• Advances in nano research
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• 제12권3호
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• pp.301-317
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• 2022

Many studies have shown that Mg-Nd-Zn-Zr (abbreviated as JDBM) alloy has good biocompatibility and biodegradability as well as promotion of cell adhesion, proliferation and differentiation, and Wnt/β-catenin signaling pathway may play a unique role in joint tissue by controlling the function of chondrocytes, osteoblasts and synoviocytes. However, it is not clear whether the JDBM alloy induces osteochondral repair through Wnt/β-catenin signaling pathway. This study aims to verify that JDBM alloy can repair osteochondral defects in rats, which is realized by Wnt/β-catenin signaling pathway. In this study, the osteochondral defect model of the right femoral condyle non-weight-bearing area in rats was established and randomly divided into three groups: Control group, JDBM alloy implantation group and JDBM alloy implantation combined with signaling pathway inhibitor drug ICRT3 injection. It was found that after JDBM alloy implantation, the bone volume fraction (BVF) became larger, the bone trabeculae were increased, the relative expression of osteogenesis gene Runx2, Bmp2, Opn, Ocn and chondrogenesis gene Collagen II, Aggrecan were increased, and the tissue repair was obvious by HE and Masson staining, which could be inhibited by ICRT3.

• BMB Reports
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• 제57권5호
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• pp.232-237
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• 2024

This study investigated how adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (AT-MSCs) respond to chondrogenic induction using droplet-based single-cell RNA sequencing (scRNA-seq). We analyzed 37,219 high-quality transcripts from control cells and cells induced for 1 week (1W) and 2 weeks (2W). Four distinct cell clusters (0-3), undetectable by bulk analysis, exhibited varying proportions. Cluster 1 dominated in control and 1W cells, whereas clusters (3, 2, and 0) exclusively dominated in control, 1W, and 2W cells, respectively. Furthermore, heterogeneous chondrogenic markers expression within clusters emerged. Gene ontology (GO) enrichment analysis of differentially expressed genes unveiled cluster-specific variations in key biological processes (BP): (1) Cluster 1 exhibited up-regulation of GO-BP terms related to ribosome biogenesis and translational control, crucial for maintaining stem cell properties and homeostasis; (2) Additionally, cluster 1 showed up-regulation of GO-BP terms associated with mitochondrial oxidative metabolism; (3) Cluster 3 displayed up-regulation of GO-BP terms related to cell proliferation; (4) Clusters 0 and 2 demonstrated similar up-regulation of GO-BP terms linked to collagen fibril organization and supramolecular fiber organization. However, only cluster 0 showed a significant decrease in GO-BP terms related to ribosome production, implying a potential correlation between ribosome regulation and the differentiation stages of AT-MSCs. Overall, our findings highlight heterogeneous cell clusters with varying balances between proliferation and differentiation before, and after, chondrogenic stimulation. This provides enhanced insights into the single-cell dynamics of AT-MSCs during chondrogenic differentiation.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제17권4호
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• pp.299-309
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• 2013

Transforming growth factor (TGF) family is well known to induce the chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSC). However, the precise signal transduction pathways and underlying factors are not well known. Thus the present study aims to evaluate the possible role of C2 domain in the chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. To this end, 145 C2 domains in the adenovirus were individually transfected to hMSC, and morphological changes were examined. Among 145 C2 domains, C2 domain of protein kinase C eta ($PKC{\eta}$) was selected as a possible chondrogenic differentiation factor for hMSC. To confirm this possibility, we treated $TGF{\beta}3$, a well known chondrogenic differentiation factor of hMSC, and examined the increased-expression of glycosaminoglycan (GAG), collagen type II (COL II) as well as $PKC{\eta}$ using PT-PCR, immunocytochemistry and Western blot analysis. To further evaluation of C2 domain of $PKC{\eta}$, we examined morphological changes, expressions of GAG and COL II after transfection of $PKC{\eta}$-C2 domain in hMSC. Overexpression of $PKC{\eta}$-C2 domain induced morphological change and increased GAG and COL II expressions. The present results demonstrate that $PKC{\eta}$ involves in the TGF-${\beta}3$-induced chondrogenic differentiation of hMSC, and C2 domain of $PKC{\eta}$ has important role in this process.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3358-3365
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• 2010

본 연구에서는 마가목 (SC), 현지초 추출물 (GT) 및 이들의 1:1 혼합물 시료 (MIX)가 골손실 및 연골손상 억제에 효과가 있는지 알아보기 위해, 각각의 시료를 조골세포주인 MG-63 세포, 파골세포로의 분화를 유도한 Raw264.7 세포와 연골세포로의 분화를 유도한 ATDC5 세포에 처리하여 세포분화 조절 정도를 확인하였다. 각 세포의 분화 정도는 alkaline phosphatase (ALP) 활성 측정, tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) 염색법 및 alcian-blue 염색법으로 확인하였다. 이들 시료는 MG-63 세포에서 ALP 활성에는 영향을 미치지 않았으나, 마가목 추출물 (SC) 및 마가목과 현지초 추출물의 혼합시료 (MIX)는 농도 의존적으로 파골세포의 분화를 억제하고 연골세포의 분화를 촉진하는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 마가목과 현지초는 골손실과 연골 손상으로부터 보호할 수 있는 중요한 천연물 소재임을 확인할 수 있었다. 나아가 이들 추출물의 작용기전 및 활성물질 구명에 대한 연구는 추후 더 진행되어야 할 것이다.

