경조직-바이오치아 재생연구소 소식지

경조직-바이오치아 재생연구소 소식지

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제1208호

• 소식지 목차

1. 연구소 소개

1. 연구소 소개

• 의학 발전에 따른 21세기 인류수명의 연장 및 국 민 의 식 과 삶 의 질 향 상 으 로 인 해 의료복지에 대한 국민들의 욕구가 날로 증가 하고 있으며, 손상된 장기에 대한 치료 및 기능회복을 위한 인공장기의 수요가 급격히 증 가 되 고 있 다 . 과 학 기 술 부 지 원 나노바이오기술개발사업의 일환인 “바이오 치아 조직재생 기초기반연구”를 체계적이고 효율적으로 수행하고, 연구부, 교육행정부, 대 외 협 력 팀 , 총 무 팀 의 4 개 의 조 직 이 협력하여 경조직 및 바이오치아 개발 연구를 통하여 의·치학 분야의 새로운 연구 영역 개척 및 연구 수준 향상을 도모하고, 더불어 국민보건 향상에 공헌하고자 본 연구소는 2007년 7월에 설립되었으며, 이러한 목표를 달성하기 위해 최선을 다하고 있다.

• 경조직-바이오치아 재생연구소는 조직공학 및 기 초 의 학 연 구 분 야 의 가 교 역 할 을 현재까지 충실히 해오고 있다.

• 특 히 관 련 연 구 분 야 의 융 합 이 절 실 한 경조직 및 바이오치아 재생 연구 분야에서 다 양 한 연 구 결 과 를 공 유 하 며 , 함 께 토의함으로써 연구 효율을 향상시키기 위한 주도적인 연구 기관으로서의 역할을 충실히 수행하고 있다.

• 우리 경조직-바이오치아 재생연구소는 해외 전문가 및 국내 연구자들의 연구 네트워크를 형성할 수 있는 중추적인 역할을 감당하고 있으며, 이는 우리대학의 연구역량을 강화하는데 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다.

• 저희 연구소에 아낌없는 격려와 성원을 부탁 드리며, 여러분의 하시는 일에 많은 성취 있으시길 기원합니다.

• 연구소 사업 내용

1. 치아 발생에 필요한 구강상피조직과 간엽조직의 특성 분석

2. 치아뿌리 형성 및 Hertwig sheath의 특성 분석

3. 치주인대 구성 세포의 특성 분석

4. 치조골의 형성 기전 이해 및 치아와의 상관성 이해

5. 치 아 구 성 세 포 의 줄 기 세 포 확 립 및 치 계 유 래 줄 기 세 포 에 의 한 치 아 , 치주조직, 골조직의 조직공학적 재생 기법 개발

6. 치아를 포함한 경조직의 재생을 위한

기반 연구결과 생산

2. 연구소 조직 및 구성원

성명 직급 전공분야 전화번호 E-mail

신홍인 교수 구강병리학 053-660-6820 hishin@knu.ac.kr

서조영 교수 치주과학 053-420-5955 jysuh@knu.ac.kr

박의균 부교수 재생의학 053-420-4995 epark@knu.ac.kr

안창현 부교수 구강악안면방사선학 053-600-7422 chan@knu.ac.kr

김재영 조교수 발생생물학 053-420-4998 jykim91@knu.ac.kr

이영균 조교수 생화학, 골생물학 053-420-4997 ylee@knu.ac.kr

이헌진 조교수 미생물, 분자유전학 053-660-6832 heonlee@knu.ac.kr

정재광 조교수 구강내과학 053-600-7322 widenmy@knu.ac.kr

김용건 조교수 치주과학 053-600-7524 periokyg@knu.ac.kr

최영애 Post-doc 재생의학 053-420-4996 korryy@daum.net 손원주 Post-doc 발생생물학 053-420-4999 undine75@gmail.com

김민기 연구원 치주과학 053-420-4999 mk1234@nate.com

정현주 연구원 생명공학 053-420-4996 queenhj6773@paran.com

김은하 연구원 분자생물학 053-420-4996 dmsgk1375@naver.com

서정아 연구원 분자생물학 053-420-4996 sjahappy@nat.com

김효정 연구원 생화학 053-420-4999 hjsm48@nate.com

걸드하리 리잘 박사과정 병리학 053-420-4993 jijal6@yahoo.com

임지원 박사과정 재생의학 053-420-4996 jiwonparadise@hanmail.net

3. 연구실 소개 신홍인, 박의균 교수 연구실

•

치수줄기세포와 골모세포의 분화

•

치아 및 골조직의 조직학적 재생

우리 연구실은 치수줄기세포와 골모세포의 분화 그리고 치아, 치주조직, 골조직의 조직공학적 재생에 관련된 연구를 진행하고 있다.

