[发明专利]使用水凝胶诱导干细胞三维成骨分化的方法

说明书

本发明涉及诱导间充质干细胞成骨分化的方法，更具体地，涉及使用多孔膜和可生物降解的合成生物凝胶培养细胞的短时间成骨分化方法，其中细胞不接触细胞培养容器。与常规的成骨分化方法相比，本发明可以显著缩短成骨分化的诱导期，并且具有细胞在分化后也容易分离的效果。

技术领域

本发明涉及在间充质干细胞的成骨分化诱导中在短时间内在合成生物凝胶上的成骨分化方法。

背景技术

由于组织工程和再生医学的最新发展，能够以与常规方法不同的方式开发能够治疗受损组织和器官的方法，并且通过间充质干细胞的细胞治疗受到最大的关注。干细胞是指可以在未分化状态下无限增殖以及在特定环境和条件下分化以具有特定功能和形状的细胞。干细胞的实例是：源自人胚胎的胚胎干细胞；和成体干细胞，例如不断产生血细胞的骨髓细胞。胚胎干细胞可以分化成构成人体的所有细胞和组织，但是出于伦理原因，其使用受到限制。另一方面，成体干细胞从脐带血或完全生长的成年人的骨髓和血液中提取，使得在体内移植后能够分化成特定组织和器官，并且具有分化的灵活性以转分化成不同于原始细胞特征的其他组织的细胞。成人细胞广泛用于组织工程而没有伦理限制。近年来，通过生长干细胞，然后将干细胞分化为特定细胞，在医疗领域中正在进行各种尝试和早期临床试验，以用于患者的组织或器官的再生和置换。间充质干细胞是发育后存在于身体各种器官或血液中的一种类型的成体干细胞，并且是易于维持且没有伦理问题的细胞来源。目前间充质干细胞是再生医学领域中最显著的干细胞，但是缺点在于与胚胎干细胞相比，间充质干细胞在体外传代培养和分化潜能方面具有限制。

对人和动物的研究已经证实，来自成体干细胞的骨髓来源的干细胞分化成成骨细胞(Friedenstein A.J.et al.,Transplantation.,6:230-247,1968)，并且最近的研究已经进行了用于培养从骨髓分离的干细胞以将干细胞分化为成骨细胞的方法，并且使用该方法的临床应用的可能性增加(Ohgushi H.et al.,J.Biomed Mater Res.,48:913-927,1999)。最近，主要研究了从间充质干细胞分化成骨细胞的方法。

另一方面，用于在二维孔板中培养和分化细胞的方法目前最广泛地用于干细胞的分化。然而，最近的论文报道，与三维细胞培养相比，二维(单层)细胞培养降低细胞功能并显着改变形态(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,100:1943-1948,2003；Cell,111:923-925,2002；Cancer Cell 2:205-216,2002)。以如上所述不利地影响细胞状态的方式进行的细胞培养和分化导致分化困难并且需要很长时间。为了克服这种细胞培养的缺点，韩国专利第10-0733914号公开了一种三维微细胞培养系统，其特征在于细胞存在于三维凝胶中，但是在干细胞的培养或分化后，凝胶需要溶解以分离存在于凝胶中的细胞，引起严重的细胞损伤。

发明内容

技术问题

在常规二维细胞培养容器中的成骨分化诱导具有缺点，即只有一部分干细胞与培养基接触，因此，分化所需的营养物、诱导成分和空气的流入不容易，从而使分化更加困难并导致分化周期更长，例如三至五周。在凝胶内培养细胞的常规三维培养方法具有不能分离细胞的缺点。因此，需要开发一种三维细胞培养系统，以促进干细胞成骨分化后的分化细胞的分化和使用。

技术方案

因此，为了增加细胞与培养基的接触表面积以促进成骨分化，同时容易地分离细胞，本发明的一个方面提供一种方法，其中细胞以非接触的方式存在于细胞培养容器内部，并且在所有方向上与培养基接触以促进成骨分化，从而缩短成骨分化的时间。

有益效果