• Journal of Biosystems Engineering
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• 제39권3호
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• pp.227-234
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• 2014

Purpose: The aim of this research was to develop and evaluate natural hydroxyapatite (HA) ceramics produced from the heat treatment of pig bones. Methods: The properties of natural HA ceramics produced from pig bones were assessed in two parts. Firstly, the raw materials were characterized. A temperature of $1,200^{\circ}C$ was chosen as the calcination temperature. Fine bone powders (BPs) were produced via calcinations and a milling process. Sintered BPs were then characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and a 2-year in vitro degradability test. Secondly, an indirect cytotoxicity test was conducted on human osteoblast-like cells, MG63, treated with the BPs. Results: The average particle size of the BPs was $20{\pm}5{\mu}m$. FE-SEM showed a non-uniform distribution of the particle size. The phase obtained from XRD analysis confirmed the structure of HA. Elemental analysis using XRF detected phosphorus (P) and calcium (Ca) with the Ca/P ratio of 1.6. Functional groups examined by FTIR detected phosphate ($PO{_4}^{3-}$), hydroxyl ($OH^-$), and carbonate ($CO{_3}^{2-}$). The EDX, XRF, and FTIR analysis of BPs indicated the absence of organic compounds, which were completely removed after annealing at $1,200^{\circ}C$. The BPs were mostly stable in a simulated body fluid (SBF) solution for 2 years. An indirect cytotoxicity test on natural HA ceramics showed no threat to the cells. Conclusions: In conclusion, the sintering temperature of $1,200^{\circ}C$ affected the microstructure, phase, and biological characteristics of natural HA ceramics consisting of calcium phosphate. The Ca-P-based natural ceramics are bioactive materials with good biocompatibility; our results indicate that the prepared HA ceramics have great potential for agricultural and biological applications.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.371-377
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• 2014

조직 공학에 있어 인공지지체는 손상된 조직 및 기관의 기능을 재생하기 위한 거푸집으로 제공되며 3 차원 구조물이다. 인공지지체의 재료 중에서 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)과 삼인산칼슘(${\beta}$-tricalcium phosphate, ${\beta}$-TCP)은 생분해성과 생체적합성을 가지고 있다. 본 연구에서는 다축 인공지지체 제작 시스템을 이용하여 3 차원 PCL, blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %), 그리고 ${\beta}$-TCP 인공지지체를 제작하였다. 제작된 인공지지체는 주사전자현미경 분석을 통해 $600{\pm}20{\mu}m$의 공극 크기로 잘 제작되었다. 기계적 특성 평가를 통해 3 차원 PCL, blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %), 그리고 ${\beta}$-TCP 인공지지체의 효과는 분석되었다. 게다가 Saos-2 세포를 이용한 in vitro 연구를 수행하여 세포 증착 및 증식과 같은 세포 거동에 의한 3 차원 인공지지체의 효과를 확인하였다. 요컨대 3D blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %) 인공지지체가 압축 강도와 생체적합성 그리고 골전도성에 있어서 인체의 해면골에 더욱 적합하였다. 따라서 3D 인공지지체의 제작에 있어 PCL과 ${\beta}$-TCP를 혼합하는 것은 효과적인 골 재생을 위해 촉망되는 전략이 될 것이다.

• Preventive Nutrition and Food Science
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• 제8권4호
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• pp.356-364
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• 2003

A methanol extract from seeds of Paeonia lactiflora (Paeoniaceae, peony) was found to possess different antiproliferative activities against four different human cancer cell lines: Hela, MCF-7, HepG2 and HT-29. Furthermore, five different methanol (20, 40, 60, 80 and 100 % MeOH) fractions obtained by fractionation of the methanol extract of the seeds on a Diaion HP-20 column exhibited differential antiproliferative effects against the above four cancer cell lines. Among five fractions, the 60 % MeOH fraction showed relatively lower antiproliferative activity on MCF-7 estrogen-sensitive breast cancer cell than the other cancer cell lines. Systematic separation of 60% the MeOH fraction by silica gel and Sephadex LH-20 columns led to the isolation of four known stilbenes, trans-resveratrol (1), trans-(+)- $\varepsilon$ -viniferin (2), gnetin H (3) and suffruticosol B (4). The four stilbenes (1∼4) exerted differential biphasic effects on cell proliferation of MCF-7 cells in a similar manner as genistein, a soybean isoflavone used as a positive reference, in the concentration range from 1.0 to 200 $\mu$M. Three stilbenes (1 ∼ 3) weakly stimulated the proliferation of MCF -7 cells at doses below 10 JIM. However, strong antiproliferative effects on MCF-7 cell were exerted by extract 1 at a dose of 200 JIM, and by 2 and 3 at doses above 25 $\mu$M. In contrast, 4 inhibited the proliferation of MCF-7 cell at a dose below 25 $\mu$M, but stimulated cell proliferation at concentrations of 50 and 100 $\mu$M. All four stilbenes (1∼4) stimulated the proliferation of ROS 17/2.8 osteoblast-like cells in the range of 10$^{-10}$ ∼10$^{-1}$ $\mu$M. Compound 1 exhibited especially potent proliferative activity, although its activity was weaker than that of genistein. Additionally, three resveratrol oligomers (2∼4) also exhibited concentration-dependently moderate proliferative activity, but less than that of 1. These results suggest that resveratrol, and its dimer and trimers from the seeds of Paeonia lactiflora may act as a phytoestrogen, but in a somewhat different manner from that of genistein.

