초록 ▼

연구의 목적 및 내용
- 배아 구강 조직의 발생원리 및 줄기세포를 이용한 생체공학적 배양치아 및 배양턱뼈 제작을 위한 3차원 기관배양법 기반기술 개발
- 치아 결손시 자기치아 이식이나 금속인공치아 이식에 따른 골유착의 문제점을 해결하기위하여 인체 치아줄기세포 (치주인대, 치수, 치배, 턱뼈 골수)를 추출배양하고 치아로부터 추출한 scaffold 및 생활성 조절인자와 함께 3차원 기관배양법으로 배양하여 생체에 가장 적합한 배양치아 및 치주조직 재생치료제재로서의 배양 턱뼈 개발 기반기술 확립
연구결과
- 흔히 사랑

연구의 목적 및 내용
- 배아 구강 조직의 발생원리 및 줄기세포를 이용한 생체공학적 배양치아 및 배양턱뼈 제작을 위한 3차원 기관배양법 기반기술 개발
- 치아 결손시 자기치아 이식이나 금속인공치아 이식에 따른 골유착의 문제점을 해결하기위하여 인체 치아줄기세포 (치주인대, 치수, 치배, 턱뼈 골수)를 추출배양하고 치아로부터 추출한 scaffold 및 생활성 조절인자와 함께 3차원 기관배양법으로 배양하여 생체에 가장 적합한 배양치아 및 치주조직 재생치료제재로서의 배양 턱뼈 개발 기반기술 확립
연구결과
- 흔히 사랑니로 알려진 제3 대구치는 발치 후 버려졌는데, 본 연구실에서는 이렇게 버려지는 치아의 조직으로 부터 세 가지 종류의 성체 치아 줄기세포를 분리하는데 성공
- 이들 치아줄기세포가 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell) 표지자 및 특성을 확인
- 치아 아줄기세포들이 체외에서 배양되기에 가장 적합한 조건 및 이들의 분화 및 성장의 최적조건을 확립하고 이를 응용
- 치아 경조직의 특수 단백질을 치아 줄기세포에서 발현시켜 단백질 확보 및 항체 생산
- 사람 치아줄기세포에 가장 적합한 지지체 (scaffold)의 개발 및 적합성 확인
- 사람의 성장인자를 이용한 치아줄기세포 성장과 분화 조절 성공
- 물리적 자극, 초음파 자극 및 전자기장의 변화를 이용한 치아줄기세포의 성장과 분화 조절 성공
- 생체 내와 가장 유사한 생체 외 조건을 갖춘 생체내를 대신할 수 있는 3차원 관류식 배양기 (perfusion bioreactor) 개발 성공
- 배아 구강조직을 이용한 3차원 기관배양법으로 치아 배양 성공
- 배아 구강 조직의 턱뼈 원기를 3차원 기관 배양하여 치아 형성되는 하악골 전체 배양에 성공
- 배양치아의 모양과 크기를 조절인자와 함께 배양하여 배양치아의 크기 및 교두 크기 조절 성공
- 치아가 없는 턱뼈 원기에 치배 이식후 치아가 있는 턱뼈배양 제작 기술개발 성공
- 치배이식술 및 배양턱뼈 이식술 개발 성공
- 대동물의 진행된 치주병 및 치아우식증 모델을 확립하고 치아줄기세포 이식을 통한 치료방법의 효율성 평가 완료
연구결과의 활용계획
줄기세포의 발굴, 활용 및 임상적용에 대한 연구가 한창인 21세기에, 버려지는 치아 및 주위조직을 또 하나의 안전하고 효율적인 중간엽 줄기세포의 저장고로서 소개하였고, 치아 줄기세포의 종류 및 그 성질의 차이에 대한 생체 외, 생체 내 결과를 보고하여 향후 임상 적용에 기틀을 마련함. 이는 비단 치과분야의 응용뿐만이 아니라 중간엽 줄기세포가 필요한 모든 분야에 활용될 수 있음. 또한 치아 줄기세포의 성장과 분화를 조절할 수 있는 인자들을 인간의 자가 혈액기원의 안전한 방법 및 생체 환경을 모방한 물리적 자극, 전자기장 및 초음파에서 찾으려고 노력하였고, 그 결과 이 방법들을 임상에 직접적으로 손쉽게 활용할 수 있는 기초를 마련함.
본 연구과제의 최종 연구목표인 배양 치아를 포함하는 배양 턱뼈의 개발은 앞에서 언급한 추진성과의 종합적인 결과물이며, 생체 외에서 배양되어 만들어지는 턱뼈 및 치아 재생기술로 연결하는 핵심기술 개발로 연결하고 있음. 타 장기 및 조직에 관한 연구에 비해 치아 조직에 관한 연구가 부족한 현실에서, 본 연구과제가 속한 세부분야에서 세계 일류 수준을 뛰어 넘는 연구결과를 내기위해 노력 중임. 따라서 생체공학적 방법을 이용한 바이오 인공 치아 개발은 매년 성장하는 임플란트 시장을 대체하는 고령화된 미래사회의 필수적인 기술이 될 것으로 생각됨.

