[논문]방사성골괴사 극복을 위한 피브린지지체의 효용성 평가

정홍문

doi:10.7742/jksr.2021.15.4.539

초록
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방사선 치료는 방사선 부작용을 수반한다. 특히 혈관계의 장해를 수반하게 된다. 따라서 방사선의 조사가 이루어진 뼈의 재생부위에는 산소와 영양분 결핍이 발생된다. 결국에는 뼈를 재생할 수 없는 방사성골괴사 (osteoradionecrosis)가 세포 환경적으로 만들어 진다. 전례연구에 따르면 방사성골괴사 상태를 극복하기 위해 골형성 단백질-2 (Bone Morphogenetic Protein-2)를 사용한다. 이번 연구에서는 쥐의 두정부에 방사선 조사 후 뼈의 재생에 가장 많이 사용되는 생체재료인 피브린 지지체에 골형성 단백질-2 를 처리하여 방사성 골괴사 부위에 이식한 후 뼈의 재생능력을 알아보고자 하였다. 또한 몇 주부터 뼈 재생 효과가 발생되는지를 검증하고자 하였다. 실험결과에 따르면 방사선이 조사된 쥐의 두개골 결손모델에서는 4 주초기 뼈 형성 기간 보다는 후반 뼈 형성시기인 8 주가 지나야 뼈 형성의 효과가 발생하는 결과를 얻을 수 있었다. 더군다나 쥐의 두 개부 결함 모델에서 피브린 지지체의 재생 뼈 형성은 결손 조직의 내부에서부터 형성되는 결과를 얻었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Radiation therapy is accompanied by adverse radiation effective. In particular, it is accompanied by disorders of the vascular system. Therefore, oxygen and nutrient deficiency occurs in the regeneration area. Eventually, osteoradionecrosis is formed in this cellular environment. According to a prec...

Radiation therapy is accompanied by adverse radiation effective. In particular, it is accompanied by disorders of the vascular system. Therefore, oxygen and nutrient deficiency occurs in the regeneration area. Eventually, osteoradionecrosis is formed in this cellular environment. According to a precedent study, bone morphogenetic protein-2 is used to overcome osteoradionecrosis. The purpose of this study was to investigate the regeneration ability of osteoradionecrosis by treating bone-forming protein-2 on a fibrinogen scaffold which is a biomaterial that is frequently used for bone regeneration after irradiation of the rat head. In addition, the purpose of this study was to verify the bone regeneration effect from the eight weeks. According to the experimental results, in the calvarial defected model of the irradiated mouse, making bone-formation was obtained after 8 weeks rather than bone-formation period in the early 4 weeks. moreover, it was found that the regenerated bone formation of the fibrinogen scaffold is formed from the inside of the bone of the defect area.

Keyword

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. SEM images of the fibrinogen scaffolds (left 5,000X magnification and Right 10,000X magnification).
그림 Fig. 2. Soft X-ray results of mouse calvarial defected model (upper 4weeks , below 8weeks).
그림 Fig. 3. After 4weeks results of μCT evaluation of bone regeneration in the mouse calvarial defected model (red arrow : new regeneration bone).
그림 Fig. 4. After 8weeks results of μCT evaluation of bone regeneration in the mouse calvarial defected model (red arrow : new regeneration bone).
그림 Fig. 5. Results of μCT evaluation of regeneration bone volume in the mouse calvarial defected model. *Significant inter-group difference to the other group(p<0.05)
그림 Fig.6. Results of μCT evaluation of trabecular number in the mouse calvarial defected model. *Significant inter-group difference to the other group(p<0.05)
그림 Fig. 7. Histological results of the calvarial specimen. Trichrome staining. magnification (×1).
그림 Fig. 8. Results of analysis of new bone formation from histological specimens area. * Significant difference data(p<0.05)

AI 본문요약
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문제 정의

가장 효용적으로 사용되며 방사선 조사한 골괴사 부위에 뼈재생 치료재로 효과가 있다고 연구되고 있다. 따라서 이번연구에서는 뼈 형성의 핵심적인 혈관재생과 연관이 높은 피브린에 골형성 단백질을 편입하여 방사성 골괴사를 극복하고자 하였다. 아직까지는 방사성 골괴사를 연구하는 분야는 미비한 수준이며 어떠한 생채 재료와 고분자 재료가 우수한지 확실하게 검증되고 있지 않은 상황이다.

제안 방법

이후에 37 ℃ 인큐베이터에 6 시간 인큐베이션 한 후 -40 ℃ 저온냉동고에 12 시간 보관 후 동결건조기를 사용하여 지지체를 완성한다. 완성된 지 지체를 전자현미경(SEM, JSM-6700F, Jeol, Tokyo, Japan)을 사용하여 SEI 0.5 kVp의 조건 각각 5, 000 배와 10, 000배의 배율로 촬영하였다.
각각 4주와 8주를 지난 후 희생시킨 쥐의 칼바리아를 적출한 후 펙스트론 장비(Model CP:160 Faxitron.Arizona.USA)를 사용하여 엑스레이 촬영을 수행 하였다. 엑스레이 촬영 조건은 200 kVp, 2 mA, 20 s, 거리 0.
2 m 로 설정하였다. 또한 마이크로시티(Sky scan, 1172, kontich, bel gium) 이용하여 쥐의 두정부 결손부위에 새로 만들어진 뼈를 분석하였다. 마이크로시티의 촬영조건은 한 절편에 17.
데이터를 제시하지 않은 전례실험이 있었는데 방사선을 조사한 쥐의 두정부에 골형성단백질인 BMP-2를 편입하지 않은 피브린 지지체는 4주나 8주에 대조군(아무것도 삽입하지 않은)과 비교하여 뼈의 재생효과의 결과가 차이가 없었다. 이러한 결과를 기반으로 하여 방사선 조사된 쥐 칼바리아 모델 구현한 후에 후자에 방법을 택하여 실험을 하였다. 방사선 조사는 장해가 심하기 때문에 초반에는 뼈조직 재생효과를 어렵다고 알려져 있다.

