연구논문 : THP-1 수지상세포주와 HaCaT 각질세포주 공배양을 통한 피부감작성 평가 대체시험법 개발

본 연구진은 THP-1 수지상세포주에서 생성되는 MIP-1β 싸이토카인이 피부 비감작성 단순 자극성 물질을 첨가하였을 때 비해 피부감작물질을 첨가하였을때 유의하게 높은 수준으로 생성됨을 보고하면서 MIP-1β가 피부감작능 평가 대체시험법에서 biomarker로 개발될 수 있음을 제시하였다 (안 등, 2008; Lim et al., 2008). 또한 HaCaT 각질세포주에서 생성되는 IL-6 수준 증가가 피부감작물질과 비감작물질을 구분 해줄 수 있는 친염증성 싸이토카인 중 하나임을 보고하고 HaCaT 세포주를 이용한 피부감작능 대체시험법 개발 가능성을 제시하였다 (김 등, 2011 & 2012). 실제 in vivo에서 각질세포는 피부 Langerhans 탐식 세포와 상호작용을 통하여 접촉성 알레르기성 피부염의 진행을 유도하는 것으로 알려져 있다 (Kimber et al., 2004). THP-1 세포주는 원래 단핵구성 백혈구 암세포 (monocytic leukemia cell)로 알려져 있었으나 지속적인 연구를 통하여 수지상세포의 특성을 갖고 있음이 보고되었고 현재 이 세포주를 이용한 h-CLAT 시험법은 국제적인 검증과정에 있다 (Ashikaga et al., 2010). 본 연구는 피부감작능 평가시 각질세포와 수지상세포의 상호 작용이 기전상 중요하고 이를 in vitro에서 적절하게 재현하여 보다 정확도가 높은 피부감작성평가 대체시험법을 개발하고자 시도된 최초의 탐색연구이다. THP-1 세포주에서 생성되는 MIP-1β와 HaCaT 세포주에서 주로 생성되는 IL-6, IL-8 수준을 세포배양액에서 측정하였고, 용매 대조 물질을 첨가한 군에 비해 몇 가지 화학물질을 첨가한 경우에 어느 정도 이들 싸이토카인이 생성되었는지를 자극지수로 하여 계산하였다. 본 연구 결과 24-well plate의 바닥에서 배양한 THP-1 세포에서 생성되는 MIP-1β가 HaCaT 세포가 존재하는 culture plate insert 안에서 채취한 배양액에서도 유사한 수준으로 측정되었는데 이는 pore size 0.4 ㎛인 culture plate insert를 통하여 싸이토카인이 이동하고 있음을 알 수 있었다 (Table 1). 또한 HaCaT 세포 배양시 통상적으로 사용되는 DMEM 배지보다도 RPMI 배지의 경우가 IL-6, IL-8 싸이토카인 수준이 높았다는 점에서 추후 공배양을 이용한 대체시험법 개발시 RPMI 배지를 사용할 것이 권장된다. 본 연구의 핵심 결과는 MIP-1β 생성 수준이 DNCB와 HCA 모두 1X 농도에서는 LLNA에서 피부감작물질로 판정하는 3이상의 자극지수를 나타내면서 비감작성 물질 lactic acid 첨가시 생성 수준보다 유의하게 높았다는 것이다 (Table 2). 과거 본 연구진의 THP-1 세포주 단일 배양시 MIP-1β 생성 수준이 1X DNCB에서 246.0±68.5%, 0.1X HCA에서 167.0±3.7%로 최고였던 결과와 (Lim et al., 2008) 비교하면 이번 연구에서 1X DNCB 및 1XHCA 각각 308±147%, 345±13%로 높았던 점은 피부감작물질 노출시 THP-1 세포의 활성화가 각질세포와 공배양을 통하여 증진되는 측면이 있을 가능성을 제시하는 것으로 판단된다. 본 공배양체계에서 DNCB, HCA 첨가시 IL-6 생성 수준은 본 연구진의 최근 연구에서 (김 등, 2012) HaCaT 세포주 단일 배양시 얻어졌던 결과 (0.5X DNCB: 158±20%, 0.5X HCA: 156±23%)에는 미치지 못하였다. 비록 초기 탐색 연구이지만 본 연구를 통하여 THP-1 수지상세포주와 HaCaT 각질세포주를 공배양하였을 때 MIP-1β 생성 수준을 평가함으로써 피부감작능 여부를 예측할 수 있는 가능성이 높음을 알 수 있었다. 본 시험 결과는 보다 많은 시험물질을 사용하여 보다 체계적인 연구를 통하여 확인할 필요성이 높다고 생각된다.