본 프로토콜은 수산화나트륨 처리와 연동 펌프 구동 용액 교환 시스템을 결합한 표준화된 알칼리 보조 탈세포화 방법을 설명하며, 이를 통해 세포를 효과적으로 제거하고 천연 세포외 기질 구조를 보존한 탈세포화 인간 말초 신경 이식편을 제작합니다.
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방법 논문
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본 프로토콜은 수산화나트륨 처리와 연동 펌프 구동 용액 교환 시스템을 결합한 표준화된 알칼리 보조 탈세포화 방법을 설명하며, 이를 통해 세포를 효과적으로 제거하고 천연 세포외 기질 구조를 보존한 탈세포화 인간 말초 신경 이식편을 제작합니다.
말초 신경 손상은 흔히 축삭 재생을 위한 구조적 안내를 제공하는 이식재를 필요로 합니다. 자가 신경 이식이 여전히 임상적 표준으로 남아 있지만, 공여 부위의 이환율과 제한된 조직 가용성으로 인해 그 사용이 제한적입니다. 이러한 한계로 인해 신경 재생을 위한 대체 생체 재료로서 탈세포화된 인간 말초 신경 이식재에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 그러나 일반적으로 사용되는 세제 기반의 탈세포화 프로토콜은 세포외 기질(ECM) 구조를 파괴하고 세포 독성 잔류물을 남겨 이식재의 품질을 저하시킬 수 있습니다. 본 논문에서는 알칼리 보조 탈세포화 방식을 이용한 탈세포화 인간 말초 신경 이식재 준비를 위한 표준 프로토콜을 설명합니다. 이 절차는 효율적인 세포 파괴를 촉진하기 위한 수산화나트륨(NaOH) 처리로 시작하며, 이후 온화한 소듐 데옥시콜레이트(SDC) 단계를 통해 천연 ECM 조직을 보존하면서 남은 세포 및 면역원성 성분을 제거합니다. 이러한 전략은 세제 노출을 제한하는 동시에 천연 ECM 구조의 보존을 지원합니다. 워크플로우에는 공여 신경 준비, 제어된 NaOH 처리, 후속 온화한 SDC 처리, 그리고 잔류 처리제의 제거를 용이하게 하기 위해 연동 펌프 구동 시스템을 이용한 지속적인 용액 교체 하의 광범위한 세척 과정이 포함됩니다. 구조적 무결성을 유지하고 최종 포장 및 멸균을 위해 이식재를 준비하는 추가적인 후처리 단계가 수행됩니다. 탈세포화 효율은 조직학적 분석과 잔류 DNA 정량을 통해 평가하며, ECM 구조의 보존 여부는 주사 전자 현미경을 사용하여 검사합니다. 잔류 SDC의 부재와 처리된 이식재의 생체 적합성은 세포 독성 시험을 통해 확인되었습니다. 본 프로토콜은 말초 신경 재생 연구 및 중개 응용을 위한 탈세포화 인간 말초 신경 이식재를 생산하는 실용적인 방법을 제공합니다.
말초 신경 손상은 심각한 기능 장애를 초래할 수 있으며, 재생 의학과 재건 외과 분야에서 여전히 중요한 임상적 과제로 남아 있습니다. 분절성 신경 결손의 재생을 위해서는 손상된 간극을 연결할 뿐만 아니라 축삭 재생과 신경 재지배를 지원하는 구조적 유도 및 생화학적 신호를 제공하는 이식 재료가 필요합니다. 자가 신경 이식은 천연 세포외 기질(ECM) 구조를 보존하고 신경 재생을 위한 지지적 미세환경을 제공하기 때문에 임상적 표준 치료법(gold standard)으로 널리 간주됩니다1,2. 하지만 공여 조직의 제한된 가용성, 추가적인 수술 절차의 필요성 및 공여 부위의 이환율로 인해 임상적 사용에 제한이 있습니다3,4. 이러한 한계로 인해 대체 이식 재료의 개발, 특히 면역원성 세포 성분은 최소화하면서 천연 ECM 구조는 유지하는 탈세포화 말초 신경 이식재의 개발이 추진되어 왔습니다5,6,7,8.
탈세포화된 신경 이식편의 성능은 탈세포화 과정에 크게 의존합니다. 기존 방법은 일반적으로 Triton X-100 및 sodium deoxycholate (SDC)와 같은 계면활성제 기반 시약에 의존하며, 이는 지질 막을 가용화하여 세포 성분을 제거합니다9,10,11. 그러나 이러한 계면활성제에 장기간 노출되면 ECM 미세구조가 파괴될 수 있으며, 세포 생존력과 재생 결과에 부정적인 영향을 미치는 잔류 세포독성 물질이 남을 수 있습니다12,13. 이에 따라, ECM의 무결성을 유지하면서 효율적인 세포 제거가 가능한 대체 탈세포화 전략이 활발히 연구되고 있습니다14. 수산화나트륨 (NaOH)을 이용한 알칼리 탈세포화는 극한의 pH 조건이 세포 성분, 핵산 및 지질을 효율적으로 분해할 수 있기 때문에 잠재적인 대안적 접근법으로 등장했습니다15,16,17. 그럼에도 불구하고, 강알칼리 조건에 무분별하게 노출되면 ECM의 무결성이 손상될 수 있으며, 이는 정밀하게 제어된 처리 조건의 중요성을 강조합니다16,18.
