The study of the human hair follicles : approaches to the treatment of androgenetic alopecia : 사람 모발에 대한 연구 : 남성형 탈모 치료제 개발을 위한 다양한 접근 방법

국문 초록 (Abstract)

사람 모발을 포함하여, 포유류의 모발은 생장기, 퇴행기, 휴지기로 나누어진 주기를 가지고 있는데, 이 주기가 변형될 경우, 남성형 탈모를 포함한 다양한 모발 질환을 유발할 수 있다. 또한, 남성형 탈모는 남성호르몬의 일종인 DHT에 의해 유도된다고 알려져 있다. 하지만, 남성호르몬은 인체 각 곳에 서로 다른 영향을 주어, 턱수염이나, 탈모 부위 등 인체의 여러 모발의 성장 주기에도 영향을 주기도 한다.
본 연구는 성인에서 유발되는 남성형 탈모 치료제 개발을 위해 시도되었다. 본 연구는 현존하는 다양한 생의학적 연구 방법론을 적용하여, 모발의 주기와 재생에 대한 통찰을 얻고자 하였다. 연구에서 사용된 방법론은 크게 5가지로 치료제 개발을 위한 다각적 관점에서의 연구 방법이 이용되었다.
첫번째 방법은, 사람 모발 특이적인 주기를 찾는데 주안점을 주었다. 사람 모발을 연구할 수 있는 모델을 제시하고, 그 모델을 이용하여, 사람 모발의 주기를 세분화 하였다. 세분화된 주기가 적절하게 수행되었는지 확인하기 위해서 수학적 모델링을 이용한 기계적 학습 방법론으로 검증하였고, 그 결과 세분화된 주기가 시간적 흐름을 따른다는 결과를 얻을 수 있었다.
두번째 방법은, 재생의학적 접근법으로, 모발에서 유래한 상피 세포와 모유두 세포를 생의학적으로 조작된 생체 지지체에 부착시키고, 세포의 동역학적 분포와 유전자 발현에 대하여 연구하였다. 그 결과, 지지체에 따른 세포 특이적인 반응을 알 수 있었고, 모발 재생에 적합한 지지체에 대한 단서를 얻을 수 있었다.
세번째 방법은, 생물정보학적인 접근법으로, 배양된 모유두 세포가 피부 섬유아 세포와 어떤 차이가 나는지 대규모 유전자 비교를 통해 분석해 보았다. 아울러, 모유두 세포를 3차원 배양하여 특수하게 나타나는 유전자를 검색하였다. 그 결과, 모발 재생과 연계된 다양한 전사 인자를 찾아낼 수 있었다.
네번째 방법은, 조직 특이적인 유전자 발현을 이용한 접근법이다. 이 접근법을 통해서, 턱수염과 탈모가 진행되는 전두부 부위, 탈모가 진행되지 않는 후두부 모유두 세포에서 나타나는 유전자 발현을 비교할 수 있었다. 그 결과, 탈모 부위에서만 특이적으로 발현하는 유전자 군을 선별할 수 있었다.
이와 같은 다각적인 접근에 근거한 연구 방법은 다양한 모발 질환에 적용될 수 있으며, 새로운 남성형 탈모의 기전과 해결책 제시의 한 방법이 될 수 있다. 이들 방법론에 대한 지속적인 연구와 한가지 방법론만이 아닌 입체적으로 밀접하게 연계된 연구에 대한 접근 방법은 탈모 기전을 밝히는 것뿐 아니라, 모발 성장의 생리적 기전을 밝혀 무모증과 탈모증 그리고 다모증 등과 같은 모발 질환에 관한 새로운 치료제 개발에 기여할 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Introduction 1
• Approach 1: Hair cycle of transplanted human hair follicle 4
• 1.1 Introduction. 4
• 1.2. Result 7
• 1.2.1. Stage classification and criteria 7
• 1.2.2. Transplantation-induced catagen 1 8
• 1.2.3. Transplantation-induced catagen 2 10
• 1.2.4. Transplantation-induced catagen 3 12
• 1.2.5. Transplantation-induced transitional stage 15
• 1.2.6. Transplantation-induced anagen 2 17
• 1.2.7. Transplantation-induced anagen 3 18
• 1.2.8. Transplantation-induced anagen 4 21
• 1.2.9. Transplantation-induced anagen 5 23
• 1.2.10. Transplantation-induced anagen 6 25
• 1.3. Discussion 26
• 1.3.1. Scatter plot of transplanted hair follicle. 26
• 1.3.2. Naive Beysian plot of transplanted hair follicle. 27
• 1.3.3. Regression plot of transplanted hair follicle. 29
• Approach 2: Regenerative medicine 33
• 2.1 Fabrication and characterization of epithelial scaffolds for hair follicle regeneration 33
• 2.1.1. Introduction 33
• 2.1.2.Results 35
• 2.1.3. Discussion 45
• 2.2. The characterization of alginate spherical formation of human dermal papilla cells for the hair follicle regeneration 49
• 2.2.1. Introduction 49
• 2.2.2. Result 52
• 2.2.3. Discussion 66
• Approach 3: Bioinformatical analysis of dermal papilla specific genes in 2D and 3D cultivation. 71
• 3.1. Introduction 71
• 3.2. Results 75
• 3.2.1. General characteristics of ESTs derived from human dermal papilla and dermal fibroblast 75
• 3.2.2. Construction of cDNA library database and dermal specific cDNA microarray 76
• 3.2.3. Transcriptome Analysis of dermal papilla and dermal fibroblast 79
• 3.2.4. Validation of dermal papilla specific genes and dermal fibroblast specific genes 82
• 3.2.5. Analysis of gene expression profile of dermal papilla, dermal sheath and dermal fibroblast in 3D cultivation. 83
• 3.3. Discussion 86
• Approach 4: Site specificity of human frontal, occipital and beard hair follicle. 91
• 4.1. Introduction 91
• 4.2. Result 93
• 4.2.1. Correlation of gene expression profile of dermal papilla cells. 93
• 4.2.2. Beard-specific gene expression profile 94
• 4.2.3. Occipital-specific gene expression profile 97
• 4.2.4. Frontal-specific gene expression profile 98
• 4.3. Discussion 101
• 5. Materials and Methods 104
• 6. References 123