신경세포 배양에 이용된 BioLaminin
인체의 거의 모든 세포는 특정 Laminin에서 자랍니다.
Laminin은 기저막의 한 부분인 basal lamina의 주요 단백질로, 조직의 유지 및 생존에 필수적입니다. 대부분의 laminin은 높은 세포 특이성을 나타내며, isoform의 조합이 제대로 형성되어 있지 않으면 세포와 조직이 기능을 하지 않게 됩니다.
Biolaminin은 동물성분을 사용하지 않고 재조합 기술을 이용하여 만든 "Xeno-free" Recombinant Laminin으로, Full length recombinant protein으로 제공되는 유일한 Laminin 입니다.
인간 생체내 laminin의 기능을 그대로 모사하여 만능 줄기세포, 성체줄기세포, 조직 특이적 세포, 3D 배양 시, in vitro에서 세포의 성격과 기능을 그대로 유지합니다.
신경계에서도 Laminin은 널리 발현되며 신경 세포의 발달과 기능에 필수적입니다.
신경 세포 배양에서의 laminin 역할과 세포 특이적인 laminin 타입을 살펴봅니다.
해마세포 (Hippocampal neurons) 배양을 위한 Biolaminin 511, 521
해마세포 (Hippocampal neurons) 배양을 위한 Biolaminin 511, 521
Biolaminin 511은 시험관 내에서 해마 뉴런의 축삭(axon)과 수상돌기 (dendrites)의 신장(elongation)을 촉진하는 것으로 확인되었습니다. Biolaminin 521은 최근 해마 신경 세포 배양에 사용되었습니다.
Biolaminin 511과 521은 모두 대부분의 성체 줄기세포 niche에서 발현되기 때문에 dentate gyrus에서 신경 전구 세포를 지원할 가능성이 높습니다.
교세포 (Glial cell) 배양을 위한 Biolaminin 111, 211, 421, 521
만성 restraint stress를 가진 C57BL6 mouse에서 laminin-a1과 TNF-alpha, iNOS와 같은 pro-inflammatory marker 레벨이 상승함을 확인하였습니다.
Biolaminin 111 환경에서 배양된 microglia와 BV2 cell은 더 높은 수준의 TNF-alpha, IL-1 beta, iNOS를 발현하였습니다.
human bone marrow stromal cell에서 합성되는 주요 Laminin isoform은 laminin 411/421과 laminin 511/521 입니다. microglia는 α6b1 integrin을 발현하고, monocyte는 laminin 411에서 합성되고 이동하며, α6b1 integrin을 통해 laminin 411에 부착합니다.
Laminin isoform 511, 521, 411은 myelomonocytic cell lineage의 precursor에 대한 adhesive protein 입니다.
성상교세포 (Astrocytes)는 laminin isoform 111, 211, 521을 발현합니다.
Laminin 111과 211은 혈액뇌장벽(BBB) 주위 세포의 분화를 조절함으로써 BBB를 유지하는데 필수적입니다. hiPSC-derived Astrocyte는 약물 스크리닝 모델로 이용됩니다. 인간 조건을 그대로 모사하는 hiPSC-derived Astrocyte culture를 위해 animal free 조건의 Biolaminin 521이 이용되었습니다.
희돌기아교세포 (Oligodendrocytes)의 maturation에 α2-laminins (laminin 211 and laminin 221)이 이용됩니다. lama2-mutant mice가 oligodendrocyte의 maturation 부족으로 CNS myelination 결함을 보인다는 연구 결과가 있습니다. (Chun, 2003).
말초신경계의 신경 축삭 주위에 수초 형성을 담당하는 슈반세포(Schwann cells)는 축삭을 퍼뜨리고 분류하기 위해 laminin isoform 411, 211을 필요로 합니다. (Pellegatta, 2013)
Neural Stem Cell 배양을 위한 Biolaminin 521, 511
Biolaminin 521과 511은 neural crest cell의 기능에 필요합니다.
피질 뉴런 (Cortical neuron) 배양을 위한 Biolaminin 521, 211, 111
Biolaminin 111도 부착을 견고하게 하고 광범위한 neurite outgrowth와 synapsin I 발현을 유도하였습니다. (Savettieri, 1998).
Biolaminin 211은 mouse neocortex에서 basal 전구세포의 증식을 증가 시키는 것으로 나타났습니다. (Güven et al. 2020).
도파민 뉴런 (Dopaminergic neuron) 배양을 위한 Biolaminin 521, 111
파킨슨병 (Parkinson’s disease)는 중뇌 도파민성 뉴런 (mDA neuron)의 심각한 상실을 특징으로 하는 신경퇴행성 장애로 운동조절 및 기능의 점진적인 상실을 유발합니다.
Parmar 연구팀은 Cell Stem Cell(2016)에서 Biolaminin 111이 hESC에서 도파민성 세포로의 GMP-compatible한 분화에 사용될 수 있음을 보여주었습니다 (Kirkeby, 2016).
hPSC는 Biolaminin 521을 사용하여 DA 분화 실험 시작 전에 hPSC population을 균질화하고 안정화 합니다.
Blood-brain barrier (BBB) cells 배양을 위한 Biolaminin 521
Strickland 연구팀 (Yao, 2014)은 laminin 111과 laminin 211이 혈관 주위 세포의 분화를 조절함으로써 BBB integrity 유지에 필수적임을 보여줍니다.
이를 뒷받침하기 위해 Menezes 연구팀 (2014)은 alfa2가 결핍된 mouse가 BBB의 결함을 갖고 있음을 확인하였습니다. 그리고 Laminin 521이 저산소 손상 및 염증 후 BBB의 유지 및 복구에 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다. (Kangwantas, 2016).
Peripheral Nervouse System Neuron (말초신경 세포) 배양을 위한 Biolaminin 411
Sensory Neuron (감각뉴런)은 Laminin 411에서는 잘 자라지만 Laminin 211에서는 잘 자라지 않습니다.
Motor Neuron (운동뉴런)은 Biolaminin 211 배양조건에서 더 긴 neurite를 만듭니다. Wallquist 연구팀은 laminin isoform 411과 421의 손실이 방사항 분류 장애와 수초 형성 장애를 유발한다는 것을 확인하였습니다. (Wallquist, 2005; Chand, 2017)
