양막을 이용한 각막 간질세포의 배양과 중배엽 줄기세포의 분화유도

목적: 생체 외 배양 조건에 따른 토끼 각막 간질세포의 특징을 분석하고, 각막 간질세포 조건배지를 이용한 중배엽 줄기세포의 간질세포로의 분화여부를 확인하고자 하였다. 대상과 방법: 토끼 각막 간질세포를 양막의 간질층과 배양접시에 각각 접종하여 증식시킨 후 형태학적 변화를 관찰하였다. 토끼 중배엽 줄기세포를 양막에 접종하여 α-MEM과 각막 간질세포 조건배지를 혼합하여 배양하였으며, 각막 간질세포 표지유전자(keratocan, lumican, aldehyde dehydrogenase family, member A1 (ALDH1A1))의 발현양상을 분석하였다. 결과: 양막에 배양된 간질세포는 수지상이었고 느린 증식속도를 나타낸 반면, 접시에서는 빨리 증식하였으며 방사상이었다. 양막에 배양한 경우 표지유전자 모두 발현이 잘 유지된 반면 접시에서는 점차 감소하였다. 또한, 중배엽 줄기세포를 양막에서 각막 간질세포 조건배지로 배양하면 keratocan과 ALDH1A1의 발현이 유도되었다. 결론: 각막 간질세포를 양막을 매개로 배양하면 그 형태와 표지유전자의 발현이 유지되었으며, 조건배지와 양막을 이용해 중배엽 줄기세포의 각막 간질세포로의 분화 가능성을 확인하였다.

Purpose: To investigate the characteristics of cultured rabbit corneal keratocytes in vitro and evaluate the possibility of differentiation of mesenchymal stem cells to keratocytes using the keratocyte conditioned medium (KCM). Methods: Isolated keratocytes were seeded on the stromal side of amniotic membranes (AM) or plastic dishes, and morphologic changes were evaluated. Rabbit mesenchymal stem cells were cultured on AM with α-MEM (minimum essential medium alpha) and KCM. The gene expression patterns of specific keratocyte markers (keratocan, lumican, and aldehyde dehydrogenase family, member A1 (ALDH1A1)) of cultured cells were evaluated by RT-PCR. Results: Keratocytes on AM showed dendritic morphology with slow proliferation in contrast, cells on dishes were stellate in shape with fast proliferation. Cultured keratocytes on AM maintained the expression of keratocan, lumican and ALDH1A1 while keratocytes on plastic dishes steadily lost their keratocyte marker gene expression. Additionally, mesenchymal stem cells cultured with KCM on AM induced expression of keratocan and ALDH1A1. Conclusions: Keratocytes cultured on AM stromal matrix maintained their characteristic morphology and marker gene expression. Morphology changes and marker gene expressions of mesenchymal stem cells suggest an ability to differentiate into keratocytes when grown on AM with KCM.