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조혈줄기세포를 이용한 세포치료제의 약리평가연구
Pharmacokinetic analysis & toxicity evaluation of cell therapeutic agents using hematopoietic stem cells.

  • 사업명

    식품의약품안전성관리

  • 과제명

    조혈줄기세포치료제의 약리, 임상 평가연구

  • 주관연구기관

    가톨릭대학교
    Catholic University of Korea

  • 연구책임자

    오일환

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2004-11

  • 과제시작년도

    2004

  • 주관부처

    식품의약품안전청

  • 사업 관리 기관

    식품의약품안전청
    Korea Food & Drug Administration

  • 등록번호

    TRKO201000016111

  • 과제고유번호

    1470000463

  • 키워드

    조혈모세포.세포치료.이식생착.순수분리.제대혈.hematopoietic stem cell.cell therapy.transplantation.engraftment.purification.umbilical cord blood.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Hematopoietic stem cell (HSC) transplantation is important therapeutic tools for many intractable disease including leukemia due ...

    Hematopoietic stem cell (HSC) transplantation is important therapeutic tools for many intractable disease including leukemia due to their multi-lineage hematopoietic potential as well as their differentiation into non-hematopoieitc tissues. Current project, aiming for pharmacokinetic analysis and toxicity evaluation for hematopoietic stem cells related to their cell therapeutic application, set the second year's study plan to be assessment of factors influending in-vivo repopulating potential of HSCs during ex-vivo culture in terms of cytokines or stromal feeder layers.
    The study shows that, compared to fresh sample, 5-10 fold loss of repopulating potenital was observed after 5 days of ex-vivo culture of HSCs. The loss of repopulation was not blocked by the addition of cytokines or changes in cytokine composition, nor by addition of stromal feeder cells in the culture. Interestingly, we found that IL-10, a pleiotrophic immune modulating cytokine, can promote self-renewal of HSCs. Further, addition of IL-10 to culture increased the repopulation capacity of the cultured HSCs, thus providing insight on combined use of bone marrow transplantation and IL-10 for autoimmune diseases.
    The mesenchymal stromal cells (MSCs), main component of microenvironment for supporting HSC, was measured using CFU-F assay in various conditions. We found that irradiation can abolish CFU-F to less than 10 % of control group within 44 hrs of irradiationl. The regeneration of MSCs were slower than those of HSCs, taking more than 6 weeks after injury. When supplementation of MSCs were tried through systemic IV injection, most MSCs were distributed in lung, spleen, liver and disappeared in a week. Furthermore, bone marrow transplantation resulted in reconstitution of hematopoietic cells with donor type, but not for MSCs, which remained as recipient-derived cells, suggesting that MSCs would not be engrafted into bone marrow even after stem cell transplantationl.
    Finally, to prepare evaluating index on frozen hematopoietic stem cells, AnnexinV staining on CD34 positive cells were compared with in-vivo repopulation into NOD/SCID mice. Correlations were observed between two parameters. In addition, it shows that the duration of freezing itself did not signficantly affect functional aspect of HSCs, rather the lapse between harvest and freezing was more important in the way that , those frozen within 6 hrs after harvest showed significantly lower level of AnnexinV in CD34 postive population.
    These resuls will provide a valuable tool for developing functional screening of hematopoietic stem cells in the efficacy and toxicity evaluation, and will provide insights on cell therapeutic clue in autoimmune disease or complication afer high-dose radiation therapy. In addition, umbilical cord blood storage would be better managed with this type of R&D on in-vivo cellular functinality.


    조혈줄기세포는 세포치료를 위한 임상응용과 연구개발이 활발히 이루어지는 세포이므로 약리평가 및 유효성 평가에 관한연구가 중요하다. 본 연구에서는 조혈줄기세포의 배양조건 및 지지세포가 조혈줄기 세포의 기능에 미치는 영향을 분석한 결과,...