• Archives of Plastic Surgery
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• 제38권4호
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• pp.438-444
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• 2011

Purpose: Adipose-derived stromal cells (ASCs) are readily harvested from lipoaspirated tissue or subcutaneous adipose tissue fragments. The stromal vascular fraction (SVF) is a heterogeneous set of cell populations that surround and support adipose tissue, which includes the stromal cells, ASCs, that have the ability to differentiate into cells of several lineages and contains cells from the microvasculature. The mechanisms that drive the ASCs into the osteoblast lineage are still not clear, but the process has been more extensively studied in bone marrow stromal cells. The purpose of this study was to investigate the osteogenic capacity of adipose derived SVF cells and evaluate bone formation following implantation of SVF cells into the bone defect of human phalanx. Methods: Case 1 a 43-year-old male was wounded while using a press machine. After first operation, segmental bone defects of the left 3rd and 4th middle phalanx occurred. At first we injected the SVF cells combined with demineralized bone matrix (DBM) to defected 4th middle phalangeal bone lesion. We used P (L/DL)LA [Poly (70L-lactide-co-30DL-lactide) Co Polymer P (L/DL)LA] as a scaffold. Next, we implanted the SVF cells combined with DBM to repair left 3rd middle phalangeal bone defect in sequence. Case 2 was a 25-year-old man with crushing hand injury. Three months after the previous surgery, we implanted the SVF cells combined with DBM to restore right 3rd middle phalangeal bone defect by syringe injection. Radiographic images were taken at follow-up hospital visits and evaluated radiographically by means of computerized analysis of digital images. Results: The phalangeal bone defect was treated with autologous SVF cells isolated and applied in a single operative procedure in combination with DBM. The SVF cells were supported in place with mechanical fixation with a resorbable macroporous sheets acting as a soft tissue barrier. The radiographic appearance of the defect revealed a restoration to average bone density and stable position of pharyngeal bone. Densitometric evaluations for digital X-ray revealed improved bone densities in two cases with pharyngeal bone defects, that is, 65.2% for 4th finger of the case 1, 60.5% for 3rd finger of the case 1 and 60.1% for the case 2. Conclusion: This study demonstrated that adipose derived stromal vascular fraction cells have osteogenic potential in two clinical case studies. Thus, these reports show that cells from the SVF cells have potential in many areas of clinical cell therapy and regenerative medicine, albeit a lot of work is yet to be done.

• 생명과학회지
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• 제20권8호
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• pp.1268-1275
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• 2010

본 연구에서는, 장수상황버섯(Phellinus baumii) 균사체를 이용한 한약재 고체발효 추출물의 암세포 성장억제 효과를 확인하고자 36종의 한약재 및 이들의 고체발효 한약재 추출물을 대상으로, 인간 대장암세포(HCT116) 성장억제능, 정상세포(HEK-293, 3T3-L1 및MC3T3-E1)에 대한 세포독성 및 인간 적혈구 용혈활성을 평가하였다. 선별된 36종의 한약재 추출물은 100 ${\mu}g/ml$ 농도에서, 사인, 천궁, 석곡, 백선피, 시체, 두충, 백과, 신이, 와송, 삼칠, 견우자, 원지 및 괄루인의 13종에서 암세포 성장률이 50% 이하를 나타내었으며, 균사체 추출물은 46.3%의 성장률을 나타내었다. 반면 25종의 발효한약재 추출물은 대부분 암세포 성장억제능의 변화가 미미하였으나, 백선피, 백과, 신이, 황부자, 산약, 현삼 및 괄루인은 암세포 증식억제능이 유의적으로 감소하였으며, 도인, 골쇄보, 구기자 및 패모에서는 암세포 성장억제능이 유의적으로 증가하였다. 특히 골쇄보, 구기자 및 패모 추출물의 대장암세포에 대한 $IC_{50}$는 각각 394, 917 및 149 ${\mu}g/ml$이었으나, 발효 후 각각 28, 85 및 80 ${\mu}g/ml$를 나타내었다. 또한 발효 골쇄보, 구기자 및 패모 추출물은 200 ${\mu}g/ml$ 농도까지 정상세포에서 미미한 세포독성을 나타내었다. 이러한 결과는 장수상황버섯 균사체를 이용한 한약재 고체발효가 새로운 항암 활성물질 개발 및 신규의 생리활성물질 생산에 이용될 수 있음을 제시하고 있다.