다공성 HA/TCP 지지체에 의해 백서 경골에 형성한 인위적 골 결손부의 양호한 골성 회복을 유도할 수 있었다.

HA와 HA-TCP 그리고 bioglass로 제작한 과립형 골 이식체의 구조 및 조성에 서로 다른 골성 회복 양상을 확인하였다.

백서 상아질결손모델에서 치아유래 단백질과 수산화인회석 지지체에 의한 양호한 수복 상아질 형성을 유도할 수 있었다.

골 수 줄 기 세 포 를 골 모 세 포 로 분 화 시 키 는 동안 새로운 세포외기질 단 백 질 인 SMOC1 이 중요한 역할을 하는 것을 확인하고, 현재 그 기능을 다 양 한 분 자 생 물 학 과 세 포 생 물 학 그 리 고 조직재생공학을 이용하여 연구하고 있다.

사람치아유래탈회단백질인 ESTP(EDTA-soluble tooth proteins)가

in vitro

에서 배양조를 코팅하였을 때 치수줄기세포의 분화를 촉진시킴을 확인하였고, 이 단백질을

in vivo

발생에 적용하였을 때 대조군에 비해 더 완전한 치아의 형성을 가능하게 함을 확인하였다.

4. 최신 연구 동향 이영균 교수

골세포 RANKL 의 발견: 골대사 조절의 새로운 시각

골대사 조절에 있어서 지난 수십 년간 그 중요성이 과소 평가되어온 골세포 (osteocyte)에 대한 연구가 최근 들어 그 질과 양에서 급격히 증가하고 있는 추세이다. 그 이유는 첫째는 DMP1 (dentin matrix protein과 같이 골세포에 주로 발현되는 유전자를 이용한 특정 유전자의 골세포 특이적 기능 손실 혹은 기능 획득 연구가 가능해졌기 때문이다.

또 다른 주목할 만한 연구 결과로서 골세포에 특이적으로 발현되는 SOST유전자와 그 산물인 sclerostin 이 골형성을 억제하는 기능을 하며, sclerosteosis 나 Van Buchem disease 와 같 은 골질환과 직접적으로 연결되어 있다는 사실이 알려짐에 따라, 골세포 연구는 더욱더 관심을 끌게 되었다.

골 대 사 조 절 에 있 어 서 파 골 세 포 (osteoclast) 분 화 를 골 모 세 포 (osteoblast) 가 조 절 한 다 는 개념은 30여 년 전부터 꾸준히 제기되었으며 골 모 세 포 가 파 골 세 포 의 생 존 과 분 화 에 각 각 필 수 적 인 M-CSF 와 RANKL 두 cytokine 을 발 현 한 다 는 사 실 이 확 인 되 면 서 최 근 까 지 조골세포가 RANKL 의 가장 중요 한 원천 으로 여겨져 왔다. 이에 비해 골세포는 골모세포와 같이 중간엽 줄기세포에서 유래하여 골모세포를 거쳐 성 숙 한 세 포 임 에 도 골 기 질 안 에 깊 숙 이 위치함으로써 공간적으로 분리되어 과연 파골세포 분화 조절 등의 역할을 수행할 것인지에 대한 의문이 제기되어왔다.

