Research Article

직류 전기장 하에서 인간 지방유래 줄기세포의 연령 의존적 전기주행성 시각화

DOI:

10.3791/69666

⸱

December 19th, 2025

 ,  ,  ,  , 
1Department of Plastic Surgery, The First Affiliated Hospital of China Medical University, 2Department of Dermatology, Institute for Regenerative Cures, University of California, Davis, 3Department of Ophthalmology and Vision Science, Institute for Regenerative Cures, University of California, Davis

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

소수의 여성 기증자 집단에서는 노화가 hADSC의 전기전위 이동을 감소시켰습니다. DCEF는 유전자 발현을 변화시켰습니다(업 747, 하강 624). 이는 나트륨 수송/채널 GO 항과 PI3K-Akt KEGG 경로를 풍부하게 하여 연령 관련 전기주행성 관여를 시사하지만 인과관계를 입증하지는 못했습니다.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

인간 지방유래 줄기세포(hADSC)는 조직 재생과 상처 치유에 매우 중요하며, 이들의 지향적 이동은 이러한 치료 효과를 발휘하기 위한 전제 조건입니다. 전기장(EF)은 상처 수리 중 세포 이동을 이끄는 주요 단서로 잘 알려져 있지만, hADSC의 전기적 특성, 특히 기증자 특성(예: 나이)이 이 행동과 그 근본적인 분자 메커니즘을 어떻게 조절하는지는 아직 잘 이해되지 않았습니다. 이러한 지식 격차는 재생 의학에서 hADSC의 최적화된 적용을 제한합니다. 본 연구에서는 hADSC에서 전기주행성 존재를 먼저 검증하고 그 전압 의존성을 확인했습니다: 100-200 mV/mm 직류 전기장(DCEF) 하에서 hADSC는 양극 쪽으로 방향성을 향해 이동했으며, 더 강한 EF 강도는 이동 방향성과 속도를 향상시켰습니다(0 mV/mm 제어 시와 비교). 그 후 200 mV/mm DCEF 자극 후 RNA 시퀀싱(RNA-seq)을 사용하여 젊은 여성 기증자(27.00 ± 4.58년)와 노년 여성 기증자(62.33 ± 4.04년)의 hADSC를 비교하였습니다. 전사체 분석에서는 노령 hADSC에서 747개의 상향 조절 유전자와 624개의 하향 조절 유전자가 확인되었으며, 이들 유전자는 전기주행에 중요한 생물학적 과정/경로(나트륨 이온 막관통 수송, 전압 개폐 나트륨 채널 활성(GO 용어), PI3K-Akt 신호 경로(KEGG 경로) 등에서 풍부하게 발현된 유전자를 포함합니다. 기능적으로, 노령 hADSC는 DCEF 자극 하에 젊은 hADSC에 비해 양음 이동(누적 거리, 유클리드 거리, 직접성 감소)이 유의미하게 감소했습니다. 이 연구는 hADSC에서 연령 의존적 전기주행성에 대한 최초의 증거를 제공하며, 기증자의 나이가 전기전능 능력 저하와 상관관계가 있음을 보여줍니다. 또한 나트륨 채널 활동 조절 이상과 PI3K-Akt 신호가 이러한 연령 관련 감소의 근본 원인일 수 있음을 밝혀냅니다. 이 발견들은 hADSC 전기주행성의 잠재적 조절 메커니즘을 시사하며, 조직 재생과 상처 치유 결과를 개선하기 위해 최적의 기증자 선정 또는 나트륨/PI3K-Akt 경로를 표적으로 하는 hADSC 기반 치료법을 맞춤화하는 데 새로운 통찰을 제공합니다.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

지방유래 줄기세포(ADSC)는 강한 자기 갱신 능력과 상당한 재생 잠재력을 가지고 있습니다. 적절한 유도 조건에서 이들은 골세포, 연골세포, 지방세포 등으로 분화할 수있습니다. 파라크린 신호를 통해 ADSC는 혈관 및 림프관 생성을 지원할 수 있습니다 2,3, 흉터 형성 억제4, 면역 조절 효과5. 따라서 ADSC는 재생의학에서 세포 기반 치료에 이상적인 씨앗 세포로 간주됩니다.

