There have been a number of aging models in multiscale level to investigate the effects of aging on human beings over the past decades. However, most aging models were for research at the cellular level, the organ level, or the system level, aging models at the tissue level, particularly in vitro models, are still lacking to date. Therefore, we propose here an in vitro skin aging model, as skin is the representative organ which shows the most prominent changes in aging, using a re-engineered fibroblast-derived extracellular matrix (FDM) optimized for the aging research at the tissue level. Today, diverse theories about aging have been studied, and among them, the glycation has recently received exceptional attention as an important mechanism of aging. Based on this, we stimulated the formation of the advanced end glycation products (AGEs) via glycation and UV irradiation to induce structural changes and loss of mechanical integrity within the matrix, thereby mimicking intrinsic and extrinsic aged skin, respectively. Through reseeding fibroblasts on each matrix, we observed their reduced proliferation and survival, quantitatively analyzed the morphological features, and furthermore identified the influence of the changes with aging at the matrix level on the cellular level. We developed more physiologically relevant in vitro skin aging model, and conclusively our in vitro model system would provide a potential platform for studying anti-AGE strategies that may be beneficial on skin aging.
지난 수십년 간 인간에게 노화가 미치는 영향에 대해 연구하기 위해 다방면의 수준에서 수많은 노화 모델들이 존재해 왔다. 그러나, 대부분의 노화 모델은 세포, 기관, 혹은 신체 수준에서의 연구를 위한 것일 뿐, 조직 수준에서의 노화 모델, 그 중에서도 특히 생체외 모델은 현재까지도 여전히 부족한 실정이다. 피부는 노화에 따른 변화가 가장 뚜렷하게 나타나는 대표적인 체내 기관으로써, 우리는 이를 토대로 섬유아세포 유래 기질 물질을 활용하여 조직 수준에서의 노화 연구에 최적화된 체외 피부 노화 모델을 제안하고자 한다. 오늘날 노화와 관련하여 다양한 이론들이 제시되어왔지만, 그 중에서도 당화 과정이 노화의 중요한 메커니즘으로써 최근 이례적인 주목을 받고 있다. 이에 우리는 당화 과정과 자외선을 이용해 조직 내 최종당화산물의 형성을 촉진하여 구조적인 변화와 기계적 특징의 손실을 유도하였고, 이를 통해 각각 내인성 노화와 광노화를 모사하였다. 다음으로, 노화가 유도된 조직 위에 섬유아세포를 재배양하여 이들의 증식과 생존이 감소하는 것을 관찰하였고, 모양 변화를 정량적으로 분석하였으며, 더 나아가 조직 수준에서의 노화에 따른 변화가 세포 수준에 미치는 영향을 조사하였다. 결론적으로, 생리학적으로 보다 유사한 체외 노화 모델을 개발할 수 있었고, 이는 후에 최종당화산물과 관련된 노화의 진행을 늦출 수 있는 연구에 유익한 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.
