Nanotechnology is currently receiving considerable attention in various fields of biotechnology. The uptake of nanoparticles by cells for labeling and tracking is a critical process for many biomedical therapeutic applications. However, nanoparticle labeling of porcine hematopoietic cells has not been demonstrated so far. In the present study, silica-coated nanoparticles conjugated with rhodamine B isothiocyanate (SR-RITC) were used to investigate the uptake of nanoparticles by porcine hematopoietic cells. Flow cytometric and confocal microscopic analyses reveled that the cells were efficiently internalized by the silica-coated nanoparticles. Furthermore, biocompatibility tests demonstrated that the SR nanoparticles were not cytotoxic, and they had no impact on proliferation. Our study demonstrates that silica-coated nanoparticles are taken up very rapidly and with high efficiency into porcine hematopoietic cells, with no apparent deleterious effects. Therefore, silica-coated nanoparticles appear to be a promising tool for tracking porcine hematopoietic cells.

본 연구는 돼지 골수에서 존재하는 조혈 줄기 세포 및 전구 세포를 이용해 이종 동물 모델인 태아 마우스 복강 생체 이식을 통하여 돼지 조혈 세포의 이종 조혈 조직에서의 증식과 분화 특성을 규명하였다. 선천성 면역 부전 마우스인 NOD/SCID 마우스 태아 조혈 환경에 돼지 골수 유래 조혈 줄기 세포 및 전구 세포를 이식하고, 이식 후 5주령에 마우스 조혈기관에서의 돼지 조혈 세포의 증식과 분화 특성을 돼지 특이적 항체 면역 염색으로 유세포 분석을 실시한 결과, 마우스 조혈 조직인 골수, 흉선, 간장, 비장 및 림파절에서 돼지 조혈 세포의 분화 및 증식이 관찰되었다. 특히 돼지의 T 면역세포가 골수계 세포에 비해서 높은 chimerism이 관찰되어 태생 초기의 NOD/SCID 조혈 환경에 의한 특이적 T 면역세포의 증식에 적합한 조혈 환경을 제공하고 있다는 사실이 밝혀졌다. 본 마우스 신생 NOSD/SCID 복강 이식 동물 모델을 이용해 돼지 T 면역세포의 분화 발달 연구 및 이종 장기 이식 기전 연구에 좋은 모델로서 활용이 기대된다.

NOD/SCID 마우스는 선천성 면역결핍을 지닌 마우스로서 이종 세포 및 조직 이식을 위한 실험동물로서 가장 많이 활용되고 있다. 본 연구는 돼지의 골수조직에서 채취한 조혈줄기세포를 면역결핍마우스의 정맥 주입을 통하여 생체 내 주입을 실시한 결과, 마우스의 조혈조직에서 대단히 높은 돼지 T 면역세포의 증식이 관찰되었다. 유세포 분석기를 이용해 돼지 골수 조혈세포 생체 이식 6주의 마우스에서의 돼지 T 면역세포의 증식과 분화 특성을 분석한 결과, 마우스 조혈조직인 골수(5.4±1.9%), 비장(15.4±7.3%), 간(21.3±1.4%), 림프절(33.5±32.8%)에서 돼지 조혈줄기세포 유래 T 세포의 증식과 분화가 관찰되었고, 돼지 helper T 세포와 cytotoxic T 세포의 발달도 확인되었다. 또한 조직 면역염색을 통하여 마우스의 비장조직에 이식한 돼지 면역세포의 증식을 관찰하였다. 본 연구는 NOD/SCID 마우스를 이용해 돼지 조혈줄기세포로부터 T 면역세포로의 분화 및 발달과정을 생체 내에서 분석할 수 있는 유용한 동물모델로서 이용할 수 있음을 보여준다.