[논문]골수줄기세포가 배양된 생분해성 매트릭스를 이용한 소구경 인공혈관 개발

조승우; 임상현; 김일권; 홍유선; 유경종; 박현영; 최차용; 김병수

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조승우 (한양대학교 화학공학과, 서울대학교 응용화학부) , 임상현 (연세의대 심혈관센터) , 김일권 (한양대학교 화학공학과) , 홍유선 (연세의대 심혈관센터) , 유경종 (연세의대 심혈관센터) , 박현영 (연세의대 심혈관센터) , 최차용 (서울대학교 응용화학부) , 김병수 (한양대학교 화학공학과)

Although Dacron and ePTFE have most widely been used for artificial vascular grafts, these materials cannot be used for small-diameter grafts (l.D.<6mm) due to thrombotic occlusion. To overcome this limitation, a small-diameter vascular graft was developed with stem cell and tissue engineering method. Autologous bone marrow stem cells were cultured and seeded onto small-diameter (4mm) collagen tubular matrices. The matrices were anastomosed to carotid arteries in canine models. Prior to implantation, histological and electron microscopical examination revealed stem cell adhesion and growth on the matrices. Angiography indicated that the vascular grafts maintained patent for 8 weeks. Histological examination showed the regeneration of endothelium, media and adventitia in the grafts. This study may allow us to step forward to the development of tissue-engineered small-diameter vascular graft appropriate for clinical applications.

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문제 정의

개 모델에 자가 골수줄기세포를 배양한 매트릭스를 이식했을 경우 최대 8주까지 혈관막힘 현상이 일어나지 않은 반면에자가 골수줄기세포를 배양하지 않은 매트릭스의 경우에는 최대 2주 안에 모든 매트릭스에 혈관막힘 현상이 발생하였다. 수거한 인공혈관 조직에 대한 조직학적 분석, 전자현미경 분석 등에 대한 추가실험을 통해 임상적으로 응용가능한지에 대한 여부를 조사하였다.
이러한 号세점을 극복하기 위해 본 연구에서는 생분해성 생체재科와 자가 골수 줄기세포를 결합시켜 소구경 인공혈관을 개발하였고, 동물 임상시험에서 골수 줄기세포의 배양은 소구.경 인공혈관의 혈관개통율을 향상시켰다.

제안 방법

23 최근에는 골수나 제대혈에서 분리한 줄기세포를 혈관 내피세포 전구체로 분화시킬 수 있음이 밝혀지면서技 생체재료에 항혈전성 기능을 갖도록 분화시킨 자가 줄기세포를 배양해서 제작한 혈액적합성 혈관재료가 기존의 소구경 혈관 재료의 새로운 대안이 될 수 있음이 증명되었다.'이 연구에서는 임상적으로 적용이 가능한 소구경 인공혈관 개발을 위해 생분해성 교원질 튜브형 매트릭스에 골수줄기세포를 배양하여 소구경 인공혈관을 제조하였고 개 모델에서 임상시험을 하였나.
개 자가 골수줄기세포를 배양한 교원질 튜브형 매트릭스(내경: 4mm, 길이: 40mm) 와 줄기세포를 배양하지 않은 매트릭스를 개의 경동맥에 이식하였다. 이식하기 전에 주사전자현미경과 조직학 검사를 통하여 매트릭스에 세포의 부착 여부를 조사하였다.
이식하기 전에 주사전자현미경과 조직학 검사를 통하여 매트릭스에 세포의 부착 여부를 조사하였다. 수술실 문합용이성을 테스트하기 위해 Instron을 이용하여 인공혈관에 대한수술실 문합강도 시험을 실시하였다. 화학 조직학 검사와 면역화학 조직학 검사를 실시하였고, 혈관조영술로 인공혈관 개통 여부를 조사하였다.
줄기세포를 배양하지 않은 매트릭스를 개의 경동맥에 이식하였다. 이식하기 전에 주사전자현미경과 조직학 검사를 통하여 매트릭스에 세포의 부착 여부를 조사하였다. 수술실 문합용이성을 테스트하기 위해 Instron을 이용하여 인공혈관에 대한수술실 문합강도 시험을 실시하였다.
수술실 문합용이성을 테스트하기 위해 Instron을 이용하여 인공혈관에 대한수술실 문합강도 시험을 실시하였다. 화학 조직학 검사와 면역화학 조직학 검사를 실시하였고, 혈관조영술로 인공혈관 개통 여부를 조사하였다.

성능/효과

개 자가 골수줄기세포를 유착시켜 배양중인 혈관조직의 주사전자현미경사진과 조직학적 분석을 통해 혈관 내벽에 세포가 제대로 부착되어 성장하고 있음을 확인하였다. Instron을 이용한 수술실 문합강도 테스트 결과 대조군인 개의 경동맥과 비교하여 통계학적으로 중요한 차이가 나지 않았다.

후속연구

경 인공혈관의 혈관개통율을 향상시켰다. 줄기세포로부터 혈관내피세포의분화와 매트릭스에 세포부착과 배양에 대한 추가 보완 실험을 거친다면 기존의 소구경 혈관 재료를 대체하여 많은 혈관질환 치료에 적용이 가능할 것이다.

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