ADSC의 기능은 기증자의 나이, 체질량지수, 성별 등 다양한 기증자 특성에 의해 영향을 받으며, 이는 기증자 나이, 체질량지수, 성별 등 세포 치료에서의 잠재적 효능에 영향을 미칠 수 있습니다. 고령 기증자에서 유래한 ADSC는 더 뚜렷한 노화 특성을 보이며, 지방 생성 분화 잠재력, 골형성 분화 잠재력, 이동 능력 7,8,9

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Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

조직 채취 전에 모든 참가자로부터 사전 동의를 받았습니다. 이 연구는 중국의과대학 제1부속병원 윤리위원회(승인 번호: [2018]2018-110-2)의 승인을 받았습니다. 조직 채취 전에 모든 참가자로부터 서면 동의를 받았습니다

hADSC 분리 및 문화
조직 채취: 중국 의과대학 제1부속병원 성형외과에서 시행된 정기 선택적 지방흡입 시술 중에 인체 복부 지방 조직 샘플을 채취하였다. 모든 기증자는 미용 복부 지방흡입을 받은 건강한 여성 자원봉사자였으며, 연구 목적으로 추가적인 수술적 개입은 이루어지지 않았습니다. 조직 표본은 흡인 직후 수술 외과의가 멸균 조건에서 수집하여 30분 이내에 멸균 용기에 넣어 얼음 위에 보관했습니다.

표본 크기: 총 6명의 기증자가 포함되었으며, 3명은 젊은 기증자(나이: 27.00± 4.58세)와 3명의 나이 든 기증자(나이: 62.33± 4.04세)였습니다.

조직 처리: 지방 조직 조각을 50mL 원뿔관에 옮기고, 1,800 ....

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Results

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전기장 적용은 hADSC의 방향성 이동을 안내하고 이동 능력을 향상시킵니다
추출된 hADSC는 전형적인 간엽 줄기세포 표면 표지자(예: CD29, CD44, CD90, CD73, CD105)를 보였으며, 삼계통 분화 가능성(지방생성, 골형성, 연골생성; 그림 2A)는 hADSC 식별의 표준 기준을 충족합니다. 우리는 0 mV/mm, 100 mV/mm, 200 mV/mm 강도의 직류 전기장(DCEF)을 적용하여 hADSC의 전기적 진정 반응을 조사하였습니다. 전기 자극이 없는 대조군(0 mV/mm)에서는 hADSC가 무작위 방향으로 이동했습니다. 그러나 200 mV/mm의 외인성 DCEF 자극 하에서 세포들은 양극 쪽으로 방향성을 이동했다(그림 2B). 더불어, 전기장 강도가 높아질수록 양극 쪽으로 이동하는 hADSC의 수가 증가.......

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

조직 손상 복구 및 재생 초기 단계에서 전기장은 미세 환경에서 가장 초기의 물리적 단서 중 하나로 나타납니다. 이들의 방향성 특성은손상 부위로 세포가 모집되는 시공간적 상관관계가 있습니다. 내인성 전기장은 상피 조직에서 편극된 이온 수송에 의해 생성된 초상피 전위에서 기원합니다. 상피 장벽이 파괴되거나 노화를 겪으면 전위는 2차적으로 변화하지만, 손상되지 않았거나 노화하지 않은 영역은 이온 수송을 유지하여 상피 표면과 평행한 DCEF28을 생성하는 전압 구배가 발생합니다. 이 시나리오에서 손상 중심은 음극 역할을 하여 전기장의 핵심 구성 요소 역할을 합니다. ADSC는 지방 조직29의 특정 줄기세포 지적 내에 존재합니다. 점점 더 많은 증거가 ADSC가 본래의 지위에서 벗어나 피부 회복과 재생에 참여.......

