김영균  교수의 지상강좌
자가치아골이식재 골유도성 치유기전

치아의 상아질과 백악질에는 type I 콜라겐과 골형성유도단백질(BMP)을 포함한 다수의 골성장 요소들이 포함되어 있다.

저자 등의 연구진이 개발한 자가치아골이식재는 특수 공법을 통해 불순물들을 분리한 후 비탈회 혹은 탈회 방법으로 이식재를 제조하였기 때문에 유기질 성분들이 거의 보존되어 있다.

따라서 이들이 자가골 이식에 버금가는 골치유 효과를 발휘하게 된다. Bessho 등은 4 mol/L guanidine HCl 을 가진 인간의 상아질 기질(Dentin matrix)을 추출하여 liquid chromatography 로 정제하였다. SDS-PAGE and IEF에서 purified BMP는 균질(homogenous)하며 muscle pouches in Wistar rats에 이식하면 3주 이내에 신생골 형성을 유도함을 발견하였다. Dentin-matrix-derived BMP는 bone-matrix-derived BMP와 동일하지는 않지만 매우 비슷하다고 볼 수 있다. 즉 2가지 유형의 BMP 모두 생체 내에서 동일한 작용을 발휘한다. BMP가 단독으로 사용될 경우엔 적절한 골유도 기능을 발휘하기 위해 많은 양이 필요하다고 하였다.

따라서 적절한 운반체(carrier)가 필요하다. 자가치아골이식재는 상아질 내 포함되어 있는 BMP와 골성장요소(bone growth factor)들을 그대로 이용할 수 있기 때문에 특별한 운반체 없이도 우수한 골유도 기능을 발휘할 수 있다.

Schmidt-Schultz 등은 치아와 골조직으로부터 추출된 extracellular matrix proteins을 2-D electrophoresis 방법으로 분리하였으며 silver staining을 통해 200개 이상의 상이한 protein spots을 찾아내었다. 치밀골과 치아의 matrix protein 유형은 매우 다르고 protein spots의 16%만이 치밀골과 치아 상아질 모두에서 발견되었다고 보고하였다.

한편 치아 외표면의 단단한 경조직(apatite)이 내부의 유기질을 장기간 보존할 수 있기 때문에 치아들은 발치되어 장기간 방치되어도 상당량의 유기성분이 내재해 있을 가능성이 있다. Extracellular matrix(ECM) proteins은 정상적 및 병적인 골격의 성장과 개조를 조절하는 중요한 역할을 수행한다. 국내학자 정필훈 교수는 2002년, 2004년에 치아에서 단백질을 추출해 내는 기술을 특허 등록한 바 있으며 이는 치아에 골형성단백질이 포함되어 있다는 증거를 제시하였다는 점에서 큰 의미가 있다.

이효정은 인간의 치아들을 이용하여 제조한 골이식재에서 MG-63 세포라인의 증식 및 분화에 관한 연구를 시행하였다.

연구 결과 부분탈회된 상아질기질에 MG-63 세포의 부착 및 증식은 골형성을 유도하는 간접적인 증거로 밝혀졌다(Fig. 1).

최근 필자 등의 연구진은 치아골이식재의 골유도 능력을 검증하기 위해 총 46개의 시편을 대상으로 Bradford assay, SDS-PAGE, and western blotting을 시행하였고 Nude mouse의 등쪽 근육조직에 치아골이식재 시편을 이식한 후 조직학적 검사를 시행하였다. Bradford assay 에서 noncollagenous proteins의 존재가 확인되었다. 조직학적 검사에서는 2주 후 치아골이식재 주변에 osteogenic lining cells과 새로 형성된 osteoid가 관찰되었다. 5주 이후부터 주변에 연골이 형성되는 소견이 관찰되었다.

선학들의 연구와 필자의 전임상 연구를 통해 자가치아골이식재는 골유도능력을 가진 생체적합성이 우수한 재료임이 입증되었다.

참고문헌
1) Bessho K, Tagawa T, Murata M. Purification of rabbit bone morphogenetic protein derived from bone, dentin, and wound tissue after tooth extraction. J Oral Maxillofac Surg 1990;48(2):162-169.
2) Chung PH. Method for extracting tooth protein from extracted tooth. Korea Intellectual Property Rights Information Service. Patent. Application No. 10-2002-0008789.
3) Chung PH. Tooth protein extracted from extracted tooth and method for using the same. Korea Intellectual Property Rights Information Service. Patent. Application No. 10-2004-0 051812.
4) Lee HJ. Quantitative analysis of proliferation and differentiation of MG-63 cell line on the bone grafting material using human tooth. PhD thesis. School of Dentistry, Seoul National University; 2011.
5) Schmidt-Schultz TH, Schultz M. Intact growth factors are conserved in the extracellular matrix of ancient human bone and teeth: a storehouse for the study of human evolution in health and disease. Biol Chem 2005;386(8):767-776.

김영균 
·분당서울대학교병원 구강악안면외과 과장·부교수