or PINK1 mutation were shown to recapitulate PD phenotypes, including pathogenic protein accumulation and abnormal neurotransmitter homeostasis. However, in the era of personalized medicine and considering the high degree of variance among PD cases, multiple hIPSC lines must be available to study. Unfortunately, the neural induction capacity of each hPSC lines are not always identical. Additionally, even though several successful cases had been reported in the field of cell therapy, improvement is still necessary for wider clinical application. To answer these issues, we also found that hPSCs can be differentiated into neural cells when co-cultured with human embryonic stem (hES)-derived NPCs, without leaving a trace of undifferentiated cells that may induce tumor formation. We further propose our findings as a new and efficient strategy to generate neurons from hPSCs, that works across hESC and hIPSC lines. Altogether, this study illustrates the promise of hPSC technology for disease modeling and transplantation study.
더보기사람 전분화능 줄기세포 기술의 발전은 질환 모델 연구 및 세포이식치료를 위한 신경전구세포의 공급을 가능케 한다. 본 연구에서는, 사람 유도만능줄기세포 유래 중뇌 도파민 신경세포를 활용하여 파킨슨병의 신경세포 사멸 기전을 규명하고자 하였다. PARK2 및 PINK1 유전자 변이를 포함하고 있는 줄기세포 유래 중뇌 도파민 신경세포의 경우, 병인 단백질 축적 및 비정상적인 신경전달물질의 조절 등 실제 파킨슨병 기전과 비슷한 질환 양상을 보여주었다. 이러한 질환 연구에 있어 개별화된 진단의 필요성 및 파킨슨병의 다양한 병리 기전을 염두에 둘 때, 다양한 줄기세포주의 취급이 필수 불가결하다. 하지만, 본 연구 내에서의 각 세포주 실험군에서조차 균등한 신경세포 분화 효율을 이끌어 내는 것에 어려움이 있었다. 또한 현재까지의 일부 성공 사례에도 불구하고, 줄기세포의 치료제 적용에 있어서는 보다 지속적인 분화 기술의 개선을 필요로 하는 바이다. 이러한 필요성에 맞추어, 본 연구에서는 미분화 상태의 사람 전분화능 줄기세포를 신경전구세포와 공배양 시, 신경전구세포에 의해 사람 전분화능 줄기세포가 매우 빠른 속도와 높은 효율로 신경세포 운명으로 분화된다는 사실을 발견하였다. 이러한 분화 과정의 경우, 분화 과정에서 잔류할 수 있는 미분화 세포가 전혀 남아있지 않은 것으로 관찰되었다. 이에 본 연구에서 발견한 상기 현상을 응용하여 다양한 사람 전분화능 줄기세포주를 효율적으로 신경세포 운명으로 분화 시킬 수 있는 새로운 전략을 제시하였다. 이러한 연구들을 통하여, 질환 모델 및 세포이식치료의 향상을 위한 사람 전분화능 줄기세포 응용 기술의 발전이 가능할 것이다.
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