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보고서 상세정보

돼지 iPS 간세포 분화유도 기술 개발
Development of hepatic induction protocol from porcine induced pluripotent stem cells

  • 사업명

    농림축산검역검사기술개발

  • 과제명

    돼지 iPS 간세포 분화유도 기술 개발

  • 주관연구기관

    강원대학교
    Kangwon National University

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2014-11

  • 과제시작년도

    2014

  • 주관부처

    농림축산식품부
    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA)

  • 등록번호

    TRKO201600000757

  • 과제고유번호

    1545008956

  • 키워드

    돼지.역분화 줄기세포.간세포.분화.pig.induced plurrpotent stem cell.hepatocyte.differentiation.

  • DB 구축일자

    2016-04-30

  • DOI

    https://doi.org/10.23000/TRKO201600000757

  • 초록 


    The aim of the present study was to develop a highly efficient protocol to differentiate hepatocytes from porcine iPS cells.
    E...

    The aim of the present study was to develop a highly efficient protocol to differentiate hepatocytes from porcine iPS cells.
    Efficient protocol was established for the efficient derivation of hepatocyte-like cells from porcine iPS cells. Hepatocyte-like cells were produced using a four-step protocol. After 20 days of differentiation, cells exhibited a morphology similar to that of hepatocytes such as a cuboidal shape and tight cell-cell junctions. Some binucleate cells were also observed. Porcine iPS cell-derived hepatocyte-like cells expressed several hepatocyte marker genes, including albumin (ALB), α-fetoprotein (AFP), hepaticnuclearfactor1α (HNF1α), and tyrosineaminotransferase (TAT). Cytochrome P450 (CYP) enzyme genes were also expressed(Fig.2A), although levels were low or undetectable in cells differentiated spontaneously without growth factors. AFP and ALB were also highly expressed in the cytoplasm of differentiated cells, as observed by immuncytochemistry. Porcine iPS-derived hepatocyte-like cells exhibited several features of liver cells, such as glycogen storage, lipid accumulation, low density lipoprotein uptake, and indocyanine green metabolism.
    Over 40 different liver-derived growth factors were identified in decellularized porcine liver scaffolds. The effect of the porcine LECM on hepatic differentiation from porcine iPS cells was investigated. In the present study, porcine LECM was most effective at inducing hepatic differentiation when applied at the final maturation stage. Porcine iPS cell-derived hepatocyte-like cells were reseeded and cultured using a continuous perfusion system. The repopulated hepatocyte-like cells were adherent and expressed hepatic markers in the decellularized bioscaffold. The recellularized liver was transplanted into rats for short time intervals and the grafts supported hepatocyte marker expression without rupture.


    ● 돼지유래 만능줄기세포는 무한 공급이 가능하며 모든세포로 분화가 가능해 수의산업을 비롯한 전임 상 연구도구로서 가치가 있을 것으로 생각되나 아직까지 연구는 미진한 실정이다.
    ● 본 연구에서는 돼지만능줄기세포를 이용하여 효율적...

    ● 돼지유래 만능줄기세포는 무한 공급이 가능하며 모든세포로 분화가 가능해 수의산업을 비롯한 전임 상 연구도구로서 가치가 있을 것으로 생각되나 아직까지 연구는 미진한 실정이다.
    ● 본 연구에서는 돼지만능줄기세포를 이용하여 효율적인 간세포 분화유도 기술 개발과 효율적인 생체 내 이식 기술을 구축하였다. 1차년도에는 기능성 간세포 분화유도 기술 개발 및 분화조절 인자 발굴을 통해 간세포 분화를 성공적으로 성취하였다. 2차년도에는 복합형 생체전달체를 이용하여 돼지 만능 줄기세포 유래 간세포 분화율 및 생착률 향상을 성취하였다. 궁극적으로 돼지 만능 줄기세포의 간세포 분화 기술 확립을 통한 연구 활성화 및 수의생명과학 분야의 미래 성장동력으로서 기반 기술을 확립하고자 한다.
    ● 간세포 특이 재조합단백질을 이용하여 고효율 기능성 간세포 분화 프로토콜을 확립하였으며 분화된 간세포의 표현형 및 유전학적 변형 관찰을 통해 기능을 검증하였다(in vitro). 또한 생분해성 재료선택을 통한 효율적 세포 수송체 확보 및 간 분화의 효율 증가에 관련한 연구를 수행하였다.
    ● 2년간의 연구를 통하여 돼지의 배아 줄기세포와 역분화 줄기세포에서 간 분화 기법을 연구하였다. 돼지배아줄기세포로부터 간 분화 연구는 국내외 최초 시도된 연구로서 돼지 역분화 줄기세포에서 간분화를 유도한 국외 연구가 2건 있지만, 본 연구가 기존 연구에 비하여 더 높은 간 특이 표지유전자의 발현율을 보였고, 또한 기존의 연구에서보다 많은 간 특이적인 특성을 확인하였다. 돼지 간으로부터 추출한 세포 외 기질 물질 (LECM)이 돼지 역분화 줄기세포 유래 간세포 발현 효율을 증가시킨다는 것을 (특히, 분화의 마지막 단계에서) 보여준 최초로 확인하였으며 이는 LECM 내에 잔존하는 성장인자가 간의 성숙발달 효율을 증가시킨 때문으로 분석된다. 또한 본 연구는 이식 효율을 높이기 위해 대형 스캐폴드에 역분화 줄기세포 유래 간세포를 이식하여 생체 이식한 최초의 연구로 사료된다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 총괄 연구과제 요약 ... 2
    3. 연구결과보고서 요약문 ... 4
    4. Summary ... 5
    5. 제1장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 6
    6. 1.1 총괄연구개발과제의 목표 ... 6
    7. 1.3 국내·외 기술개발 현황 ... 8
    8. 제2장 총괄연...
    1. 표지 ... 1
    2. 총괄 연구과제 요약 ... 2
    3. 연구결과보고서 요약문 ... 4
    4. Summary ... 5
    5. 제1장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 6
    6. 1.1 총괄연구개발과제의 목표 ... 6
    7. 1.3 국내·외 기술개발 현황 ... 8
    8. 제2장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법 ... 13
    9. ■ 1년차 연구 내용 ... 13
    10. ■ 2년차 연구 내용 ... 13
    11. ■ 4.2 연구방법 ... 14
    12. ■ 기능성 간세포 분화 유도 기술 확립 및 drug screening을 통한 invitro 검증 ... 15
    13. ■ 생분해성 재료 (스캐폴드)를 활용한 수송체 확보 및 생체 적합성 확인 ... 15
    14. ■ 분화된 간세포의 표현형 및 유전학적 변형 관찰을 통한 기능 검증 ... 15
    15. ■ 동물 모델을 활용한 체내 재생능 평가 ... 16
    16. 제3장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ... 18
    17. ■ 조건배지를 이용한 돼지 만능 줄기세포 간세포 분화유도 기능 평가 ... 18
    18. ■ 복합형 생체 전달체의 생체외 돼지 만능 줄기세포 유래 간세포 분화 전달 시스템 기술 확립 ... 19
    19. 제4장 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 23
    20. 제5장 총괄연구개발과제의 연구성과 ... 24
    21. 5.1 활용성과 ... 24
    22. 5.2 활용계획 ... 25
    23. 제6장 기타 중요변경사항 ... 27
    24. 제7장 참고문헌 ... 27
    25. 제8장 첨부서류 ... 28
    26. 끝페이지 ... 28
  • 참고문헌

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