Controlled BMP-2 delivery to Mesenchymal Stem Cell from PLLA scaffold

Abstract

골절 부위 뼈 재생을 지속적으로 돕기 위한 서방출형 고분자 복합제제의 연구를 진행하였다. 습식방사 (wetspinning) 방법을 이용해 삼차원 마이크로 섬유를 제조하고 표면에 뼈 재생 유전자 전달체를 고분자 에멀젼 형태로 코팅하여 지속적인 유전자 발현이 가능한 지지체를 제조하였다. 유전자를 세포에 주입하기 위한 기존의 방법들은 일회적이었던 것에 반해 계속적인 유전자 방출을 시도함으로써 골 재생이 좀 더 집중적으로 이루어지도록 했다. 기존 PTD와 차별적으로 여러 개의 도입 가지를 갖음으로서 높은 효율을 나타내는 4HP4를 이용하였다. 줄기세포의 분화 정도의 차이를 알아보는 실험, 골격 재생 유전자 전달을 통한 골격 재생 단백질 생산량의 차이를 알아보는 실험을 통해 그 우수성을 입증하였다. 또한 유전자 전달 고분자 복합제제가 골절부위 이식이 편리하고, 생 분해성 고분자를 사용함으로써 이후 관리가 유용한 이점 또한 겸비함으로서 골 재생에 유용함을 확인하였다.;Poly(L-Lactic acid)(PLLA) nanofibrous scaffolds were prepared as a vehicle for delivery of gene. Poly(lactide-co-glycolide)(PLGA) emulsions containing BMP-2 adenoviral vector were coated to Poly(L-Lactic acid)(PLLA) fibers. Released gene from the fibers retained their bioactivity and was successfully transferred into human mesenchymal stem cells (hMSCs) cultured on the scaffold, primarily due to the presence of 4HP4 protein transduction domain (PTD). Transgene expression in hMSCs on the gene containing scaffolds was significant compared to hMSCs exposed onto plain scaffold. The hMSCs seeded on scaffolds coated with emulsions containing Ad/BMP and PTD demonstrated that continuous release of DNA can offer extended gene expression and prolonged secretion of bioactive protein for bone regeneration.