요로상피 미세 이식편의 세포 행동 및 미세분자 통신에 대한 통찰력

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13589(2023) 이 기사 인용

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자가 미세이식술은 현재 피부 상처 치유에 적용되는 기술이지만, 방광을 포함하여 상피 내막이 있는 다른 기관의 수술 교정을 위한 잠재적인 사용은 아직 대부분 미개척 상태로 남아 있습니다. 현재 미세이식 확장 가능성과 미세이식 요로상피 세포에서 발생하는 미세분자 현상에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 이 연구에서 우리는 시험관 내에서 다양한 돼지 요로상피 미세이식편 크기의 증식 가능성을 평가하고, 더 나아가 요로상피 미세이식편이 어떻게 통신하고 어떤 미세세포 사건이 유발되는지 탐구하는 것을 목표로 했습니다. 우리는 증가된 조직 단편화가 이후에 증식성 세포의 수율과 세포 확장 잠재력을 강화한다는 것을 입증했으며, 이는 피부 상피의 미세 이식 원리가 요로 상피에도 적용된다는 것을 확인시켜 줍니다. 또한, 우리는 세포외 신호 조절 키나아제(ERK) 경로의 발현을 표적으로 삼아 ERK 활성화가 미세이식 경계에서 주로 발생하고 ERK 억제가 요로상피 이동 및 증식을 감소시킨다는 것을 입증했습니다. 마지막으로, 우리는 미세 이식 배양 배지에서 세포외 소포를 성공적으로 분리하고 다양한 농축된 생물학적 과정 내에서 그 내용과 관련성을 평가했습니다. 우리의 연구 결과는 비뇨기과 재건 수술을 위한 미래 조직 공학 모델에 요로상피 미세이식술을 적용할 수 있는 가능성을 입증하고, 나아가 특정 메커니즘을 미래 상처 치유 치료의 잠재적 표적으로 강조합니다.

비뇨생식기 기관의 선천성 기형은 생애 초기에 재건 수술이 필요한 경우가 많지만 기능적 해부학적 구조를 복원하는 데 필요한 건강한 이식 조직이 부족하여 이러한 절차가 자주 방해를 받습니다. 기존의 수술 전략에는 주로 위장관과 같은 다른 기관 시스템에서 채취한 천연 조직의 피판이나 이식편을 사용하는 것이 포함되지만 협착, 감염, 악성 변형과 같은 부작용이 따르는 경우가 많습니다1,2,3,4,5 . 최근 수십 년 동안 수술 및 수술 후 치료 결과를 최적화하기 위해 다양한 조직 공학 이식편이 도입되었습니다6,7. 성공적인 이식과 관련된 한 가지 중요한 요소는 세포 함유 매트릭스의 사용과 관련이 있습니다. 이전에는 무세포 이식이 협착 및 반흔 조직 형성에 더 취약한 것으로 나타났기 때문입니다8,9,10,11.

자가 미세 이식은 건강한 자연 조직을 활용하며, 기계적 단편화 후 수확 및 재이식됩니다. 마이크로그라프팅에 대한 최초의 원리 증명으로 성형외과 의사 C. Parker Meek 박사는 1958년 14세 소녀의 심각한 피부 화상 치료에 마이크로그라프팅의 사용을 보고했습니다. 환자는 기계로 다진 천연 부분 이식술에 성공했습니다. 그녀의 상처에 균일하게 분포된 두께의 피부 파편(즉, 미세이식편). Meek은 이식편의 표면적(즉, 미세이식편 상처 가장자리)을 증가시켜 이식편 조직 확장이 강화될 수 있으며, 이로부터 각질형성세포가 측면으로 확장될 수 있다는 가설을 세웠습니다12. 따라서 정사각형 피부 이식편을 4개의 작은 조각으로 수직으로 나누면 표면적이 100% 증가할 가능성이 있으며, 따라서 증가된 성장 표면적은 보편적인 공식으로 설명할 수 있습니다(그림 1).

미세이식 확장 가능성. Meek의 이론에 따른 미세이식의 기본 원리와 조직 단편화와 확장 가능성 사이의 수치적 관계를 도식적으로 설명합니다.

이러한 수단을 통해 소량의 이식 조직을 사용하여 더 넓은 상처 부위를 덮을 수 있으므로 이식 조직의 양이 특히 부족할 수 있는 소아 재건 수술 분야에서 유리한 선택이 됩니다. 이 설정에서 확장 비율이라는 용어는 건강한 이식 조직의 초기 크기에서 최종 이식 상처 영역까지의 비례적인 확대를 나타냅니다. Meek은 미세 이식된 피부의 최적 확장 비율이 1:9라고 제안했지만(예: 건강한 이식 조직을 원래 이식 크기의 9배 크기로 확장할 수 있음), 이 가설은 확고하게 검증된 적이 없습니다13. 대조적으로, 단편화 비율에 대한 다음 용어는 조직 샘플의 세분화된 단편의 수와 관련이 있습니다(예를 들어, 1:4의 단편화 비율은 한 조각을 4개의 더 작은 단편으로 세분화하는 것을 나타냅니다). 마이크로그라프팅 기술은 Tanner 등이 처음 설명한 피부 이식 메싱 기술을 선호하여 수년 동안 임상적으로 폐기되었습니다. 그러나 메쉬 접목 기술은 대략 1:5의 확장 비율만 허용하므로 미세 접목 기술은 최근 광범위하게 재평가되었습니다15,16,17,18,19,20. 자가 미세이식술은 주로 피부 상처 치료에 연구되고 적용되었지만, 다른 상피로 덮인 기관에 대한 임상적 적용은 아직 많이 연구되지 않은 상태입니다. 또한, 상피 조직 미세이식편의 확장 비율은 직관적으로 자연적인 상한선을 가지고 있지만, 이 관계는 완전히 탐구되지 않았으며 요로 상피에 대해서도 설명되지 않았습니다.