• 대한금속재료학회지
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• 제50권4호
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• pp.338-343
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• 2012

The early osseointegration of titanium (Ti) dental implants is related to the initial cell morphology. The morphology of the cells (mesenchymal stem cells, MSC) was observed on three different Ti disc surfaces, which were mechanically treated by polishing, blasting, and scratching. A non-directional surface (isotropic texture) was obtained by the blasting of HA grits on cp-Ti discs, and a unidirectional surface (anisotropic texture) was obtained by the scratching of SiC papers. The cell attachment and arrangement in the initial periods were quite similar, but those in the later periods were significantly affected by the texture of the cp-Ti discs. After 1 week, the blasted Ti discs showed non-directional arrangement or spreading of the cells, whereas the scratched cp-Ti discs showed unidirectional properties parallel to the direction of the scratched grooves on the surface. The surface roughness of the cp-Ti discs significantly affects cell proliferation. Cell proliferation on the blasted and scratched surfaces was about 60% and 40% higher compared to the control result (polishing group) after 1 week (P<0.05). Cell proliferation on the blasted and scratched surfaces after 1 week was slightly enhanced with increasing surface roughness. It is believed that the direction of cell attachment and arrangement is closely related to the surface texture of the substrate surfaces, but cell proliferation after a relatively long period of time is directly enhanced by the surface roughness, not by the surface texture.

• 생명과학회지
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• 제34권6호
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• pp.365-376
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• 2024

이 연구는 여러 종류의 암세포주(A-549, AGS, HCT-116, MDA-MB-231 및 U 87-MG)와 정상세포주(MRC-5 및 MSC)에 RNA를 DNA로 전환시킬 수 있는 역전사 효소의 억제 처리 후 세포의 성장에 미치는 영향을 비교 조사하였다. 각 세포주에 efavirenz (EFA) 역전사 효소 억제제를 1주일 동안 처리하였을 때, 세포 성장의 반억제농도(IC₅₀) 값은 암세포주보다 정상세포주에서 더 높은 값을 나타냈다. 결정된 IC₅₀ 값에 따라 15 µM 농도로 EFA를 1주일 동안 처리하였을 때, 역전사 효소 및 말단소립 복원 효소의 활성은 EFA 처리군에서 비처리군에 비하여 유의적으로(p<0.05) 감소하였다. 그러나, 역전사 효소 및 말단소립 복원효소의 활성은 정상세포주에서는 검출되지 않았다. 15 µM EFA를 처리한 후, 암세포주와 정상세포주에서 세포성장율을 비교하였을 때, EFA 처리는 모든 세포의 성장을 억제하였는데, 정상세포주보다 암세포주에서 세포의 성장율이 현저하게(p<0.05) 감소하였다. 또한, 역전사 효소의 억제가 세포의 노화 및 사멸에 미치는 영향을 분석하기 위해 노화 관련 ß-galactosidase 효소의 활성을 분석하였을 때, EFA 처리가 노화관련 효소 활성이 점점 증가하는 것으로 보아, EFA 역전사 효소의 처리는 세포 노화 및 세포 사멸을 유도하는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 바탕으로, 역전사 효소의 억제는 정상세포보다는 암세포의 성장을 더 억제하는 것을 알 수 있었지만, 항암치료 등에서 응용되기 위해서는 세포에서 역전사 효소의 기능과 역할에 대해서는 좀 더 심도있는 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.558-558
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• 2012

