목적: 치수 기질 줄기세포(dental mesenchymal stem cells, MSCs)의 조건배지(conditioned medium, CM)에서 분비되는 분비 인자(secretome)는 항염증, 항세포사멸 및 조직 재생 가능성을 보여 왔다. 무세포 제제인 이 생성물은 다양한 생화학적 제제로 세포를 전처치(preconditioning)함으로써 secretome 및 CM의 조성/프로파일을 변화시켜 한층 더 개발될 수 있다. CM 생산에 유리한 후보 중, 항당뇨제인 메트포르민은 치아 경조직 및 치주 재생을 위한 잠재적 제제로 현재 고려되고 있다. 본 연구에서는 메트포르민 전처치 배지(metformin-preconditioned media)에서 배양한 치주인대 줄기세포(periodontal ligament stem cells, PDLSCs)의 CM(Met-CM) 조성을 정상 PDLSC-CM과 비교하여 평가하고, Met-CM이 염증이 유발된 PDLSCs의 기능을 회복할 수 있는 능력을 평가하고자 하였다. 방법: 염증을 유도한 후, Met-CM 또는 정상 PDLSC-CM의 존재 하에 조골/백악질 분화능을 알칼리성 인산분해효소(alkaline phosphatase) 활성, 세포내 칼슘 수준, 그리고 RUNX2, OCN, OSX, CEMP-1을 포함하는 조골 및 백악질 관련 인자의 mRNA 발현을 평가하여 분석하였다. 이어서 RNA sequencing을 수행하여 처리된 세포에서 전사체(transcriptome) 변화가 있는지 확인하였다. 결과: 대조군 대비 Met-CM 처리군에서 RUNX2, OCN, OSX 및 CEMP-1의 mRNA 발현 수준이 증가하였으며, 또한 Met-CM 단독 처리는 대조군에 비해 PDLSC의 분화 활성(differentiation activity)을 현저히 강화하였다. 더 나아가 LPS로 처리한 PDLSCs의 조골/백악질 분화는 Met-CM에서 배양함으로써 회복되었다. 전사체 분석 결과, 대조군 대비 Met-CM 군에서 511개, LPS 처리군 대 LPS+Met-CM 처리군에서 3591개의 차등 발현 유전자(differentially expressed genes)가 확인되었다. 생물학적 과정(biological processes) 풍부성 분석에서는 대조군 대 Met-CM 비교에서 DNA 주형 전사(dNA-templated transcription)의 양성 조절 및 골격계 형태형성(skeletal system morphogenesis)의 양성 조절이 포함되었고, LPS 대 LPS+Met-CM 비교에서는 RNA polymerase II 프로모터로부터의 전사에 대한 양성 조절 및 세포사멸(apoptotic process)에 대한 음성 조절이 포함되었다. 분자 기능(molecular function) 분석은 각 비교에서 DEGs로부터 단백질 결합(protein-binding) 관련 용어의 풍부함이 확인되었음을 보여주었다. 결론: 메트포르민 전처치는 LPS로 유도된 염증성 PDLSCs에서 PDLSC-CM의 회복 효과를 향상시켰다. 이러한 결과는 메트포르민 전처치가 PDLSC secretome을 위한 실용적인 제형을 대표할 수 있으며, 향후 무세포성 치주 재생 전략의 개발에 기여할 수 있음을 시사한다.

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