Development of angiogenic growth factor protein and gene delivery vehicle for therapeutic angiogenesis

Abstract

하지허혈 치료에 있어서 혈관형성 성장인자의 약물전달, 사이토카인처리, 줄기세포이식 등 각각의 단독치료보다 복합 치료술에 의한 하지허혈의 치료효과가 우수할 것이라는 가정하에 동물모델에서 허혈성 질환 치료에 관한여 연구하였다. 하지허혈을 유도한 마우스 중에서 아무런 치료를 해주지 않은 것과, 매일 혈관형성 성장인자를 투여한 것, 혈관형성 성장인자를 지속적으로 전달 해 준것, 사이토카인을 투여한것, 골수줄기세포를 배지를 이용해 이식한것, 피브린겔을 이용하여 골수줄기세포를 이식한 것을 각각 단독으로 또는 복합적으로 마우스 족부허혈 치료술로 사용하였다. 혈관형성 성장인자의 지속적인 전달은 매일 혈관형성 성장인자를 투여한것보다 치료효과가 더욱 뛰어났다, 장시간의 혈관형성 성장인자 전달은 단시간의 혈관형성 성장인자 전달과 비교하여 혈관밀도가 더욱 증가 하였다. 피브린겔를 이용한 골수줄기세포 이식은 배지를 이용하여 이식한 것보다 혈관밀도를 증가 시켰다. 혈관형성 성장인자의 지속적인 방출과 피브린겔을 이용하여 골수줄기세포 이식 또는 사이토카인 처리의 복합치료법은 혈관밀도를 각각 사용한것과 비교해서 현저한 증가를 보였다. 하지허혈 치료 효과는 혈관형성 성장인자의 지속적인 전달과 피브린겔을 이용한 골수줄기세포 이식의 복합치료법에서 가장 뛰어난 결과를 보였다. 허혈치료에 있어서 지속적인 혈관형성 성장인자 전달 방법과 매트릭스를 이용한 세포 이식은 혈관형성 성장인자와 골수줄기세포 이식 치료에 있어서 신혈관 형성을 더욱 증가시킬 수 있다.; Combined angiogenic therapies may be superior to single angiogenic therapy for treatment of hindlimb ischemia. Therefore, we first investigated whether the angiogenic efficacy of basic fibroblast growth factor (bFGF) administration and bone marrow mononuclear cell (BMMNC) transplantation can be enhanced by sustained delivery of bFGF and BMMNC transplantation using a matrix, respectively, in mouse ischemic limbs. Next, we investigated whether the angiogenic efficacy of long-term delivery of bFGF is superior to short-term delivery of bFGF. Finally, we investigated whether the angiogenic efficacy of combination of two angiogenic strategies is superior to either strategy alone. One day after surgical induction of hindlimb ischemia, mice were randomized to receive either no treatment, daily injection of bFGF, sustained delivery of bFGF, granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) injection, BMMNC transplantation using culture medium, BMMNC transplantation using fibrin matrix, or combination of any two of these strategies. The sustained delivery of bFGF significantly increased the microvessel density, compared with daily injection of bFGF, and the long-term delivery of bFGF further increased the capillary density and BrdU-positive capillary density, as compared to short-term delivery. BMMNC transplantation using fibrin matrix significantly increased the microvessel density, compared with BMMNC transplantation using culture medium. Importantly, combination of bFGF sustained release with BMMNC transplantation using fibrin matrix or EPC mobilization by G-CSF further increased the densities of microvessels and arterioles, compared to either strategy alone. The densities of capillaries and arterioles were the highest in combination of bFGF sustained delivery and BMMNC transplantation using fibrin matrix. The sustained delivery methods of protein and cell transplantation using matrix potentiate the angiogenic efficacy of bFGF and BMMNC transplantation, respectively, for limb ischemia.