최근의 원자간력현미경(AFM)은 soft한 생체물질을 비파괴적 방법 및 나노크기의 분해능으로 여러 구조적, 물리적 특성 측정이 가능하여 bio분야에 다양이 활용되고 있다. 본 연구에서는 AFM을 이용하여 줄기세포인 BM MSC(bone marrow mesenchymal stem cell)가 신경세포로 분화 여부를 측정하는 방법을 보고하고자 한다. 신경세포의 신호전달은 시냅스에서 신경전달물질을 매개로 하여 이루어지는데, 신경전달물질 중에 D-Glutamic acid는 시냅스후세포에서 흥분성 전위 크기를 증가시킨 상태를 장기간 유지시켜주는 물질로, 특정물질인 Glutamate와 항원-항체 결합을 한다. 본 연구에서는 이 두 물질간의 항원-항체 반응을 활용하여 줄기세포의 신경세포로 분화 여부를 AFM으로 측정하였다. 먼저, 수용성 시료인 두 물질을 증류수에 용해시켜 Mica 기판에 그 용액을 떨어뜨려 자연건조로 시료를 준비한 후, AFM으로 형태 및 크기를 측정하였다. D-Glutamic acid와 Glutamate는 구형 입자 형태를 보였으며, Glutamate의 너비는 ~100 nm이고, D-Glutamic acid는 ~50 nm였다. 두 물질이 든 용액을 섞었을 때, 항원-항체 반응에 의해 다른 크기의 두 구형입자가 붙어 있는 형태가 관찰되었다. 이 반응을 활용하여, 신경세포에서 분비되는 신경전달물질인 D-Glutamic acid를 선별하였다. DMEM 배지에 신경암세포주인 SH-SY5Y 를 접종한 후 $37.6^{\circ}C$의 incubator에서 24시간 배양하고, 화학적 자극(60~70 mM의 KCl 용액을 주입함)을 주어 신경전달물질 분비를 유도하였다. 그 배지에 항체 Glutamate 를 주입하여 자연건조 시킨 후 항원-항체 결합특성을 AFM으로 측정하여, 항원-항체 결합된 이미지와 동일함을 확인하였다. 결과적으로 AFM을 이용한 신경전달물질의 항원-항체 결합여부 측정을 통해, BM MSC 줄기세포의 신경세포로 분화를 판단할 수 있으며, 이 방법은 줄기세포의 특정 세포로의 분화 여부 판단에 활용될 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제17권5호
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• pp.678-686
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• 2007

인간중간엽줄기세포는(Human mesenchymal stem cells, hMSC) 골수, 지방, 피부, 근육, 혈액에 존재하며, 뼈, 연골, 지방, 근육, 신경세포로 분화가능성이 보고되어 손상조직의 재생을 위한 재료로서뿐만 아니라 유전자치료의 매개체로 이용될 수 있는 가능성이 제안되고 있다. 인간중간엽줄기세포의 적절한 배양조건에는 소 태아혈청(fetal bovine serum, FBS)이 요구되어지므로 세포치료에는 소 태아혈청이 다수 포함되어 있을 것이며 세포배양 배지 유래 소 태아혈청의 단백질에 의한 면역거부반응이 우려된다. 이미 앞선 연구에서 자가혈청 하에서 인체지방줄기세포 분리와 계속적인 세포배양을 실시하였을 때 인체지방줄기세포의 증식능력과 다 분화 능이 유지되며 면역결핍 생쥐에 골수의 말초혈액에서 유래된 CD34세포 이식 시 안착 능을 촉진함을 보였다. 본 연구에서 인체지방줄기세포가 인체혈청 하에서 배양되었을 때 소 태아혈청 하에서 배양할 때 발현하는 표면항원을 유지함을 확인했으며 microarray를 사용하여 유전자 발현을 비교했다. 유 세포 분석을 통하여 인체혈청 하에서 계속적으로 배양된 인체유래지방줄기세포에서 HLA-DR, CD117, CD29 와 CD44 의 발현이 소 태아혈청 하에서 배양했을 때와 비슷함을 밝혔다. 그러나 인체혈청 하에서 배양된 인체지방줄기세포의 유전자 발현형태와 소 태아혈청 하에서 배양된 세포의 유전자 발현형태 간에는 상당한 차이를 보였다. 그러므로 본 연구는 인체혈청 하에서 배양된 인체지방기질줄기세포가 임상적용을 위한 선행 데이터로써 직접적인 추정을 하기 위해서는 인체지방기질줄기세포 이식연구에 in vivo 동물실험연구가 수행되어져야 함을 제시하고 있다.

• Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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• 제31권4호
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• pp.281-286
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• 2009

Introduction: Enamel matrix derivative (EMD) is a protein which is secreted by Hertwig root sheath and plays a major role in the formation of cementum and attachment of peridontium. Several studies have shown that EMD promoted the proliferation and differentiation of preosteoblasts, osteoblasts and periodontal ligament cells in vitro: however, reports showing the inhibition of osteogenic differentiation by EMD also existed. This study was designed to simultaneously evaluate the effect of EMD on the two cell lines (human mesenchymal stem cells: hMSC, human periodontal ligament derived fibroblasts: hPDLCs) by means of quantitative analysis of some bone related matrices (Alkaline phosphatase : ALP, osteopontin ; OPN, osteocalcin ; OC). Materials and Methods: hMSCs and hPDLCs were expanded and cells in the 4${\sim}$6 passages were adopted to use. hMSc and hPDLCs were cultured during 1,2,7, and 14 days with 0, 50 and 100 ${\mu}g/ml$ of EMD, respectively. ALP activity was assessed by SensoLyte ALP kit and expressed as values of the relative optical density. Among the matrix proteins of the bony tissue, OC and OPN were assessed and quantification of these proteins was evaluated by means of human OC immunoassay kit and human OPN assay kit, respectively. Results: ALP activity maintained without EMD at $1,2^{nd}$ day. The activity increased at $7^{th}$ day but decreased at $14^{th}$ day. EMD increased the activity at $14^{th}$ day in the hPDLCs culture. In the hMSCs, rapid decrease was noted in $7^{th}$ and $14^{th}$ days without regard to EMD concentrations. Regarding the OPN synthesis in hPDLCs, marked decrease of OPN was noted after EMD application. Gradual decrease tendency of OPN was shown over time. In hMSCs, marked decrease of OPN was also noted after EMD application. Overall concentration of OPN was relatively consistent over time than that in hPDLCs. Regarding the OC synthesis, in both of hPDLCs and hMSCs, inhibition of OC formation was noted after EMD application in the early stages but EMD exerted minimal effect at the later stages. Conclusion: In this experimental condition, EMD seemed to play an inhibitory role during the differentiation of hMSCs and hPDLCs in the context of OC and OPN formation. In the periodontium, there are many kinds of cells contributing to the regeneration of oral tissue. EMD enhanced ALP activity in hPDLCs rather than in hMSCs and this may imply that EMD has a positive effect on the differentiation of cementoblasts compared with the effect on hMSCs. The result of our research was consistent with recent studies in which the authors showed the inhibitory effect of EMD in terms of the differentiation of mineral colony forming cells in vitro. This in vitro study may not stand for all the charateristics of EMD; thus, further studies involving many other bone matrices and cellular attachment will be necessary.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제36권1호
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• pp.23-34
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• 2009

