| 초록 |
골절이나 외상으로 인한 골의 손실은 인간의 움직임에 상당한 영향력을 미치므로 이러한 골 손실에 대한 치료방법이 요구되고 있으며 그 중 인공 가골을 만들어 골 손실을 대치하는 방법이 많이 연구되고 있다. 또한, 조직공학기법을 이용한 인공 가골 생성시에 골 세포가 외부자극에 어떻게 반응하는지에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있으나 아직 명확한 해법은 알려지지 않았다. 본 연구에서는 인공 가골 생성시 기계적 자극이 골세포에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보기 위하여 자극장치를 개발하고 그 자극에 의한 전체 단백질 양과 분화표적단백질을 측정하여 자극이 세포의 성장과 분화에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다. 우선, 조골 세포(MC3T3-E1)를 계대 배양하여 수를 불린 다음 세포가 입체적으로 자랄 수 있는 3차원 키토산 지지체에 세포를 옮겨서 본 연구를 위해 개발한 세포 자극 장치를 이용하여 24시간 단위로 압축력을 가하였다. 이때 압축력은 변위 컨트롤을 이용하여 지지체 길이의 2.5%를 가하였고, 주파수는 0.5㎐의 반복 압축하중을 총 자극횟수는 150번으로 하였다. 모든 실험에서 세포의 변형영상을 임의로 추출하여 영상처리기법을 이용하여 위치별 면적변형정도를 측정하여 변형정도를 수치화 하였다. 또한, 17일 동안 키운 세포군을 일정한 날짜(4, 7, 10, 14, 17일)에 샘플링하여 세포의 성장 정도를 알 수 있는 전체 단백질의 양을 bradford 방법으로 측정하였고, 분화의 시작을 알리는 표적단백질인 알카라인 포스파타제(Alkaline Phosphatase)양을 ELISA로 측정하여 활성도를 알아보았다. 본 연구의 결과 면적변형정도는 5.914±2.47% 였고, 기계적 자극을 가한 군은 자극을 가하지 않은 군에 비하여 전체 단백질의 양은 감소하는 경향이 나타나는데 이는 분화가 진행되어 칼슘침착이 일어나 세포의 수가 줄어든 결과이고, 분화 시작점을 알리는 표적 단백질인 알카라인 포스파타제의 활성도을 조사한 결과 기계적 자극을 가하지 않은 군에서는 그 양이 거의 변화가 없었지만, 기계적 자극을 가한 군에서는 7일째에 최고치에 도달하였고, 이는 기계적 자극이 분화의 시기를 앞당기는 효과가 있음을 나타낸다. 또한, 영상을 통한 비교에서도 자극을 가한 군에서 7일째 부터 칼슘 침착이 명백히 나타났다. 이는 이전의 성장요소(Growth Factor)을 첨가하여 분화의 영향을 측정한 연구에서 보여준 알카라인 포스파타제 활성도와 유사한 결과를 보임을 확인할 수 있었다. 이번 연구를 통하여 기계적 자극이 세포의 분화를 촉진함을 알 수 있었고, 인공가골 형성시에 성장요소(Growth Factor)와 유사한 효과가 있음을 알게 되었으므로 본 연구에서 개발한 기계적인 자극을 가하는 장치를 이용하여 그 효과를 얻음으로써 가골 형성에 도움이 될 것이고, 더 나아가 세포가 기계적 자극을 어떻게 수용하는지에 대한 연구에도 도움이 되리라 본다. |
