Development of Artificial Vessels with Autologous Bone Marrow Cells and Polymers

Abstract

배 경 : 혈관질환의 수술에 사용되는 인공 도관의 막힘과 문합부위의 좁아짐 등을 개선하기 위한 방법으로 조직공학적인 방법과 자가 세포를 이용한 인공혈관의 제작이 대안으로 대두되고 있다. 저자들은, 생흡수성이 있는 고분자 폴리머 지지체와 자가 골수세포를 이용한 인공혈관으로 생체실험을 시행하였다.

방 법 : 생분해성 고분자 재료인 poly (lactide-co-?-caprolactone) (PLCL)과 poly (glycolic acid) (PGA) fiber로 혈관용 지지체를 제작한 후, 피실험 동물의 골수를 채취하여 혈관 내피세포와 평활근 세포로 분열시켜 배양한 후 혈관 지지체위에 이식하였다. 만들어진 인공 혈관을 잡견의 복부대동맥에 이식한 후 3주 후에 혈관 조영술을 시행하고, 안락사 후에 혈관을 제거하여 조직학적 검사를 시행하였다.

결 과 : 6마리의 잡견 중 2마리에서 수술 후 10일에 혈관 지지체의 균열에 의한 대량 출혈로 사망하였다. 나머지 4마리의 잡견은 수술 후 3주까지 생존하였으며, 혈관 조영술상 혈관의 막힘이나 좁아짐은 발견되지 않았다. 인공 혈관의 내면은 작은 혈전들이 붙어 있었으며, 조직학 검사에서 정상 혈관과 유사한 3층의 구조를 나타내었다. 또한 면역화학 검사에서 혈관 내피세포와 혈관 평활근 세포가 재생된 것을 확인하였다.

결 론 : 고분자 폴리머와 자가 골수세포를 이용한 인공혈관은 생체 내에서 정상혈관과 유사한 모양으로 재생이 가능함을 보여주었다. 그러나, 동맥압력에 견디기 위해 혈관 지지체의 물성에 대한 개량과 충분한 양의 혈관 세포를 얻기 위한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.

Background : To treat anastomosis site stenosis and occlusion of the artificial vessels used in vascular surgery, tissue-engineered artificial vessels using autologous cells have been constructed. We developed artificial vessels using a polymer scaffold and autologous bone marrow cells and performed an in vivo evaluation.

Materials & Methods : We manufactured a vascular scaffold using biodegradable PLCL (poly lactide-co-?-caprolactone) and PGA (poly glycolic acid) fibers. Then we seeded autologous bone marrow cells onto the scaffold. After implantation of the artificial vessel into the abdominal aorta, we performed an angiography 3 weeks after surgery. After the dogs were euthanized we retrieved the artificial vessels and performed histological analysis.

Results : Among the six dogs, 2 dogs died of massive bleeding due to a crack in the vascular scaffold 10 days after the operation. The remaining four dogs lived for 3 weeks after the operation. In these dogs, the angiography revealed no stenosis or occlusion at 3 weeks after the operation. Gross examination revealed small thrombi on the inner surface of the vessels and the histological analysis showed three layers of vessel structure similar to the native vessel. Immunohistochemical analysis demonstrated regeneration of the endothelial and smooth muscle cell layers.

Conclusion : A tissue engineered vascular graft was manufactured using a polymer scaffold and autologous bone marrow cells that had a structure similar to that of the native artery. Further research is needed to determine how to accommodate the aortic pressure.