목 적: 중간엽 줄기세포를 임상에 적용하기 위해서는 체외 배양을 통한 세포증식 과정이 필요하나, 오랜 기간 동안 체외 배양을 하게 되면 노화되어 특성이 변하고 분화 능력 또한 감소하게 된다. 따라서 현재까지는 초기 계대배양의 세포만이 임상에 적용되고 있는 실정이며 체외에서의 세포 배양이 세포의 특성에 미치는 영향에 대한 연구와 함께 세포의 특성 변화 없이 체외증식이 가능하도록 하는 연구들이 골수 및 지방유래 중간엽 줄기세포에서 보고되고 있다. 그러나 현재 탯줄유래 줄기세포의 체외 배양에 따른 특성 변화 분석 연구는 아직 잘 이루어지지 않고 있다. 본 연구의 목적은 탯줄유래 줄기세포의 체외 배양 시 계대배양 증가에 따른 줄기세포의 특성 변화를 분석하고자 하였다. 연구방법: 사람의 탯줄유래 줄기세포 (human umbilical cord-derived stem cells, HUC)를 분리하여 in vitro에서 계대배양하였다. 계대배양에 따른 세포의 형태와 population doubling time (PDT)을 조사하고 RT-PCR 방법을 이용하여 mRNA 분석을 하였으며 면역세포화학 염색법을 이용하여 단백질 발현을 분석하였다. 결 과: 탯줄유래 줄기세포는 평균 10번의 계대배양 후 senescence를 나타냈다. 세포의 형태는 7번째 계대배양 이후 세포질이 넓어지고 세포의 크기가 커지는 변화를 나타냈으며 PDT가 증가하기 시작하였다. 계대배양 4, 8, 10번째 시기의 세포의 mRNA 변화를 분석한 결과 Oct-4, HNF-4${\alpha}$, mRNA는 10번째 계대배양까지 지속적으로 발현하였으나 nestin, vimentin mRNA는 지속적으로 발현이 감소하였고 SCF mRNA는 지속적으로 발현이 감소하였다. 이에 반해 HLA-DR${\alpha}$, Pax-6, BMP-2 mRNA는 모든 계대배양 시기의 세포에서 발현되지 않았다. 면역세포화학 분석법을 통한 3, 6, 9번째 계대배양 세포의 단백질 발현 분석 결과 SSEA-3와 SSEA-4는 3, 6, 9번째 계대배양 세포 모두에서 발현하였으나 ICAM-1과 HLA-ABC는 계대배양이 증가함에 따라 발현이 증가되었다. Thy-1 단백질은 p9에서 발현이 증가되었으며 이와 반대로 TRA-1-60와 VCAM-1 단백질은 p6과 p9 시기에 발현이 감소되었다. HLA-DR 단백질은 모든 계대배양 시기에 발현되지 않았다. 결 론: 본 연구결과 탯줄유래 줄기세포는 체외 배양 시 줄기세포 특성이 일부 변하는 것을 관찰하였다. 앞으로 줄기세포의 특성을 유지할 수 있는 체외 배양법의 발달을 위한 연구들이 수행 되야 할 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
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• 제23권4호
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• pp.291-296
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• 2008

양막은 다양한 생체재료로 이용되어 왔으며 생체적합성과 환부의 치료효능이 우수한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 양막을 갈아 양막스폰지를 제조하고 중간엽줄기세포를 배양한 뒤 누드마우스이식을 통하여 콜라젠스폰지와 비교하여 골형성유도능에 대한 연구를 실시하였다. 연구결과 세포의 부착과 증식면에서는 두 시료가 유사하였으나, 체내에 이식한 결과 양막스포지군에서 좀 더 많은 콜라젠 분비와 칼슘이 침착되었음을 확인하였다. 그리고 면역화학염색 결과 골형성 시 필요한 오스테오칼신과 오스테오넥틴이 좀 더 발현된 것을 관찰할 수 있었다. 따라서 양막은 골형성유도를 향상시킬 수 있는 가능성이 있음을 알 수 있었다.

• Molecules and Cells
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• 제41권12호
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• pp.1016-1023
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• 2018

Regenerative orthopedics needs significant devices to transplant human stem cells into damaged tissue and encourage automatic growth into replacements suitable for the human skeleton. Soft biomaterials have similarities in mechanical, structural and architectural properties to natural extracellular matrix (ECM), but often lack essential ECM molecules and signals. Here we engineer mineralized polysaccharide beads to transform MSCs into osteogenic cells and osteoid tissue for transplantation. Bone morphogenic proteins (BMP-2) and indispensable ECM proteins both directed differentiation inside alginate beads. Laminin and collagen IV basement membrane matrix proteins fixed and organized MSCs onto the alginate matrix, and BMP-2 drove differentiation, osteoid tissue self-assembly, and small-scale mineralization. Augmentation of alginate is necessary, and we showed that a few rationally selected small proteins from the basement membrane (BM) compartment of the ECM were sufficient to up-regulate cell expression of Runx-2 and osteocalcin for osteoid formation, resulting in Alizarin red-positive mineral nodules. More significantly, nested BMP-2 and BM beads added to a non-union skull defect, self-generated osteoid expressing osteopontin (OPN) and osteocalcin (OCN) in a chain along the defect, at only four weeks, establishing a framework for complete regeneration expected in 6 and 12 weeks. Alginate beads are beneficial surgical devices for transplanting therapeutic cells in programmed (by the ECM components and alginate-chitosan properties) reaction environments ideal for promoting bone tissue.