생쥐 배아에서의 초기 적혈구 분화를 재현 할 수 있는 배아주 세포에 기초한 간단한 시험관내 분화체계

A Simple Embryonic Stem Cell-Based in vitro Differentiation System That Recapitulates Early Erythropoietic Events in the Mouse Embryo

현탁 배양액에서 생쥐 배아주 세포를 배아체(embryoid body. EB)로 분화시키는 간단한 시험내 모델 체계가 초기 적혈구 분화 분석에 유용한 지의 여부를 조사하였다. 분화중인 배아체로부터 각 혈구계열 세포 유형이 만들어지는 지(분화능)의 여부는 혈도형성, benzidine 염색법 및 2단계 콜로니 분석법을 조사하였고, 발생과 분화시기에 바ㅈ추어 적혈구 표시 유전자들이 발현되는 지(발현능)의 여부는 각 분화시기별 배아체로 부터 추출한 RNA를 RT-PCR 방법으로 조사하였다. 분석 결과, 다른 기존의 복잡한 분화 방법에 의한 것과 마찬가지로 모든 혈구계열 세포 유형이 반복성 있게 유도되었다. 더군다나, 분화중인 배아주 세포에서의 글로빈 유전자 발현 전환은 생쥐 배아에서와 유사하게 진행되었으며, 글로빈 유전자의 발현은 적혈구-특이 전사인자인 GATA-1과 Tal-1보다 적어도 12시간 늦게 활성화되었다. 이와같이 간단한 분화 체계에서도 적혈구 분화과정이 효율적으로 반복성 있게 나타나는 것으로 보아, 간단한 현탁배양에서의 분화는 초기 적혈구 분화과정이 분자적 기작을 분석하는데 유용하게 이용될 수 있으리라 본다.

An embryonic stem (ES) cell-based in vitro model system was examined to determine whether a simple differentiation of embryoid bodies (EB) in the suspension medium is useful to dissect early erythropoiesis. Characteristics of the differentiating EBs were monitored for their differentiation potential to generate hematopoietic cell types by general morphology, benzidine staining and two-step colony assays, and expressivity of several erythroid marker genes by the RT-PCR analysis for total cellular RNA prepared from the differentiating EBs. Every ematopoietic lineage cells were generated from the differentiating EBs with reproducible frequencies, similar to the other sophisticated differentiation protocols. Furthermore, the globin gene switching in differentiating ES cells paralleled the sequence of events found in the mouse embryo, and such that their expression was activated by at least 12 hrs later than those of erythroid-specific transcription factors, GATA-1 and Tal-1 The erythropoietic differentiation program initiated reproducibly and efficiently in this simple differentiation system in a suspension culture, such that this system may be useful for dissection of the molecular events of early erythropoiesis.