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Title Page 2

Contents 5

ABSTRACT 9

Ⅰ. INTRODUCTION 11

Ⅱ. MATERIALS AND METHODS 17

2.1. Cells and cell culture 17

2.2. Fabrication of the highly dense 3D cell sheets 18

2.3. Live/dead assay 19

2.4. Real-time qRT-PCR 20

2.5. Immunostaining 22

2.6. ELISA 23

Ⅲ. RESULTS 24

3.1. Preparation of a culture system to fabricate highly dense 3D cell sheets 24

3.2. Comparison of cell responses in each culture condition 25

3.3. Vessel formation of the HUVEC-mixed highly dense 3D cell sheets 26

3.4. Osteogenic differentiation of the highly dense 3D cell sheets 28

Ⅳ. DISCUSSION 41

Ⅴ. REFERENCES 44

Ⅵ. ABSTRACT IN KOREAN 47

List of Tables 7

Table 1. qPCR primer sequences for the mRNA expressions analysis 21

List of Figures 8

Figure 1. Schematic diagram of a microfluidic based culture system to regenerate the vascularized bone tissue 16

Figure 2. A process to prepare a culture system to fabricate highly dense 3D cell sheets 30

Figure 3. Comparison of cell responses in each culture condition 32

Figure 4. Vessel formation of HUVEC-mixed highly dense 3D cell sheets in each culture condition 36

Figure 5. Comparison of osteogenic differentiation potential in each culture condition 40

초록보기

 골 재생 과정에 있어, 재구성중인 조직을 구성하는 세포를 계속 생존시키는 것은 중요하다. 그러나 생존과 골 분화에 필수적인 요소들을 전달할 혈관이 성숙되기까지의 과정은 더디다. 따라서 혈관화된 골 조직을 이식한다면 결손 부위의 혈관 성숙, 세포의 증식, 그리고 골분화에 걸리는 시간을 단축하여 골 재생을 촉진할 수 있을 것이다. 이식된 조직은 골 결손부위가 재구성되는 동안 자체 혈관을 통해 숙주 조직으로부터 영양분과 산소를 공급받으면서 지속적으로 생존할 수 있다. 본 학위논문에서는 3차원 혈관화 골 조직을 제작하고 배양하기 위한 체외 배양 시스템을 디자인했으며, 혈관화를 촉진하기 위해 고밀도 조건에서 혈관 내피세포와 지방유래 중간엽 줄기세포 스페로이드를 공배양하였다. 유체배양 시스템은 과도한 저산소증으로 인해 발생하는 세포사멸을 줄였으며, 골형성 유도 배양액의 혈관신생 억제 효과를 완화했다. 결과적으로 본 배양 시스템에서 혈관 형성과 골 분화를 함께 유도할 수 있었으며, 본 시스템은 완전히 혈관화된 골 조직을 제작할 수 있을 뿐만 아니라 자가 치유가 불가능한 골 결손의 치료법을 발전시킬 수 있을 것으로 기대된다.

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