Mechanisms for Regulating Pluripotency and Tumorigenicity in Human Pluripotent Stem Cells
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 차혁진
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000062142
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
Despite enormous potentials of human pluripotent stem cells (hPSCs) for regenerative medicine and drug discovery, the underlying mechanisms for not only maintenance of pluripotency but also control of tumorigenicity in hPSCs remain largely unknown. Herein, I demonstrate that highly expressed PRMT8 in hPSCs enhanced the PI3K/AKT activity by interacting with the p85 subunit of PI3K, which in turn sustained the Sox2-mediated pluripotency simultaneously with suppression of the mesodermal differentiation. Interestingly, the tumorigenicity of hPSCs resulting from their pluripotency and high clonogenic capacity has been considered as one of the major hurdles for clinical application of cells derived-from hPSCs. In this line, I developed a novel in situ label-free sensing platform that detect the unique electrochemical signals of hPSCs in order to assess the risk of tumor formation as a safe monitoring technique. Furthermore, chromosome aberrations that lead to tumorigenicity of hPSCs were commonly accumulated during prolonged culture. In this line, I determine that long-term cultured hPSCs possessed the recurrent gain of 20q11.21, which conferred the cultured hPSCs to acquire the growth advantage as well as aberrant mitosis that result in chromosomal aberrations. Finally, I identify that TPX2, located on 20q11.21, accelerates the chromosomal instability by deregulating the microtubule dynamics. Taken together, it is crucial for uncovering the mechanisms underlying pluripotency as well as genome integrity of hPSCs to ensure safe tumor-free hPSC-based clinical applications in the future.
more초록/요약
인간만능줄기세포의 뛰어난 재생의학적 가치에도 불구하고, 만능줄기세포에 대한 근본적인 전분화성 조절 및 종양형성 위험에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다. 이에, 본 연구를 통해 PRMT8 이라는 아르기닌 메틸화 효소가 중요 전분화 전사인자인 SOX2를 유지시킴으로써 중배엽 분화 억제 및 전분화 유지에 대한 역할 규명을 하였다. 반면, 만능줄기세포의 전분화능과 빠른 성장능은 만능줄기세포를 이용한 세포치료 시에 잔존하는 전분화 세포에 의한 테라토마라는 특이 종양형성을 야기할 수 있는데, 이는 만능줄기세포의 임상응용에 있어 매우 큰 걸림돌로 여겨지고 있다. 이에, 본 연구를 통해 만능줄기세포의 실시간 전기화학적 신호를 측정할 수 있는 세포칩을 개발함으로써, 분화완료 후 잔존하는 전분화 세포를 측정하여 종양형성의 위험도를 예측하고자 한다. 또한, 만능줄기세포는 오랜기간 체외 배양 과정 중에 종양 특이적 유전체 변이의 축적으로 인한 종양형성의 위험성을 야기하는데, 본 연구를 통해 염색체 20q11.21 부분의 반복적 이수성 증가가 선택유리성 (selective advantage) 및 유전체 불안정성에 영향이 있음을 배양적응 만능줄기세포 모델에서 검증하였다. 특히, 위 염색체에 존재하는 TPX2라는 마이크로튜뷸 결합 단백질의 증가는 미세소관의 불안정한 역동성을 야기하며 염색체 변이에 그 책임이 있음을 증명하였다. 종합적으로, 인간만능줄기세포의 전분화능 신호전달 연구 및 유전체 불안전성 제어 연구를 통해 만능줄기세포 기반 임상적용의 안전성 확보에 기여하고자 한다.
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