• 대한족부족관절학회지
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• 제25권4호
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• pp.149-156
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• 2021

Purpose: Given the lack of definite evidence-based guidelines in clinical practice, there may be a wide variation in treatment protocols for osteochondral lesions of the talus (OLT). Based on the Korean Foot and Ankle Society (KFAS) member survey, this study aimed to report the current trends in the management of OLT. Materials and Methods: A web-based questionnaire containing 30 questions was sent to all KFAS members in September 2021. The questions were mainly related to clinical experience and preferences in diagnosis, conservative, and surgical treatments for patients with OLT. Answers with a prevalence of ≥50% of respondents were considered a tendency. Results: Sixty-two (11.3%) of the 550 surgeons queried responded to the survey. The responses to 9 (30.0%) of the total of 30 questions established a tendency. Answers exhibiting a tendency were as follows; additional diagnostic tools except for plain radiograph (magnetic resonance imaging), most common conservative treatment method (oral medication, rest), most important radiological factor in decision making for surgical treatment and method (size of the lesion, ankle instability, loose bodies), most important patient factors in decision making for surgical treatment and method (age, activity or occupation), infrequently requiring posterior arthroscopy (less than 3%), most common revision surgery for failed bone marrow stimulation procedure (osteochondral autograft transplantation [OAT]), not requiring additional procedure for donor site in OAT, the main reason for unsatisfactory result after OAT (persistent pain without radiological abnormality), no generalization of autologous chondrocyte implantation or chondrogenesis using stem cells. Conclusion: This study presents updated information on current trends in the management of OLT in Korea. Both consensus and variations in the approach to patients with OLT were revealed through this survey. Since recent biologic efforts to regenerate cartilage have been unsuccessful, further studies to identify clinical evidence would be needed.

• 대한소아치과학회지
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• 제30권4호
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• pp.643-653
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• 2003

막내골화와 연골내골화 등의 정상적인 골격 성장은 섬유아세포 성장인자 (FGF) 와 이들 수용체들 (FGFR) 에 의한 신호 전달체계에 의해 조절된다. 또한 전사조절인자인 Runx2 ($Cbfa1/Pebp2{\alpha}A/AML3$) 는 골아세포분화 뿐만 아니라 골형성에도 필수적인 유전자로 알려져 있다. FGF signaling이 mouse의 두개관과 하악에서의 연골 형성에 어떤 영향을 미치고 있으며, 이 과정에서 Runx2의 연관성을 알아보고자 in vivo 및 in vitro 실험을 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 두개관과 하악을 Alcian blue 염색한 결과 시상두개봉합부 연골은 태생 16일부터, Meckel's 연골은 태생11일부터 형성되기 시작하였다. 이들 연골세포들의 성상을 알아보기위한 in situ hybridization 결과 시상두개봉합부 연골 및 Meckel's 연골 모두에서 type II collagen은 발현되었으나, Type X collagen은 발현되지 않았다. Runx2 mRNA는 시상두개봉합부 연골과 Meckel's 연골 모두에서 발현되지 않았지만, 이들 연골들의 가장자리를 둘러싸고 있는 독특한 발현양상을 나타내었다. 두개봉합부에서의 FGF2 protein의 국소적 적용은 두개봉합부 하방의 연골형성을 억제하였다. 또한 하악의 Meckel's 연골 발생 부위에 FGF2 protein의 국소적 적용 역시 Meckel's 연골의 형성을 억제하였다. FGF2 protein은 시상두개봉합부상의 bead 주위로 Runx2의 발현을 유도하였다. 이 결과들을 종합해볼 때, FGF signaling은 골아세포와 연골아세포가 공존하고 있는 조직에서의 연골 형성을 억제하고 있음을 시사해 주고 있으며, 이 과정에서 FGF signaling은 부분적으로 Runx2 유전자의 발현을 조절하므로써 연골세포의 증식과 분화에 관여할 것으로 사료된다.

• 한국임상수의학회지
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• 제28권5호
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• pp.486-496
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• 2011

조직공학적 인공연골재생에 대한 관심이 증가함에 따라 많은 연구들이 활발히 수행되고 있으나 임상적인 적용의 한계를 극복하기위한 고효능을 보유한 양질의 연골조직생산의 필요성이 증가되고 있다. 인공연골은 자연연골과는 달리 '연골막(perichondrium)'을 포함하고 있지 않기 때문에 장기간 생체 내에 삽입된 후에 서서히 흡수 또는 변형으로 임상적 활용에 한계가 있다고 있다. 이에 본 연구는 양질의 연골조직생산을 목적으로, 세포판 제작기법(cell sheet engineering technique) 을 기반으로 한 인체유래의 배양 연골막(cultured perichondrium)을 이용하여 만든 인공연골막 세포판(cultured perichondrial cell sheet)의 생체 내 특성을 비교 분석하고, 배양된 연골막을 피복하여 고효능화를 유도한 인공연골복합체의 생체내 재생효능 및 조직특성을 비교 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 Athymic nude mouse의 피하이식모델(study 1, n = 12)을 이용하여 담체로 hydrogel을 이용한 배양연골막 복합체의 생체내 효능을 분석하였고, 중대형동물의 대량연골 결손시의 재생효능을 평가하기 위하여 개의 무릎연골에 $1{\times}2cm$의 대량연골 결손모델(study 2, n = 12)을 통하여 인공배양세포판을 이식하였다. 이식12주 후 이식편을 회수하여 생화학, 분자생물학 및 면역조직학 분석을 시행한 결과, 배양연골막 복합체의 생체내 효능이 단독이식군에 비해 변형이나 과증식 없이 우수한 결과를 나타내었다. 본 연구의 결과로 토대로 배양연골막을 피복한 인공연골막의 관절내 효과를 규명하여 실제 임상적용을 조기화하는 기반을 제공하고 인공연골의 문제점이었던 변형과 흡수를 줄인 고효능 인공연골 제작기법을 제공하는데 유용할 것으로 기대된다.