DOI : 10.3390/ijms21249759 원문
Abstract
There has been an escalation in reports over the last decade examining the efficacy of bone marrow derived mesenchymal stem/stromal cells (BMSC) in bone tissue engineering and regenerative medicine-based applications. The multipotent differentiation potential, myelosupportive capacity, anti-inflammatory and immune-modulatory properties of BMSC underpins their versatile nature as therapeutic agents. This review addresses the current limitations and challenges of exogenous autologous and allogeneic BMSC based regenerative skeletal therapies in combination with bioactive molecules, cellular derivatives, genetic manipulation, biocompatible hydrogels, solid and composite scaffolds. The review highlights the current approaches and recent developments in utilizing endogenous BMSC activation or exogenous BMSC for the repair of long bone and vertebrae fractures due to osteoporosis or trauma. Current advances employing BMSC based therapies for bone regeneration of craniofacial defects is also discussed. Moreover, this review discusses the latest developments utilizing BMSC therapies in the preclinical and clinical settings, including the treatment of bone related diseases such as Osteogenesis Imperfecta.
뼈 조직 공학 및 재생 의학 기반 응용 분야에서 bone marrow derived mesenchymal stem/stromal cells (BMSC)의 효능을 조사하는 보고서가 증가했습니다. BMSC의 다능성 분화 가능성, 골수 지원 능력, 항염증 및 면역 조절 특성은 치료제로서의 다재다능한 특성을 뒷받침합니다. 이 논문은 생리 활성 분자, 세포 유도체, 유전자 조작, 생체 적합성 하이드로겔, 고체 및 복합 스캐폴드와 결합된 외인성 자가 및 동종 BMSC 기반 재생 골격 요법의 현재 한계와 과제를 다룹니다. 이 논문은 골다공증 또는 외상으로 인한 장골 및 척추 골절의 복구를 위해 내인성 BMSC 활성화 또는 외인성 BMSC를 활용하는 현재 접근 방식과 최근 개발을 강조합니다. 두개안면 결손의 뼈 재생을 위해 BMSC 기반 치료법을 사용하는 현재의 발전도 논의됩니다. 또한 골형성 부전증과 같은 뼈 관련 질병의 치료를 포함하여 전임상 및 임상 환경에서 BMSC 요법을 활용하는 최신 개발에 대해 논의합니다.
Summary
골격 재생을 위한 조직 공학의 활용은 복잡하지만, 중간엽 줄기세포(MSC)의 다면적 특성을 이용하여 실현 가능한 접근법임이 입증되었습니다. 지난 10년간 세포 없는 전달 시스템으로서의 신규 하이드로겔 및 생체모방 스캐폴드 개발과 더불어, 중간엽 줄기세포 단독 또는 생체 재료 및 생리 활성 분자와의 병용을 통해 뼈 구조를 재현하는 데 상당한 발전이 있었습니다. 특히 불유합 골절 치료에서 고무적인 임상 결과가 보고되었으나, 조직 및 부위 특이적 골 재생의 한계를 해결하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 이를 위해 다양한 기질 세포 집단의 이질성과 골 합성에 기여하는 인자들을 더 상세히 평가하고, 골 재생 메커니즘을 규명하기 위해 골 미세환경 내 상주 세포의 역할을 심도 있게 연구해야 합니다. 향후에는 혈장 제제와 같은 보조 전략이나 단핵구, 파골세포 전구체, 내피세포 등 다른 세포 구성요소를 조절하는 방식을 포함하고, 스캐폴드 기반 시스템을 통해 저분자 물질이나 유전적으로 변형된 골수 유래 중간엽 줄기세포(BMSC)를 전달하여 보다 정밀하게 골격 조직 재생을 유도하는 방향으로 발전할 것으로 기대됩니다.
*재생의학적 관점에서 이 리뷰 논문은 단순한 세포 이식을 넘어, 세포, 스캐폴드(생체 지지체), 그리고 성장인자라는 세 가지 핵심 요소를 통합하여 체내 조직 재생을 유도하는 현대적 접근법의 중요성을 강조합니다. 이는 단순히 손상된 부위를 대체하는 것을 넘어, 골 미세환경을 정밀하게 조절하여 신체 본연의 치유 능력을 극대화하고 유도하는 '생체 내 조직 공학(in-situ tissue engineering)' 개념과 일치합니다. 특히 혈장 제제나 다른 세포(단핵구, 내피세포 등)의 역할을 함께 고려하고, 유전자 조작 기술을 접목하여 치료 효과를 높이려는 시도는 맞춤형 정밀 재생 치료로 나아가는 중요한 단계입니다.
