배양된 골수 간엽 간세포에서 골형성 및 연골형성의 유도 및 그 표식 인자의 발현

Abstract

[한글]

다양한 간엽 조직으로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 알려진 간엽 간세포를 이용하여 골 및 연골세포로의 분화를 유도하고 그 표식인자를 확인하여 향후 여러 성장 인자 및 그 수용체에 대한 연구를 위한 기초자료를 제시함으로써 골 이식술 및 인공관절 수술 등을 대치할 수 있는 세포 치료의 방법을 개발할 수 있는 기초자료를 마련하고자 본 연구를 시행하였다. 이를 위하여 사람의 골수에서 간엽 간세포를 분리 배양하여 시험관내 및 생체내에서 골형성 및 연골 형성을 유도하였으며 이를 조직학적, 면역조직학적, 분자생물학적 방법을 이용하여 확인하였다. 시험관내 골형성은 von-Kossa 염색, 알칼리 인산분해 효소 염색 및 활성도 측정, osteocalcin mRNA 분석을 시행하여 확인하였으며 생체내 골형성은 면역결핍 백서의 배부에 담체와 간엽 간세포를 이식하여 H-E 염색 및 toluidine blue-O 염색, tetracyclin labeling을 시행하여 확인하였다. 시험관내 연골형성은 3

차원적 배양방법으로 aggregate pellet culture와 alginate culture의 방법을 이용하였으며 연골형성을 확인하기 위하여 toluidine blue 염색, safranine-O 염색, alcian blue 염색, aggrecan과 keratan sulfate에 대한 면역화학염색, 제 2형 콜라젠 및 섬유아세포 성장인자 제 3형 수용체에 대한 역전사중합효소 반응검사를 시행하여 성숙된 연골 조직의 형성을 확인하였다. 본 연구 결과 사람의 골수에서 분리 배양한 간엽 간세포를 이용하여 시험관내 및 생체내 골형성 및 연골형성을 유도할 수 있었으며 특히 사람의 간엽 간세포를 collagraft 및 polylactic-glycolic acid 담체에 이식하여 3차원적 배양을 하여 생체내에서 골 및 연골 형성을 유도한 것은 최초의 연구로 그 의의가 있다.

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핵심되는 말: 간엽 간세포, 골수, 골형성, 연골형성, 표식인자

[영문]

The purpose of this study was to induce osteogenesis and chondrogenesis from culuted mesenchymal stem cell isolated from human bone marrow and to detect the marker of osteogenesis and chondrogenesis to develop cell therapy method which may replace the bone graft procedure or artificial joint replacement procedure.

Mesenchymal stem cell was isolated form human bone marrow and cultured. In vitro and in vivo induction of osteogenesis and chondrogenesis was performed. And histological, immunohistochemical and molecular biological study was performed to confirm osteogenesis and chondrogenesis. In vitro osteogenesis was confirmed by von-Kossa stain, alkaline phosphatase stain, alkaline phosphatase activity, and Northern blot analysis for osteocalcin mRNA. In vivo osteogenesis was evaluated by H-E stain, toluidine blue stain, and tetracycline labeling. In vitro chondrogenesis was performed using 3-dimensional culture method including aggregate pellet culture

and alginate culture. To confirm the chondrogenesis, toluidine blue stain, safranin O stain, alcian blue stain, immunohistocheminal stain for keratan sulfate, and reverse transcriptase polymerase chain reaction for type 2 collagen and fibroblast growth factor receptor 3.

In vivo induction of chondrogenesis using PLGA scaffold and human mesenchymal stem cell has never been tried.

Based on the results, osteogenesis and chondrogenesis could be induced from cultured mesenchymal stem cell isolated from human bone marrow. Expression of markers for osteogenesis or chondrogenesis was confirmed by histologic, immunohistochemical, and molecular biologic method.