데이터처리

2 초, 피사체의 회전각도는 180도로 선택하였다. CT 촬영 후 스카이 스캔의 CTAN 프로그램을 사용하여 분석하였다.
그리고 파라핀 블록에 마운팅하여 마이크로토미를 사용하여 각각의 시편 두께 10 μm 크기로 박편한 후 트라이크롬 염색(Trichrome staining)을 시행하여 캐논 광학현미경 사용하여 데이터를 얻었다. 결손부위에 사진상으로 보이는 뼈 조직을 새롭게 형성된 영역을 측정한 후 i-Solution software(Microscope Technology, Korea)을 사용하여 데이터를 분석하였다.
모든 데이터는 평균에 ± 표준편차를 검증 하였다
ANOVA 검증을 한 후 유의 검사인 Tukey’s post-hoc test를 시행하였다

성능/효과

레드라운드는 관심지역 즉, 쥐의 두개골 결손 부위에 해당한다. 이미지를 보면 흰색의 각각의 4주와 8주의 방사성 불투과(Radio-paque) 물질의 결과가 뼈 형성에 도움을 주는 뼈형성 단백질이 포함된 피브린 지지체가 재생효과가 있음을 알 수 있다. 그리고 4주보다는 8주가 재생의 효과가 좋음을 알 수 있다.
4는 8주 후에 결과이다. 이 결과 또한 붉은색 라운드는 관심지역으로 설정된 결손부위 지역이며 대조군보다는 뼈 형성 단백질이 편입된 피브린 지지체를 삽입한 실험군에서 새로운 뼈 재생의 효과가 높은 것을 확인할 수 있었다. 이는 4주와는 차이가 나며 8주 차 때의 뼈 재생능력이 4주차의 뼈 재생능력보다 효과와 유용성이 높음을 알 수 있다.
이번 실험 결과에서 이번 실험 결과에서 보면 방사선을 조사한 후 각각에 4 가지 실험 군에 결과를 도출하였다. 뼈 형성 유도단백질이 편입된 피브린계열이 4주 차나 8주차의 실험 결과로 뼈재생 효과가 있는 것으로 나타났다. 하지만 전반적인 실험결과를 보면 8주 차에 더욱더 효과가 우수한 것으로 나타났다.
뼈 형성 유도단백질이 편입된 피브린계열이 4주 차나 8주차의 실험 결과로 뼈재생 효과가 있는 것으로 나타났다. 하지만 전반적인 실험결과를 보면 8주 차에 더욱더 효과가 우수한 것으로 나타났다. 데이터를 제시하지 않은 전례실험이 있었는데 방사선을 조사한 쥐의 두정부에 골형성단백질인 BMP-2를 편입하지 않은 피브린 지지체는 4주나 8주에 대조군(아무것도 삽입하지 않은)과 비교하여 뼈의 재생효과의 결과가 차이가 없었다.
하지만 전반적인 실험결과를 보면 8주 차에 더욱더 효과가 우수한 것으로 나타났다. 데이터를 제시하지 않은 전례실험이 있었는데 방사선을 조사한 쥐의 두정부에 골형성단백질인 BMP-2를 편입하지 않은 피브린 지지체는 4주나 8주에 대조군(아무것도 삽입하지 않은)과 비교하여 뼈의 재생효과의 결과가 차이가 없었다. 이러한 결과를 기반으로 하여 방사선 조사된 쥐 칼바리아 모델 구현한 후에 후자에 방법을 택하여 실험을 하였다.
피브린에 골형성 단백질-2가 편입된 지지체는 방사 성골 괴사 부위에 뼈 재생에 있어 8주 이상은 지나야 효과가 발현되는 결과를 얻었다. 방사 성골 괴사 부위에 대체 이식재료를 선택할 때 피브린 계열을 혼합하여 사용한다면 보다 새로운 조직형성에 있어 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

후속연구

아직까지는 방사성 골괴사를 연구하는 분야는 미비한 수준이며 어떠한 생채 재료와 고분자 재료가 우수한지 확실하게 검증되고 있지 않은 상황이다. 이번연구는 방사성 골괴사 극복을 위한 재료 검색 중에 하나이며 앞으로도 많은 연구가 이루어져야 한다. 이번 실험 결과에서 이번 실험 결과에서 보면 방사선을 조사한 후 각각에 4 가지 실험 군에 결과를 도출하였다.
피브린에 골형성 단백질-2가 편입된 지지체는 방사 성골 괴사 부위에 뼈 재생에 있어 8주 이상은 지나야 효과가 발현되는 결과를 얻었다. 방사 성골 괴사 부위에 대체 이식재료를 선택할 때 피브린 계열을 혼합하여 사용한다면 보다 새로운 조직형성에 있어 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

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