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문제 정의
- 그러므로 본 특집에서는 조직공학기술의 핵심 요소의 하나인 세포에 관한 일련의 과정을 제거하고 생체재료를 기반으로 하는 기능성이 보강된 조직공학적 지지체를 이용하여 보다 효율적이고 응용 가능성이 많은 인사이투 조직재생(in situ tissue regeneration) 에 대한 새로운 접근 방식을 제시하고자 한다.
- 본 연구팀에서는 골격근 조직에서 조직공학적 지지체를 이용한 인사이투 조직재생을 적용하기 위해, 먼저 폴리락타이드 부직포 지지체를 실험용 쥐의 근조직에 이식하고 이식된 지지체 내로 침투하는 세포를 관찰하였다. 1주에서 4주 동안 관찰한 결과, 이식된 지지체 내에서 Pax3, Pax7, MyoD 등을 발현하는 근육위성세포나 전구세포 등이 관찰되었다.
- 3° 표 2 에서는 조직공학적 지지체 또는 생체활성인자를 활용하여 여러가지 조직이나 장기를 재생한 사례를 보여준다. 본 특집에서는 특히, 뼈조직, 연골조직, 골격근조직, 심혈관관계 조직재생에 대해 살펴보았다. 이외에도 여러 연구결과에서 세포를 배양하지 않고 생체재료만을 이용하여 몸 안의 환경을 조절하여 원하는 조직이나 장기를 재생한 예가 보고되고 있다.
- 수반했다. 이는 생체재료의 기능성에 기인하기 보다는 임시적으로 손상된 부위를 재건하여 치료를 돕는데 목적이 있다고 하겠다. 최근의 생체재료의 진보는 조직공학과 재생의학의 발전으로 보다 기능화되었으며, 이는 세포와 조합하여 본래의 조직이나 장기에 가까운 형태를 갖추며 영구적 인대 처제로서의 가능성을 보여주고 있다.
- 이러한 실험결과를 바탕으로 제시하고자 하는 새로운 조직공학적 접근 방법은 생체재료 지지체 (세포를 배양하지 않은)를 이용하여 우리 몸 안에 있는 줄기세포나 전구세포를 활성화하고 특정 조직으로 유도하여 광범위한 조직이나 장기의 손상이 있을 때, 이를 재생의 도구로 이용하고자하는 것이다. 이를 위해 제조된 보다 기능성이 강화된 조직공학적 지지체는 이식 후 발생하는 면역 반응이나 염증반응을 최소화시키고 조직에 특화된 줄기세포나 전구세포를 보다 활성화시켜, 결국 원하는 세포로 분화시킴으로 손상된 조직을 복원하고 상실된 장기의 기능을 회복하고자 하는 것이다.
- 이로 인해 활성화된 체내의 줄기세포나 전구세포는 지지체 내로 유도되어 특정세포로 분화하게 되고 새로운 조직을 재생하고 기능을 회복하게 된다. 이를 무세포-지지체를 이용한 조직공학적 재생방법, 즉, 인사이투 조직재생 (in tissue regeneration, 생체 내 본래 장소에서의 조직재생) 이라고 명명하고자 한다.
- 하는 것이다. 이를 위해 제조된 보다 기능성이 강화된 조직공학적 지지체는 이식 후 발생하는 면역 반응이나 염증반응을 최소화시키고 조직에 특화된 줄기세포나 전구세포를 보다 활성화시켜, 결국 원하는 세포로 분화시킴으로 손상된 조직을 복원하고 상실된 장기의 기능을 회복하고자 하는 것이다. 그림 2는 이 새로운 접근 방법을 설명하는 모식도이다.
- 이러한 결과는 일반적으로 예상할 수 있는 이식물에 대한 이물질 반응이다. 하지만, 연구팀은 지지체 내에 침투한 세포를 체외 배양하여 면역반응이나 염증반응에 관여된 세포 외에 체내에 존재하는 줄기세포 또는 전구세포의 특성을 갖는 세포의 침투 여부를 확인하고자 하였다. 그림 1에서 볼 수 있듯이, 이식된 지지체에 침투한 세포를 분리, 배양하고, 이 세포를 분석한 결과, 침투된 세포는 흥미롭게도 줄기세포 표현형의 하나인 줄기세포항원-1 (stem cell antigen-1, Sca-1) 을 발현하였으며, 이 세포는 시험관에서 배양되어 배양액의 조건에 따라, 뼈세포(osteogenic), 혈관내피세포(endothelial), 지방세포(adipogenic) 내지는 근육세포(myogenic)로 분화되었다.
가설 설정
- 본 연구팀은 조직공학적 지지체가 체내에 이식되었을 때, 앞서 언급된 것과 같이 일반적인 이물질 반응 외에 조직에 특화된 줄기세포나 전구세포가 이식물에 반응할 것이라는 가정을 가지고, 이에 대한 실험을 수행하였다. 이를 위해 조직공학에서 일반적으로 사용되고 있는 지지체 중의 하나인 폴리글리콜라이드(polyglycolide, PGA) 부직포를 실험용 쥐의 피하에 이식하여 지지체로 침투하는 세포를 관찰하였다.
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