    조혈줄기세포는 세포치료를 위한 임상응용과 연구개발이 활발히 이루어지는 세포이므로 약리평가 및 유효성 평가에 관한연구가 중요하다. 본 연구에서는 조혈줄기세포의 배양조건 및 지지세포가 조혈줄기 세포의 기능에 미치는 영향을 분석한 결과, 신선채취 줄기세포에 비해 체외배양을 한 세포는 5-10배의 생체내 이식생착능이 상실되는 것을 확인하였으며, 이러한 과정은 싸이토카인이나 중간엽 지지세포를 사용하여도 유의하게 차이나지 않았다. 특이한 것은 체외배양중 기존에 염증조절작용으로 알려졌던 싸이토카인인 IL-10 이 조혈줄기세포의 자가재생산을 유도할 뿐 아니라, 배양액에 첨가하면 이식생착능을 증진시킴을 발견할 수 있었고, 이를 응용하여 자가면역질환등에 골수이식과 병행요법이 가능함을 발견하였다.
    조혈줄기세포의 기능성에 지지작용을 하는 것으로 알려진 중간엽줄기세포는, CFU-F 측정을 통해 분석한 결과, 방사선 조사에 의해 급격히 파괴되며, 재생에 6주이상 소요됨을 확인하였다. 정맥주사로 체내에 들어간 중간엽줄기세포는 주로 폐, 비장, 간장에 분포하고 있다가 1주일후 소실됨을 확인하였다. 또한 골수이식후에도 조혈줄기세포는 공여자 기원으로 바뀌는 반면, 중간엽줄기세포는 여전히 수혜자 기원으로 남음을 확인함에 따라, 중간엽줄기세포는 골수에 생착되지 않음을 확인할 수 있었다. 따라서, 고용량 방사선 조사후 발생하는 골수계부전은 중간엽줄기세포의 지지기능의 파괴에 의해 발생할 수 있음을 발견하였으며, 이에 대한 세포치료방법이 가능할 것이다.
    조혈줄기세포의 냉동보관에 대표적인 제대혈 냉동보관에 따른 보관상태 및 세포기능성 평가를 위한 지표를 개발하기 위하여, 본연구에서는 제대혈중 CD34 양성세포군에서의 초기세포사를 CD34 항체 및 AnnexinV 이중염색을 통하여 분석하였다. 그 결과 냉동보관상태에 따라 위 지표와 생체내 이식 생착률에 상관관계가 존재함을 확인하였으며, 이러한 지표개발이 향후 냉동보관을 위한 방법 및 평가의 지표가 될 수 있음을 확인하였다. 본 지표를 실제적용해 본 결과, 제대혈 냉동보관에 있어서 냉동기간에 의한 유의한 차이는 없었지만, 채취후 6시간 이내에 냉동하는 것은 그 이상 소요된 군에 비해 유의하게 AnnexinV 염색성이 낮음을 확인하였다.
    본 연구를 통하여, 조혈줄기세포의 체외배양중 기능성에 영향을 미치는 인자들에 평가 및 분석이 가능함을 확인하였으며, 자가면역질환, 고용량 방사선조사에 따른 합병증치료에 중요한 요소들을 확인하였고, 제대혈 냉동보관상태를 평가분석할 수 있는 지표를 마련하였다.


  • 목차(Contents) 

    1. 최종보고서 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. Summary ...4
    5. 표지 ...5
    6. 목차 ...6
    7. 제1장 서론 ...7
    8. 제2장 국내.외 기술개발 현황 ...10
    9. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...11
    10. 가. 최종 연구목...
    1. 최종보고서 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. Summary ...4
    5. 표지 ...5
    6. 목차 ...6
    7. 제1장 서론 ...7
    8. 제2장 국내.외 기술개발 현황 ...10
    9. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...11
    10. 가. 최종 연구목표 ...11
    11. 나. 연구내용 ...11
    12. 다. 접근방법 ...12
    13. 라. 실험방법 ...12
    14. 마. 연구결과 ...14
    15. 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...21
    16. 제5장 연구개발결과의 활용성과 및 계획 ...22
    17. 가. 계량적 성과 ...22
    18. 나. 성과내용기술 ...22
    19. 다. 활용계획 ...23
    20. 제6장 기타 중요변경사항 ...23
    21. 제7장 참고문헌 ...23
    22. 총괄 연구과제 요약 ...25
  • 참고문헌

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