최근에 Nature Medicine 지에 동경의과치과대학의 Hiroshi Takayanagi그룹과 아칸소 대학의 Charles O’Brien 그룹에 의해 연달아 발표된 두 논문에 따 르 면 Cre-loxP 기 술 을 이 용 해 서 골 세 포 에 서 RANKL을 제거했을때 파골세포가 억제되고 골량이 늘어나는 효과를 관찰함으로써 골세포의 RANKL 이 골대사에 중요한 역할을 함을 증명하였다. 이는 지금까지 많은 연구자들이 믿고 있었던 가설을 넘어서는 놀라운 발견이라고 할 것이다. 뿐만 아 니 라 , DMP1-Cre 에 의 해 RANKL 이 제 거 된 마우스를 이용한 hind limb unloading실험을 통해 오래 전 부터 제기되었던 골세포가 기계적 loading 에 의 한 골 대 사 조 절 을 담 당 한 다 는 가 설 을 확인하였다.

이와 같은 일련의 연구를 통해 기존의 골대사

그림 1. 골세포는 RANKL 을 발현하고 있으며 (A), 파골세포 분화를 촉진한다 (B). 골세포에만 RANKL 발현을 억제한 마우스는 골량이 증가해있다 (C).

참고문헌 :

1. Nakashima T, Hayashi M, Fukunaga T, Kurata K, Oh-Hora M, Feng JQ, Bonewald LF, Kodama T, Wutz A, Wagner EF, Penninger JM, Takayanagi H.

Nat Med. 2011 Sep 11;17(10):1231-4. Evidence for osteocyte regulation of bone homeostasis through RANKL expression.

2. Xiong J, Onal M, Jilka RL, Weinstein RS, Manolagas SC, O'Brien CA.

그림 2. 골세포에의한 골대사 조절: 골세포가 분리하는 Sclerostin은 골형성을 억제하고 RANKL은 골흡수를 촉진한다.

5. 연구소 기기 소개 레이져 미세절제시스템(LMD)

경조직-바이오치아재생연구소에는 기본적인 연구 기기에서부터 고가의 특수 연구 기기까지 다양한 기기를 보유하고 있다. 기기에 따라 자유롭게 사용할 수 있는 것과 사용 전에 교육이 반드시 필요한 것이 있으며, 기기에 따라서는 전담자가 서비스를 제공하는 장비도 있다.

연구 기기 사용에 필요한 정보를 제공하고자 여 기 에 대 표 적 인 기 기 에 관 해 간 단 하 게 소 개 하 였 다 . 이 번 연 재 에 서 는 레 이 져 미 세 절 제 시 스 템 (LMD; Laser Micro-Dissection system)에 대해 설명하였다. 본 연구소의 레이져 미세절제시스템은 Leica 사(Wetzlar, Germany)의 LMD6500 모델이다.

주된 기능은 조직 슬라이드 상의 시료를 대상으로 관 심 영 역 의 세 포 및 조 직 절 편 을 선 별 적 으 로 분 리 하 여 DNA, RNA, 단 백 질 등 분 자 수 준 의 시료를 순수하게 추출하여 유전자 수준에서의 변 화 ( 돌 연 변 이 식 별 , 유 전 자 발 현 ), 단 백 질 수준에서의 변화 등을 분석할 수 있다. 생화학, 세포생물학, 분자생물학, 발생학, 독성학, 암 연구, 신 경 과 학 등 의 다 양 한 연 구 분 야 에 활 용 이 가능하다.

본 기기의 특징은 아래와 같다.

1. 중력에 의한 시료 채취

레이저 미세절제는 조직 샘플로부터 특정한 미세 영역을 분리하기 위해 레이저를 사용하며,, 본 기기는 시료 수집에 단순중력(simple gravity)을 이용한다. 장점: 신속하고 신뢰성 있는 비접촉, 무오염의 시료 수집 가능, 모든 형상 및 크기의 시료 수집 가능, 반응완충용액(reaction buffer)에서 직접 수집 가능, 그리고 수집을 위해 표준 소모품 사용가능 등을 들 수 있다.

2. 광학에 의한 레이저 빔의 이동

생체조직에서 원하는 절단선을 따라 프리즘을 사용하여 레이저 빔을 조정하기 위해 고정밀 광학을 사용한다.

3. 첨단 레이저 기술

펄 스 당 높 은 에 너 지 와 조 절 가 능 한 높 은 반 복 율 (high repetition rate) 을 갖 고 있 으 며 , 단 일 세 포 수 준 까 지 관 심 영 역 을 선 택 적 , 정기적으로 분석가능하다.