Abstract ▼

Purpose&contents
-To develop basic organ culture technique for the bio-engineered tooth and jaw using the embryonic oral tissues and the adult dental stem cells
-To isolate the jaw and tooth stem cells and extraction of the bio-scaffold, Apatite, from the human tooth structure and to develop b

Purpose&contents
-To develop basic organ culture technique for the bio-engineered tooth and jaw using the embryonic oral tissues and the adult dental stem cells
-To isolate the jaw and tooth stem cells and extraction of the bio-scaffold, Apatite, from the human tooth structure and to develop bio-engineered tooth and jaw using combination of the above stem cells, regulating factors and the bio-scaffold through 3D organ culture system.
Result
- Successful isolation and charaterization of the three kinds of human and animal dental stem cells, derived from the extracted third molar and the related dental tissues
- Confirmation of the mesenchymal stem cell charateristics of human and animal dental stem cells through colony forming ability, multipotent differentation potentials and the MSC marker expressions
- Establishment of the most appropriate evironments of culture, proliferation and differentiation induction for dental stem cells in vitro
- Application of the appropriate conditions of the dental stem cells in vivo for proliferation and differentiation of the cells
- Production and development of the dental hard tissue specific protein and its antibody
- Development of the bio-scaffold most appropriate for the human dental stem cells
- Contolling of the proliferation and differentiation of the dental stem cells using human growth factors derived from the blood products
- Mechanical controlling of the proliferation and differentiation of the dental stem cells by magnetic field and ultrasonic power
- Development of the three dimensional perfusion bioreactor for 3D in vitro organ culture
- 3D culture of the bioengineered tooth and jaw using embryonal dental tissues
- Regulation of morphology and size of bioengineered tooth by regulating factors
- Development of the transplantation therapy of bioengineered tooth into the manbidle primordia
- Development of the dental disease models in large animal, mimicking the human dental diseases and evaluation of the efficacy of dental stem cell therapy in those animal disease models
Expected Contribution
- Usage of bio-engineered tooth in substitution for metal dental implant and possible graft to the human body
- Introducing the new medical treatment method for periodontitis using stem cell therapy
- Providing the fundamental bio-organ culture technology using adult stem cells
- Bringing up international competitiveness for the bio-organ culture technology
- Providing the fundamental 3D organ culture technology on the culture of various bio-organs

목차 Contents

• 도약연구사업(舊 국가지정연구실) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구계획 요약문 ... 4
• 1. 국문요약문 ... 4
• II. 연구결과 요약문 ... 5
• 1. 국문요약문 ... 5
• 2. 영문요약문 ... 6
• III. 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 35
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 36
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 36
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 38
• 8. 참고문헌 ... 38
• 9. 연구성과 ... 40
• 10. 기타사항 ... 68