DOI : 10.3390/ijms21249759 원문
Abstract
There has been an escalation in reports over the last decade examining the efficacy of bone marrow derived mesenchymal stem/stromal cells (BMSC) in bone tissue engineering and regenerative medicine-based applications. The multipotent differentiation potential, myelosupportive capacity, anti-inflammatory and immune-modulatory properties of BMSC underpins their versatile nature as therapeutic agents. This review addresses the current limitations and challenges of exogenous autologous and allogeneic BMSC based regenerative skeletal therapies in combination with bioactive molecules, cellular derivatives, genetic manipulation, biocompatible hydrogels, solid and composite scaffolds. The review highlights the current approaches and recent developments in utilizing endogenous BMSC activation or exogenous BMSC for the repair of long bone and vertebrae fractures due to osteoporosis or trauma. Current advances employing BMSC based therapies for bone regeneration of craniofacial defects is also discussed. Moreover, this review discusses the latest developments utilizing BMSC therapies in the preclinical and clinical settings, including the treatment of bone related diseases such as Osteogenesis Imperfecta.
뼈 조직 공학 및 재생 의학 기반 응용 분야에서 bone marrow derived mesenchymal stem/stromal cells (BMSC)의 효능을 조사하는 보고서가 증가했습니다. BMSC의 다능성 분화 가능성, 골수 지원 능력, 항염증 및 면역 조절 특성은 치료제로서의 다재다능한 특성을 뒷받침합니다. 이 논문은 생리 활성 분자, 세포 유도체, 유전자 조작, 생체 적합성 하이드로겔, 고체 및 복합 스캐폴드와 결합된 외인성 자가 및 동종 BMSC 기반 재생 골격 요법의 현재 한계와 과제를 다룹니다. 이 논문은 골다공증 또는 외상으로 인한 장골 및 척추 골절의 복구를 위해 내인성 BMSC 활성화 또는 외인성 BMSC를 활용하는 현재 접근 방식과 최근 개발을 강조합니다. 두개안면 결손의 뼈 재생을 위해 BMSC 기반 치료법을 사용하는 현재의 발전도 논의됩니다. 또한 골형성 부전증과 같은 뼈 관련 질병의 치료를 포함하여 전임상 및 임상 환경에서 BMSC 요법을 활용하는 최신 개발에 대해 논의합니다.
Summary
골격 재생을 위한 조직 공학의 활용은 복잡하지만, 중간엽 줄기세포(MSC)의 다면적 특성을 이용하여 실현 가능한 접근법임이 입증되었습니다. 지난 10년간 세포 없는 전달 시스템으로서의 신규 하이드로겔 및 생체모방 스캐폴드 개발과 더불어, 중간엽 줄기세포 단독 또는 생체 재료 및 생리 활성 분자와의 병용을 통해 뼈 구조를 재현하는 데 상당한 발전이 있었습니다. 특히 불유합 골절 치료에서 고무적인 임상 결과가 보고되었으나, 조직 및 부위 특이적 골 재생의 한계를 해결하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 이를 위해 다양한 기질 세포 집단의 이질성과 골 합성에 기여하는 인자들을 더 상세히 평가하고, 골 재생 메커니즘을 규명하기 위해 골 미세환경 내 상주 세포의 역할을 심도 있게 연구해야 합니다. 향후에는 혈장 제제와 같은 보조 전략이나 단핵구, 파골세포 전구체, 내피세포 등 다른 세포 구성요소를 조절하는 방식을 포함하고, 스캐폴드 기반 시스템을 통해 저분자 물질이나 유전적으로 변형된 골수 유래 중간엽 줄기세포(BMSC)를 전달하여 보다 정밀하게 골격 조직 재생을 유도하는 방향으로 발전할 것으로 기대됩니다.
*재생의학적 관점에서 이 리뷰 논문은 단순한 세포 이식을 넘어, 세포, 스캐폴드(생체 지지체), 그리고 성장인자라는 세 가지 핵심 요소를 통합하여 체내 조직 재생을 유도하는 현대적 접근법의 중요성을 강조합니다. 이는 단순히 손상된 부위를 대체하는 것을 넘어, 골 미세환경을 정밀하게 조절하여 신체 본연의 치유 능력을 극대화하고 유도하는 '생체 내 조직 공학(in-situ tissue engineering)' 개념과 일치합니다. 특히 혈장 제제나 다른 세포(단핵구, 내피세포 등)의 역할을 함께 고려하고, 유전자 조작 기술을 접목하여 치료 효과를 높이려는 시도는 맞춤형 정밀 재생 치료로 나아가는 중요한 단계입니다.