Controlled release of VEGF from cardiac stem cell-PLLA scaffold construct for myocardial repair

Abstract

Myocardial infarction remains the leading cause of morbidity and mortality. New approaches such as protein or gene delivery and stem cell therapy have been studied to repair the damaged heart. By combining biomaterials, growth factors and stem cells, such strategies may accelerate the repair of damaged heart. Here, we demonstrate whether the combination of VEGF, PLLA scaffold and cardiac stem cells (CSCs) could improve vascularization and become a promising tool for heart tissue engineering. The increased proliferation and differentiation of CSCs were observed by the VEGF-loaded PLLA scaffold in contrast to the observation of the PLLA scaffold alone. Moreover, angiogenesis was enhanced by combining CSCs and VEGF scaffold in vivo. These results showed that the combination of PLLA scaffold, VEGF and CSCs have therapeutic potential for clinical heart regeneration.;심근경색이 발생하면 허혈로 인해 심장근육이나 심장세포가 손상을 받거나 죽게 된다. 따라서 심근경색을 치료하는데 있어 혈관신생을 유도하여 손상된 부위로 산소 공급을 증가시켜 섬유증을 막고, 심장 기능을 유지시키는 것이 중요하다. 효과적인 심근경색 치료를 위해 PLLA를 이용해 삼차원 지지체를 제작하고, 혈관내피성장인자(VEGF) 전달을 통한 심장 유래 줄기 세포의 심장 세포로의 분화와 혈관 생성 및 심장기능 회복에 관한 연구를 진행하였다. 삼차원 지지체를 통한 VEGF의 조절방출을 확인하였고, 이로 인하여 심장 유래 줄기 세포의 증식과 분화가 증가함을 확인하였다. 또한, 지지체에 심장 유래 줄기 세포를 배양하여 인위적으로 심근경색을 유도한 토끼의 심장에 이식 후 관찰 한 결과, 좌심실벽의 두께는 증가하였으며 섬유증 범위는 감소하였음을 확인하여 심장의 기능적인 부분이 회복됨을 확인하였으며, α-SMA 염색을 통해 혈관 생성이 증가함도 확인하였다. 이를 통해 심장 유래 줄기세포를 배양한 삼차원 지지체를 통한 VEGF의 조절 방출이 심근경색으로 인한 심장 조직의 재생에 뛰어난 효과가 있음을 증명하였다.