줄기세포 치료
수의학(Veterinary medicine)

인간뿐만 아니라 대형 동물에서도 마찬가지로 말, 개, 고양이를 대상으로 수행된 연구를 통해 심근경색, 뇌졸중, 힘줄 및 인대 손상, 골관절염, 골연골증 및 근이영양증과 같은 광범위한 부상 및 질병을 표적으로 삼을 수 있는 수의학 분야의 줄기세포 치료법이 개발되었다. 세포 기반 치료법에 대한 연구는 일반적으로 인간의 의학적 요구를 반영하지만, 경주마의 특정 부상의 빈도와 심각도가 높기 때문에 수의학이 이 새로운 재생 접근법의 최전선에 서게 되었다. 반려동물은 인간의 질병을 밀접하게 모방하는 임상적으로 관련된 모델 역할을 할 수 있다.
수의사 줄기세포의 출처(Sources of veterinarian stem cells)
조직 재생의 방법으로 줄기 세포 치료를 수의학에 적용하는 것은 뼈, 연골, 인대 및 힘줄에 영향을 미치는 부상이나 결함이 있는 동물을 치료하기 위해 성체 유래 중간엽 줄기 세포를 사용하여 시작된 연구에 의해 크게 형성되었다. 치료에 사용되는 줄기 세포에는 두 가지 주요 범주가 있다. 동일한 종 내에서 유전적으로 다른 기증자로부터 파생된 동종 줄기 세포와 다양한 치료에 사용되기 전에 환자로부터 파생된 자가 중간엽 줄기 세포이다.  세 번째 범주인 이종 줄기 세포 또는 다른 종에서 파생된 줄기 세포는 주로 연구 목적, 특히 인간 치료에 사용된다.
뼈의 재생
뼈는 일반적으로 골절 및 기타 일반적인 부상을 치료하기에 충분한 자연 치유 과정을 가지고 있다. 심각한 외상으로 인해 파손이나 골암(bone cancer)의 종양 절제와 같은 치료는 자연 치유로만 방치할 경우 부적절한 상태가 되기 쉽다. 천연 및 인공 성분으로 구성된 scaffold에 중간엽 줄기세포를 심고 결함 부위에 배치한다. 지지대를 배치한 지 4주 이내에 새로 형성된 뼈가 기존 뼈와 통합되기 시작하고 32주 이내에 완전한 결합이 이루어진다. 골절 치료를 위한 세포 기반 치료제의 사용을 완전히 특성화하려면 추가 연구가 필요로 한다.
줄기세포는 개의 퇴행성 뼈 질환을 치료하는 데 사용되어 왔다. Legg-Calve-Perthes 질병이 있는 개에게 일반적으로 권장되는 치료법은 퇴화가 진행된 후 대퇴골 머리를 제거하는 것이다. 최근에는 간엽줄기세포를 대퇴골두에 직접 주입하여 뼈 재생뿐 아니라 통증 감소에도 성공하고 있다.
인대 및 힘줄 치료(Ligament and tendon repair)
인대 손상, 힘줄 손상, 골관절염, 골연골증 및 연골하 뼈 낭종에 대한 자가 줄기세포 기반 치료법은 미국에서는 2003년부터, 영국에서는 2006년부터 말을 치료하기 위해 실무 수의사에게 상업적으로 이용 가능해졌다. 개의 힘줄 손상, 인대 손상 및 골관절염에 대한 자가 줄기 세포 기반 치료법은 2005년부터 미국 수의사에게 제공되었다. 3000마리 이상의 개인 소유 말과 개가 자가 지방 유래 줄기 세포로 치료를 받았다. 이러한 치료법의 효능은 엉덩이와 팔꿈치의 골관절염이 있는 개와 힘줄이 손상된 말을 대상으로 한 이중-블라인드 임상 시험에서 나타났다.
경주마는 특히 힘줄과 인대 부상에 취약하다. 기존의 치료법은 말이 완전한 기능을 발휘할 수 있도록 되돌리는 데 실패했었다. 기존 치료법에 따른 자연 치유는 섬유성 흉터 조직을 형성하여 유연성과 완전한 관절 움직임을 감소시킨다. 전통적인 치료법은 많은 수의 말이 완전한 활동으로 복귀하는 것을 방해했으며 상처난 힘줄의 뻣뻣한 특성으로 인해 재부상 발생률이 높았다. 자연적인 기계적 자극과 함께 골수 및 지방 유래 줄기세포를 도입하면 힘줄 조직의 재생이 촉진된다. 자연스러운 움직임은 새로운 섬유와 힘줄의 정렬을 손상되지 않은 힘줄에서 발견되는 자연스러운 정렬과 함께 촉진했다. 줄기세포 치료는 더 많은 말이 완전한 임무로 복귀할 수 있게 했을 뿐만 아니라 3년 동안 재부상률도 크게 감소시켰다.
배아 줄기 세포의 사용은 힘줄 복구에도 적용되었다. 배아줄기세포는 힘줄에서 더 나은 생존율을 가질 뿐만 아니라 손상된 힘줄의 모든 영역에 도달하는 더 나은 이동 능력을 갖는 것으로 나타났다. 힘줄 구조와 콜라겐이 더 잘 형성되어 전반적인 치료 효과가 더 높아졌다. 3개월의 실험 기간 동안 종양 형성도 관찰되지 않았다. 배아줄기세포의 장기적인 효능과 위험성을 알아보기 위해서는 장기적인 연구가 필요로한다.작은 동물에서도 비슷한 결과가 발견되었다.