(a)LMD의 기본 작동원리 모식도, (b)실험에 사용되는 소모품, (c)레이저 미세절제 전 시료, 크레실 바이올렛 (cresyl violet)으로 염색하여 슬라이드 위에 준비된 레 이저 미세절제 전 쥐 대동맥(전체 혈관)의 동결절편 (10 μm), (d)레이저 미세절제 후 시료, (e)수집장치 내 의 시료.

참고: http://www.leica-microsystems.com/ko/

• 사용관련문의: 본 장비는 사용 전에 충분한 교육이 필요하며, 사용 관련 문의는 연구소 조교에게 문의 바랍니다(053-420-4993,조혜성)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

6. 연구소 성과 2011년 9월~ 2012년 8월

•연구논문

Date Title Author Journal

2012.08

Performance of electrospun poly(epsilon -caprolactone) fiber meshes used with m ineral trioxide aggregates in a pulp capp

ing procedure.

Lee, WooCheol; Oh, Joung-Hwan; Park, Joo-Cheol;

et al. ACTA BIOMATERIALIA

2012.08 Bone marrow oxytocin mediates the ana bolic action of estrogen on the skeleton.

Colaianni, G., Sun, L., Di Benedetto, A., Tamma, R., Zhu, L.L., Cao, J., Grano, M., Yuen, T., Colucci, S., Cu

scito, C., et al. J Biol Chem.

2012.07 Hard and soft tissue changes of osteomy

elitis of the jaws on CT images. An CH, An SY, Choi BR, Huh KH, Heo MS, Yi WJ, L ee SS, Choi SC.

Oral Surgery Oral Medici ne Oral Pathology Oral R

adiology 2012.07 TRPA1-like channels enhance glycinergic

transmission in medullary dorsal horn ne urons.

Cho, J.-H., Jeong, M.-Y., Choi, I.-S., Lee, H.-J., and J

ang, I.-S. Journal of Neurochemistr y

2012.07 Quantification of Subgingival Bacterial P athogens at Different Stages of Periodon

tal Diseases.

Lee, H.-J., Kim, J.-K., Cho, J.-Y., Lee, J.-M., and Hon

g, S.-H. Curr Microbiol

2012.06 Ameloblastoma: a multicentric study. Dhanuthai, Kittipong; Chantarangsu, Soranun; Rojanawatsirivej, Somsri; et al.

ORAL SURGERY ORAL ME DICINE ORAL PATHOLOG Y ORAL RADIOLOGY 2012.06 Proteome analysis of developing mice di

astema region. Chae YM, Jin YJ, Kim HS, Gwon GJ, Sohn WJ, Kim

SH, Kim MO, Lee S, Suh JY, Kim JY BMB reports 2012.06 Cabin1 regulates inflammatory responses

and fibroblast-like synoviocytes apoptosi s in mice with collagen-induced arthritis.

Yi JK, Kim HJ, Yu DH, Park SJ, Shin MJ, Yuh HS, Ba e KB, Ji YR, Kim NR, Park SJ, Kim JY, Lee HS, Lee S

G, Hak Yoon D, Hyun BH, Kim WU, Ryoo ZY. Arthritis and Rheumatism 2012.06 Heightened aggressive behavior in mice

with lifelong versus postweaning knocko ut of the oxytocin receptor.

.Dhakar, M.B., Rich, M.E., Reno, E.L., Lee, H.-J., and

Caldwell, H.K Hormones and Behavior 2012.06 2'-Benzoyloxycinnamaldehyde-Mediated

DJ-1 Upregulation Protects MCF-7 Cells f rom Mitochondrial Damage.

Ismail, I.A., Kang, H.S., Lee, H.-J., Kwon, B.-M., and

Hong, S.-H. Biol Pharm Bull

2012.04 Surface immobilization of MEPE peptide onto HA/β-TCP ceramic particles enhanc

es bone regeneration and remodeling.

Acharya, Bodhraj; Chun, So-Young; Kim, Shin-Yoon

; et al.

journal of biomedical mat erials research part B-app

lied biomaterials 2012.03 Ablation of Rassf2 induces bone defects

and subsequent haematopoietic anomali es in mice.

