Delivery of bFGF gene/PTD complex to hADSC for scaffold-supported tissue regeneration

Abstract

Bone graft has been accepted the gold standard for bone defect caused by trauma or disease. However grafting has significant limitations such as impossible situation for surgery, high cost and morbidity at the donor site. As solution of grafting limitation, combination of growth factor, stem cells, scaffold has received attention for bone healing. Basic fibroblast growth factor(bFGF) is well-known to promote angiogenesis and osteogenesis. But bFGF protein has short half-life which is insufficient to affect cell fuction. In that repect, Adiposed derived stem cells(ASCs)-seeded plasmid bFGF/PTD emulsion coated three dimensional PLLA scaffold was prepared. Release of bFGF gene from scaffold was controlled and sustained. bFGF gene released from scaffold was transfected to cells, which produced recombinant growth factor protein successfully. Prolonged bFGF release from transfected cells promoted bone regeneration. These results demonstrate ASCs-seeded bFGF/PTD emulsion coated three dimensional PLLA scaffold could be a potential treatment to accelerate bone healing.;외상이나 질병에 의한 뼈의 손상을 치료하기 위한 방법으로 뼈 이식이 대표적으로 받아들여지고 있으나 뼈 이식은 수술이 불가능한 상황의 존재 가능성, 고가, 이식부위에 대한 면역반응 등의 문제점을 가지고 있다. 이러한 한계점을 해결하기 위한 방법으로써 성장인자와 줄기세포, 지지체가 복합된 치료법이 주목 받고 있다. 섬유아세포 성장인자(bFGF)는 신생혈관생성과 골형성을 향상시키는 것으로 잘 알려진 성장인자이다. 그러나 섬유아세포 성장인자 단백질은 세포에 영향을 미치기에는 부족한 짧은 반감기를 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위한 해결책으로써 섬유아세포 성장인자 유전자가 지속적으로 방출 가능한 섬유아세포 성장인자(bFGF) 유전자와 PTD 복합체가 에멀젼 형태로 코팅된 삼차원 마이크로 섬유 지지체를 제조하였다. 지지체로부터 지속적으로 방출되는 섬유아세포 성장인자 유전자는 세포로 도입되어 성공적으로 재조합 성장인자 단백질을 발현시켰다. 유전자가 도입된 세포로부터 지속적으로 방출되는 성장인자는 손상된 부위로부터 뼈 재생을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과들을 통해 섬유아세포 성장인자(bFGF) 유전자와 PTD 복합체가 에멀젼 형태로 코팅된 삼차원 마이크로 섬유 지지체가 손상된 뼈의 재생능을 향상시키데 있어 유용한 치료법이 될 수 있음을 증명하였다.