본 연구에서는 연동 펌프 구동식 연속 용액 교환 시스템을 통합한 인간 말초 신경 이식편을 위한 표준화된 알칼리 보조 탈세포화 프로토콜을 제시합니다. 기존의 정적 침지 방법과 비교하여, 이러한 동적 공정은 연속적인 용액 교환을 가능하게 하여 세포 잔해와 잔류 처리제의 제거를 촉진합니다. 본 논문은 공여 신경 준비, 제어된 알칼리 보조 탈세포화, 연동 펌프 구동 시스템을 이용한 연속 용액 교환을 포함한 전체 워크플로우의 단계별 시각적 시연을 제공합니다. 결과물인 이식편은 조직학적 분석, 잔류 DNA 정량화 및 주사 전자 현미경(SEM)을 통해 평가되어, 효율적인 탈세포화와 ECM 초미세 구조의 보존을 확인하였습니다. 주요 기술적 단계의 명확한 시각화를 통해, 본 논문은 탈세포화된 신경 이식편 준비 및 향후 공정 규모 확장을 위한 명확하게 정의된 프레임워크를 제공합니다.
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기증된 인간 말초 신경은 L&C BIO와의 독점 계약에 따라 미국 조직 은행으로부터 제공되었으며, 미국 조직 은행 협회(AATB) 및 미국 식품의약국(FDA)의 규정을 준수하였습니다. 연령, 성별, 병력 및 혈청학적 검사 결과를 포함한 기증자 정보가 조직과 함께 제공되었으며, 인증된 의료 책임자의 검토 및 승인을 거쳤습니다. 조직 수령 시, 기증자 스크리닝, 혈청학적 검사 및 관련 병원체 검사를 포함한 입고 검사를 수행하였으며, 미리 정의된 수락 기준을 충족하는 조직만을 본 연구에 사용하였습니다. 인간 시료와 관련된 모든 절차는 헬싱키 선언의 원칙에 따라 수행되었습니다. 본 연구에서는 인간 피험자를 직접 모집하거나 참여시키지 않았으므로, 별도의 기관생명윤리위원회(IRB) 승인 번호는 발급되지 않았습니다.
1. 용액 준비 (1일차)
2. 탈세포화를 위한 말초 신경 분절 준비
3. 연동 펌프 시스템 설정
4. 말초신경의 탈지질화
참고: 별도의 지시가 없는 한, 모든 용액 교환 단계는 튜브 구성에 따라 90–186 mL/min으로 설정된 연동 펌프를 사용하여 실온(20–25 °C)에서 수행하십시오. 각 처리 과정 전반에 걸쳐 선택한 유속을 일정하게 유지하십시오.
5. 1차 탈세포화 수행 (2일차)
6. 2차 탈세포화 수행 (3일 차)
7. 탈세포화된 말초 신경 멸균 (4일 차)
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An overview of the preparation process for decellularized human peripheral nerve grafts is shown in Figure 1. The workflow included trimming of the raw peripheral nerve, delipidization with IPA, sequential chemical decellularization with NaOH and SDC, followed by extensive washing and sterilization (Figure 1).
The peristaltic pump-driven solution-exchange system used for delipidization, decellularization, and washing ...
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본 연구는 말초 신경 재생을 위한 탈세포화된 인간 말초 신경 이식편 제작을 위한 표준화된 알칼리 보조 탈세포화 프로토콜을 제시합니다. 이 프로토콜은 공여 신경 전처리, 제어된 화학적 탈세포화, 연동 펌프 구동 용액 교환 시스템을 명확하게 정의된 워크플로우로 통합하여, 천연 ECM 구조를 보존하면서 세포 및 면역원성 성분을 효율적으로 제거할 수 있게 합니다.
이 방법의 핵심 특징은 알칼리 처리와 계면활성제 노출 감소의 통합입니다. Sondell(3% Triton X-100 및 4% SDC) 및 Hudson 방법(sulfobetaine-10, sulfobetaine-16, Triton X-200)과 같은 기존의 계면활성제 기반 프로토콜은 효과적인 탈세포화를 달성하기 위해 장시간의 다단계 계면활성제 처리에 의존합니다9,10. 이러한 접근 방식은 세포 성분을 효과적으로 제거하지만, ...
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저자들은 이해관계의 충돌이 없음을 밝힙니다.
이 연구는 한국 정부(산업통상자원부)의 지원으로 한국산업기술진흥원(KIAT)이 제공하는 과제(P0011947, 한-체코 양자 공동자금 R&D 프로젝트)의 지원을 받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| BT100-1L 다채널 연동 펌프 | Longer Pump | BT100-1L | 지질 제거, 탈세포화 및 세척 과정 동안 지속적인 순환과 용액 교환을 제공하는 데 사용됨. |
| Econo-Column 크로마토그래피 컬럼, 2.5 × 10 cm | Bio-Rad | 737-2512 | 지속적인 용액 교환 동안 말초신경 분절을 고정하는 데 사용됨. |
| 이소프로필 알코올 (IPA) | Daejeong Chemicals | 5035-4410 | 말초신경 조직의 지질 제거에 사용됨. |
| Masterflex Tygon E-LFL 펌프 튜브 | Thermo Scientific | 06440-16 | 지속적인 용액 순환을 위해 연동 펌프, 크로마토그래피 컬럼 및 용액 저장조를 연결하는 데 사용됨. |
| Sodium deoxycholate (SDC) | Sigma-Aldrich | 30970-100G | 잔류 세포 성분을 제거하기 위한 2차 탈세포화 단계의 계면활성제로 사용됨. |
| 수산화나트륨, NaOH | Duksan | 1636 | 세포 파괴용. |
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