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자들은 공개할 이해 상충이 없습니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

중국의과대학교 제1부속병원(선양, 중국)의 성형외과과와 캘리포니아 대학교 데이비스(캘리포니아, 미국 캘리포니아) 재생치료연구소에 중요한 실험 인프라와 공유 연구 자원을 제공해 주신 것에 진심으로 감사드립니다. 또한 RNA 시퀀싱 및 생물정보학 분석에서 기술 지원을 제공해 준 상하이 OE 바이오텍 유한회사에도 감사의 뜻을 전합니다.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4° C/-20° C/-80° C 냉장고하이얼, 중국HYC-390/DW-25L262/DW-86L728J
아가르허시, 중국10000561
애질런트 2100 바이오분석기애질런트 테크놀로지스, 미국G2939BA
알리자린 레드 S 시그마-올드리치, 미국A5533
생물안전 캐비닛  서모피셔 사이언티픽, 미국1300 A2 1.5 m
CaNO3· 4H2O허시, 중국10013960
원심분리기서모피셔 사이언티픽, 미국X4R 프로 
CO2 인큐베이터서모피셔 사이언티픽, 미국포마 스테리-사이클 3307 
콜라게나제 IV형바이오샤프, 중국  BS076
공초점 현미경자이스, 독일LSM 900
DC 펄스 전원 공급 장치;대도 파워트로닉스, 한국DDP-500
덱사메타손시그마-올드리치, 미국D4902
디지털 멀티미터플루크, 미국플루크-175
DMSO시그마-올드리치, 미국D2650
전자 균형 및 nbsp;사르토리우스, 독일  BSA224S-CW
FBS 깁코, 미국10270-106
플로우 사이토미터서모피셔 사이언티픽, 미국A24858
IBMX (1-메틸-3-이소부틸크산틴)시그마-올드리치, 미국I7018
인도메타신  그리고 nbsp;시그마-올드리치, 미국I7378
인슐린시그마-올드리치, 미국I5500   그리고 nbsp;
역현미경자이스, 독일액시오 옵서버 7 / ACR
ITS-G시그마-올드리치, 미국I3146
KCl허시, 중국10019318
KH2PO4허시, 중국10019320
리놀레산  시그마-올드리치, 미국L1376
라이브 셀 스테이션라이브 셀 인스트루먼트, 한국참리드 TC 
저포도당 DMEM깁코, 미국11885084
MgSO4· 7H2O 허시, 중국10019322
Na2HPO4middot; 12H2O허시, 중국10019324
나클허시, 중국10019318
나노드롭 2000 분광광도계서모피셔 사이언티픽, 미국ND-2000
오일 레드 O시그마-올드리치, 미국O0625
페니실린/스트렙토마이신깁코, 미국15140122
피펫독일 에펜도르프  4920000061
SYBR 프리믹스 EX Taq타카라, 중국;RR420A
톨루이딘 블루 O  그리고 nbsp; 그리고 nbsp; 그리고 nbsp; 그리고 nbsp;시그마-올드리치, 미국T3260
트리스허시, 중국10019326
트리졸비오타임, 중국R0016
트립신-EDTA깁코, 미국25200056
직립 현미경자이스, 독일415200-0000-000 
진공 그리스다우 코닝, 미국1597418
비타민 C  그리고 nbsp; 그리고 nbsp;시그마-올드리치, 미국A4544
정수 시스템서모피셔 사이언티픽, 미국그리고 nbsp; GenPure xCAD Plus UF-TOC
&β;-글리세로인산 시그마-올드리치, 미국G9422

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Qin, Y., et al. An update on adipose-derived stem cells for regenerative medicine: Where challenge meets opportunity. Adv Sci. 10 (20), e2207334(2023).
  2. Biniazan, F., Stoian, A., Haykal, S. Adipose-derived stem cells: Angioge....

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