Song, Hoogeun; Kim, Hyunsoo; Lee, Kyunghee; et

al. EMBO JOURNAL

2012.03 Gene expression profiling of oral epitheli

um during tooth development. Kim KM, Lim J, Choi YA, Kim JY, Shin HI, Park EK. Archives of Oral Biology 2012.03 DACH1 regulates cell cycle progression

of myeloid cells through the control of c yclin D, Cdk 4/6 and p21Cip1.

Lee JW, Kim HS, Kim S, Hwang J, Kim YH, Lim GY, Sohn WJ, Yoon SR, Kim JY, Park TS, Park KM, Ryoo

ZY, Lee S.

Biochemical and Biophysi cal Research Communicat

ions.

2012.03

Osseointegration of commercial microstr uctured titanium implants incorporating

magnesium: a histomorphometric study i Park JW, An CH, Jeong SH, Suh JY. CLINICAL ORAL IMPLANT S RESEARCH

• 연구비 수혜

연번 과제명 연구지원기관 연구과제 사업명 연구기간 시작일 종료일 1 3차원 세라믹지지체의 in vitro 줄기세포 반응 평가 교육과학기술부 기초연구사업 20110501 20120430 2 치수줄기세포의 상아모세포 분화를

조절하는 새로운 유전자의 기능 연

구 교육과학기술부 기초연구사업 20110901 20120831

3 3차원 세라믹지지체의 in vitro 줄기세포 반응 평가 교육과학기술부 기초연구사업 20120501 20130430 4 기관의 형태와 경계 형성에 관여하

는 신호전달체계 및 발생생물학적

기작구명 한국연구재단 신진교수

연구지원사업 20110501 20120430 5 SMOC1에 의한 사람골수간엽줄기세포의 골모세포분화 조절기전연구 한국연구재단 일반연구자지원사업 20120501 20130430 6 기관의 형태와 경계 형성에 관여하

는 신호전달체계 및 발생생물학적

기작구명 한국연구재단 신진교수

연구지원사업 20120501 20130430 7 중간엽 줄기세포 분화 조절 마이크

로 RNA를 이용한 골다공증 치료기

술 개발 보건복지부 보건의료연구개발사업 20120801 20130731

표지그림설명

아래의 논문들에 게재된 신홍인 교수의 조직 병리학 결과와 김재영 교수의 발생학 연구결 과 부분을 편집하였음.

Ablation of Rassf2 induces bone defects and subsequent haematopoietic anomalies in mice. EMBO J. 2012

Rgs19 regulates mouse palatal fusion by modulating cell proliferation and

apoptosis in the MEE. Mech Dev. 2012

2012.01 Tissue-Specific Expression of Human Calcineurin- Binding Protein 1 in Mouse Synovial Tissue Can

Suppress Inflammatory Arthritis.

Yu DH, Yi JK, Park SJ, Kim MO, Kim HJ, Yu h HS, Bae KB, Ji YR, Lee HS, Lee SG, Choo

YS, Kim JY, Yoon DH, Hyun BH, Ryoo ZY.

Journal of Interferon and Cytokine Research 2012.01 Analysis of microRNA-size, small RNAs in Strept

ococcus mutans by deep sequencing. Lee, H.-J., and Hong, S.-H FEMS Microbiol Lett.

2011.10 Systemic transplantation of human adipose-deriv ed stem cells stimulates bone repair by promoti

ng osteoblast and osteoclast function.

Lee, Kyunghee; Kim, Hyunsoo; Kim, Jin-Ma n; et al.

JOURNAL OF CELLULAR AND MOLECULAR MEDIC

INE 2011.09 New Bone Formation in the Maxillary Sinus Usin

g Peripheral Venous Blood Alone. Moon, Jee-Won; Dong-Seok-Sohn; Jeong- Uk-Heo; et al.

JOURNAL OF ORAL AND MAXILLOFACIAL SURGER

Y 2011.09 Enhanced Guided Bone Regeneration by Asymm

etrically orous PCL/Pluronic F127 Membrane and

Ultrasound Stimulation. Oh SH, Kim TH, Chun SY, Park EK, Lee JH. JOURNAL OF BIOMATERI ALS SCIENCE-POLYMER E

DITION