Wnt signaling

 

그림 출처)  대한내분비학회지 제 20 권 제 4 호 2005

 

 

 

그림 출처)  대한내분비학회지 제 20 권 제 4 호 2005

 

Wnt 와 stem cell differentiation

Stem cell 분화의 조절에 관한 연구는 그 기초 연구뿐만 아니라 당뇨병, 심장병, 관절염, 퇴행성 뇌질환, 뇌신경 손상 
등과 같은 여러 난치병에 대한 배아줄기 세포를 이용한 세포치료방법으로서 많은 연구가 이루어지고 있다. 여러 가지  
해결해야 할 문제가 많지만, 가까운 장래에 stem cell을 이용한 질병의 치료 방법이 보편화된다고 여겨짐으로 전 세계 
적으로 치열한 경쟁 속에 연구가 진행되고 있다. 특히,  

1)stem cell의 maintenance/self-renewal capacity 유지에 대한 mechanism과

2) 원하는 특정 조직으로의 differentiation을 유도할 수 있는 방법의 개발 등이 주요 연구 분야이다. 

 

 

성체 줄기세포 (Adult   Stem   Cell)
Wnt  signaling은 embryonic stem cell에서 뿐만 아니라, 각종 tissue-specific adult stem cell에서도  proliferation에  관여한다. 그러나  cell  lineage determination과  같은  differentiation과정에도  관여한다는 보고들이 있다. 이와 같이 동일한 Wnt signaling이 상이한 역할을 한다는 결과는 mouse  embryonic,  neural,  hematopoietic stem cells의 gene information을 비교한 결과로 미루어 특정 cellular context에 따라 유전자 발현 패턴의 상이성에 기인한다고 추측된다.
In vitro에서 purification한 Wnt3a protein을 처리함에 의해서 hematopoietic  stem  cell의 self-renewal에 Wnt/β-catenin signaling이 관여한다는 것이 밝혀졌다. 또한, 지속적인 activated β-catenin 의 발현과 inhibitor인 Axin과 mutant Fz9 (CRD domain)의 발현을 통하여 hematopoietic stem cell에서 Wnt/β-catenin signaling이 self-renewal capacity를 유지시킨다는in  vivo/in  vitro 결과들을 보고하였다.  현재 β-catenin을  통하지  않는  non-canonical  Wnt signaling의 stem cell에 대한 연구는 활발히 진행 중인 것 으로 보인다. Murdoch et al.에 의하면, Wnt5a-conditioned media를 human hematopoietic progenitor cell을 engraft한 mice에 injection한 결과, reconstitution이 증가한 것을 관찰하였고, 이는 Wnt-5a  signaling이  hematopoietic  stem  cell expansion,  engraftment 또는 survival을 촉진한다는 것을 시사한다.
Secreted  Wnt  inhibitor인 DKK-1을 skin  specific  K-14 promoter를 이용하여 epidermis basal cell에서 발현시킨 in 
vivo  실험 결과,  skin  appendage에 속하는  hair  follicle, teeth, mammary gland의 형성이 억제된 결과를 얻었다. 
또한 Eaine Fuchs박사 그룹의 연구 결과는 β-catenin 의 증가가 skin  stem  cell의 population의 증가 및 multipotency 
를 유지시키고, TCf-3과 Lef-1와의 complex를 통하여 skin stem cell의 lineage differentiation에도 관여한다는 결과 등 
도 최근에 밝혀졌다. TCF-4-deficient mice에서 fetal development 동안에 intestinal progenitor cell이 관찰되지 않는 결과들이 밝혀졌다. 더욱이, adult에서 Wnt signaling이 gut progenitor cell에서 activation된 상태이고, Wnt signaling inhibitor로 알려진 Dickkopf-1(Dkk1)를  처리했을  때,  small  intestine과 colon의 proliferation이 억제되는 결과들로 보아, Wnt signaling은 intestinal stem cell의 self-renewal에 관여한다고 보여진다. 이러한 결과들은 Wnt signaling activator를 이용하여 gut epithelium의 재생, 즉 homeostasis를 유지하고, inflammatory bowel disease같은 질환의 치료에 이용될 수 있을 것이다.

 

 

 

출처) 대한내분비학회지 제 20 권 제 4 호 2005