편도유래 중간엽 줄기세포에서 분화된 근육세포를 이용한 샤르코-마리-투스 병의 치료법 연구

Abstract

샤르코-마리-투스 신경병증, 유전성 운동 감각 신경병증 그리고 비골근위축증으로서 알려진 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT)은 유전 질병의 큰 이질적인 집단(heterogeneous group)을 구성하는 운동 감각 신경병증이다. 본 연구에는 샤르코-마리-투스병 type 1A (CMT1A)를 위한 모델인 Trembler-J (Tr-J) 생쥐에서 신경 근육의 재생을 위한 인간 편도유래 줄기세포의 유용성을 조사하였다. 편도유래 중간엽 줄기세포(T-MSCs)는 골격 근육 관련된 마커(troponin I type1, myogenin)의 증가된 발현과 함께 근육세포(skeletal myocytes)로 분화했고 생체외에서 myotube를 형성하기까지 분화하였다. 편도유래 중간엽 줄기세포에서 유래된 근육세포(T-MSCs-myocytes)를 Tr-J 생쥐의 비복근으로 이식한 경우 복합근육활동전위(compound of muscle action potential amplitude, CMAP)의 진폭 회복과 더불어 운동기능을 향상시키는 것을 관찰하였다. 좌골신경(sciatic nerve)과 골격근육(skeletal muscle)의 조직학적 소견은 기형종(teratoma)의 형성 없이 회복하였고 신경아교세포에서 분화된 신경영양인자(glial cell derived neurotrophic factor, GDNF)를 포함한 여러 신경영양인자의 발현 수준은 편도유래 중간엽 줄기세포와 비교하여 편도유래 중간엽 줄기세포에서 분화된 근육세포에서 상당히 증가하였다. 이상의 연구결과는 CMT1A 환자에 대한 편도유래 중간엽 줄기세포에서 분화된 근육세포의 이식은 환자의 근육뿐 아니라 신경근육의 재생을 가능하게 할 것임을 제시하고 있다. ;Mesenchymal stem cells (MSCs) can differentiate into various cell types. In this study we investigated the potential of human tonsil–derived MSCs (T-MSCs) for neuromuscular regeneration in trembler-J (Tr-J) mice, a model for Charcot–Marie–Tooth disease type 1A (CMT1A). T-MSCs were differentiated toward skeletal myocytes with increased expression of skeletal muscle–related markers (including troponin I type 1, and myogenin), and the formation of myotubes in vitro. In-situ transplantation of T-MSC–derived myocytes (T-MSC myocytes) into the gastrocnemius muscle in Tr-J mice enhanced motor function, with recovery of compound muscle action potential amplitudes. Morphology of the sciatic nerve and skeletal muscle recovered without the formation of teratomas, and the expression levels of nerve growth factor and glial-cell-line–derived neurotrophic factor were increased significantly in T-MSC myocytes compared with T-MSCs in vitro. Transplantation of T-MSC myocytes could enable neuromuscular regeneration in patients with CMT1A.