골수 중간엽 줄기세포의 배양 및 연골세포 분화에 관한 연구

Abstract

골수 중간엽 줄기세포(BMSCs)는 연골세포를 포함한 여러가지 세포로 분화가 가능하다. TGF-β1은 연골형성의 조절에 있어서 매우 중요하다. 골수 중간엽 줄기세포는 연골세포와 공동배양을 했을 때 연골세포로 분화가 된다는 것이 증명되었다. 연골세포는 CollagenⅡ를 포함한 많은 세포외기질을 분비한다. 목적 : 골수 중간엽 줄기세포에 대한 TGF-β1의 연골세포 분화유도 작용을 확인하고 CollagenⅡ가 골수 중간엽 줄기세포의 배양에 미치는 영향을 규명한다. 방법 : 돼지의 후상장골극에서 채취한 골수에서 바닥에 붙어서 자라는 세포를 분리하고 배양하였다. 이러한 골수 중간엽 줄기세포를 TGF-β1을 포함한 조건배양액으로 10일, 20일간 배양하고 세포증식과 연골분화를 조사하였다. 골수 중간엽 줄기세포를 각기 다른 농도의 CollagenⅡ로 Coating한 배양접시에서 20일간 배양하고 세포증식과 연골분화를 조사하였다. 세포증식은 세포생장곡선과 MTT측정을 통하여 조사하였고 연골분화는 면역세포화학염색과 RT-PCR을 통하여 조사하였다. 결과 : TGF-β1은 골수 중간엽 줄기세포의 증식을 억제하였지만 CollagenⅡ는 세포증식에 별다른 영향을 미치지 않았다. TGF-β1을 포함한 조건배양액으로 골수 중간엽 줄기세포를 배양했을 때 연골세포의 특이한 세포외기질인 CollagenⅡ, Aggrecan을 발현했을 뿐만아니라 시간이 길어짐에 따라 발현양이 많아졌다. 하지만CollagenⅡ로 Coating한 배양접시에서 배양했을 때는 위의 결과를 보이지 않았다. 결론 : 체외에서 골수 중간엽 줄기세포는 TGF-β1을 사용하여 배양했을 때는 연골세포로 분화되지만 CollagenⅡ를 사용하여 배양했을 때는 연골세포로 분화되지 않는다.|Bone marrow Mesenchymal Stem Cells (BMSCs) can be differentiated into many types of cells including chondrocytes. TGF-β1 is very important in the regulation of chondrogenesis. BMSCs were confirmed to be differentiated into chondrocytes by co-culturing with cartilage cells. Cartilage cells can secrete many sorts of matrix including CollagenⅡ. Purpose : To elucidate the effect of TGF-β1 on inducing BMSCs to chondrocytes and to clarify the influence of CollagenⅡ in BMSCs cultivating. Methods : Bone marrow was aspirated from porcine posterior superior iliac spine and from which the adherent cells were isolated and cultured. BMSCs were cultured in the medium containing TGF-β1 for a period from 10 to 20 days and then were tested for cell proliferation and chondrogenic differentiation. BMSCs were cultured on the culture dishs coated with CollagenⅡ of different dilution for 20 days, and then they were tested for cell proliferation and chondrogenic differentiation. The cell proliferation was tested by means of MTT test and cell growth curve. The chondrogenic differentiation was tested by the means of immunocytochemistry and RT-PCR. Results : Experiments showed that TGF- β1 downgraded the proliferation of BMSCs whereas CollagenⅡ had no obvious influence on the proliferation of BMSCs. Cultivated by the medium containing TGF-β1, BMSCs obviously expressed specific matrices of chondrocytes, such as CollagenⅡand A ggrecan. Moreover, the expression intensity kept on increasing during the cultivation. However, those results were not demonstrated when BMSCs were cultivated in culture dishes coated by CollagenⅡ. Conclusion : Cultured in vitro, BMSCs showed chondrogenic differentiation when induced by TGF-β1, but failed to show it when cocultured with CollagenⅡ.