유도만능줄기세포
Joint repair
골관절염은 동물과 인간 모두에서 관절통의 주요 원인이다. 말과 개는 관절염에 가장 영향을 받는다. 자연적인 연골 재생은 매우 제한적이다. 최적의 세포 유형과 장기 치료 방법을 찾기 위해 다양한 유형의 중간엽 줄기세포와 기타 첨가제가 계속 연구되고 있다.
지방 유래 중간엽 세포는 비침습적 채취가 가능하기 때문에 현재 골관절염의 줄기세포 치료에 가장 많이 사용된다. 이는 보다 쉬운 임상 사용을 위해 개발된 최근 개발된 기술이다. 이 치료를 받은 개는 관절의 유연성이 향상되고 통증이 줄어드는 것으로 나타났다.
Muscle repair
줄기세포는 개의 심근경색 후 심장 치유를 개선하는 데 성공적으로 사용되었다. 지방 및 골수 유래 줄기세포를 적용한 지 4주 후에 수축력이 향상되고 손상 부위가 감소한 것으로 나타났다.
2007년에는 심장 결함의 조직 재생을 유도하기 위해 줄기세포를 "seeded”한 다공성 물질로 만든 패치에 대한 실험이 진행 중이었다. 조직이 재생되었고 패치가 심장 조직에 잘 통합되었다. 이는 부분적으로 혈관 신생의 개선과 염증의 감소에 기인하는 것으로 생각된다. 심근세포는 중간엽줄기세포로부터 생산되었으나 수축성이 있는 것으로 보이지는 않았고 이식 전 세포의 심장 운명을 유도하는 다른 치료법은 수축성 심장 조직을 생성하는 데 더 큰 성공을 거두었다.
유럽 nTRACK 연구 프로젝트와 같은 2018년 연구는 다중 모드 나노입자가 근육 재생 치료에서 줄기 세포를 구조적 및 기능적으로 추적할 수 있음을 입증하는 것을 목표로 한다. 아이디어는 흡수, 기능성 및 안전성이 완전히 특성화된 금 나노 입자로 줄기 세포를 라벨링하는 것이다. 표지된 줄기 세포는 손상된 근육에 주입되고 영상 시스템을 사용하여 추적된다. 그러나 시스템은 여전히 실험실 규모에서 시연되어야 한다.
신경계 회복(Nervous system repair)
척수 부상은 동물병원에 입원하는 가장 흔한 외상 중 하나이다. 척추 부상은 외상 후 두 가지 방식으로 발생한다. 1차 기계적 손상과 외상 후 며칠 동안 염증 및 흉터 형성과 같은 2차 과정에서 발생한다. 2차 손상 반응에 관여하는 이들 세포는 흉터 형성을 촉진하고 세포 재생을 억제하는 인자를 분비한다. 신경세포로 유도한 중간엽 줄기세포를 다공성 지지체에 적재한 후 손상 부위에 이식한다. 세포와 지지체는 흉터 형성 세포에서 분비되는 물질에 대응하고 신경 재생을 촉진하는 인자를 분비한다. 8주 후, 줄기세포로 치료받은 개들은 기존 치료법으로 치료받은 개들에 비해 엄청난 개선을 보였다. 줄기세포로 치료받은 개는 때때로 자신의 체중을 지탱할 수 있었는데, 이는 기존 치료법을 받는 개에서는 볼 수 없던 현상이다.
레이저로 활성화 된 non-expanded 지방 유래 줄기 세포를 사용하여 개에서 실험적으로 유도된 다발성 경화증(MS)의 치료를 평가하기 위한 연구이다. 결과는 MRI에서 이전 병변의 해소로 확인된 시간이 지남에 따라 임상 징후가 개선되는 것을 보여주었다. 병변 부위로 주입된 세포의 긍정적인 이동, Myelin Basic Proteins에 의해 감지된 재수초화의 증가, Olig2 양성 희돌기아교세포로의 긍정적인 분화, 신경교 흉터 형성을 방지하고 축삭 구조를 복원했다.
말초 신경을 복구하고 재생하기 위한 치료법도 임상 시험 중에 있다. 말초 신경은 손상될 가능성이 더 높지만 손상의 영향은 척수 손상에서 나타나는 것처럼 광범위하지 않다. 현재 절단된 신경을 복구하기 위한 치료법이 임상 시험 중이며 조기에 성공하고 있다. 신경 운명을 유도한 줄기세포를 절단된 신경에 주입한다. 4주 이내에 이전에 손상되었던 줄기세포의 재생과 완전히 형성된 신경 다발이 관찰되었다.
줄기세포는 안과 치료를 위한 임상 단계에도 있다. 조혈 줄기 세포는 여러 말의 다양한 기원의 각막 궤양을 치료하는 데 사용되었다. 이러한 궤양은 기존 치료법에 내성이 있었지만 줄기세포 치료에는 신속하게 긍정적인 반응을 보였다. 줄기세포는 또한 망막 박리가 있는 말의 한쪽 눈의 시력을 회복시켜 말이 일상 활동으로 돌아갈 수 있도록 했다.
Conservation
보존 노력에 사용하기 위해 줄기 세포가 연구되고 있다. 정조줄기세포(Spermatogonial stem cell)는 쥐로부터 채취되어 쥐 숙주에 주입되었으며, 생존 가능한 자손을 생산할 수 있는 능력을 갖춘 완전히 성숙한 정자가 생산되었다. 현재 기증자 정원줄기세포 도입에 적합한 숙주를 찾기 위한 연구가 진행 중이다. 이것이 환경 보호론자들에게 실행 가능한 선택이 된다면, 성적 성숙에 도달하기 전에 사망하는 유전적 품질이 높은 개체로부터 정자를 생산할 수 있으며, 그렇지 않으면 손실될 계통을 보존할 수 있다.