• 대한치과교정학회지
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• 제28권2호
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• pp.311-327
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• 1998

본 연구의 목적은 시험관내에서 TGF-${\beta}$가 치주인대세포의 증식에 미치는 영향을 관찰하고, 치주 인대내에 TGF-${\beta}$ 를 투여하여 치주 인대조직에 대한 TGF-${\beta}$의 생물학적 역할을 알아보고자 시험관내에서 배양된 사람의 치주인대세포에 0.1, 1, 5, 10ng/ml농도의 TGF-${\beta}$를 투여하여 1,2,3일간 배양한후 MTT방법으로 세포의 활성을 관찰하였고, 백서의 실험적 이동시 압박측 및 견인측의 치주인대내에 TGF-${\beta}$를 투여하여 치주인대조직의 조직병리학적 관찰을 하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 0.1ng/ml 농도의 TGF-${\beta}$를 치주인대세포에 투여한 경우, 배양 1, 2, 3일째에 대조군과 유의한 차이가 없었다. 2. 1ng, 5ng/ml 농도의 TGF-${\beta}$를 치주인대세포에 투여한 경우, 배 양 1, 2일째에는 대조군과 유의한 차이가 없었으나 3일째에는 유의하게 증가되었다. 3. 10ng/m1 농도의 TGF-${\beta}$를 치주인대세포에 투여한 경우, 배양 1일째에는 대조군과 유의한 차이가 없었으나 2, 3일째에는 유의하게 증가하였다. 4. 실험적 치아이동시, TGF-${\beta}$ 투여군에서 3일째까지는 압박측에서의 초자양변성이 대조군에 비해 적었으나 7일째 이후에는 군 간의 차이가 없었고, 파골세포 출현 및 모세혈관 증식은 7일째까지 대조군보다 많이 관찰되었다. 5. 실험적 치아이동시, TGF-${\beta}$ 투여군에서 3일째부터 14일째까지 견인측의 골모세포 활성 및 신생골 형성이 증가되었던 점이 대조군과 구별되었다.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제36권5호
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• pp.366-374
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• 2010

Introduction: This study evaluated the capability of silk fibroin (SF) and recombinant human bone morphogenetic protein-2 loaded SF (SF-BMP) as a bone defect replacement matrix when grafted in a calvarial bone defect of rats in vivo. Materials and Methods: A total 70 calvarial critical size defects (5.0 mm in diameter) made on 35 adult female Sprague-Dawley rats were used in this study. The defects were transplanted with (1) rhBMP-2 loaded silk fibroin graft (SF-BMP: 0.8+$10\;{\mu}g$), (2) Silk fibroin (SF: $10\;{\mu}g$), and (3) no graft material (Raw). The samples were evaluated with soft x-rays, alkaline phosphatase activity, calcium/phosphate quantification, histological and histomorphometric analysis at postoperative 4 and 8 weeks. Results: The SF-BMP group ($48.86{\pm}14.92%$) had a significantly higher mean percentage bone area than the SF group ($24.96{\pm}11.01%$) at postoperative 4 weeks.(P<0.05) In addition, the SF-BMP group ($40.01{\pm}12.43%$) had a higher % bone area at postoperative 8 weeks than the SF group ($33.26{\pm}5.15%$). The mean ratio of gray scale levels to the host bone showed that the SF-BMP group ($0.67{\pm}0.08$) had a higher mean ratio level than the SF group ($0.61{\pm}0.09$) at postoperative 8 weeks. These differences were not statistically significant.(P=0.168 and P=0.243, respectively) The ratio of the calcium and phosphate contents of the SF-BMP ($0.93{\pm}0.22$) group was lower than that of the SF ($1.90{\pm}1.42$) group at postoperative 4 weeks. However, the SF-BMP group ($0.75{\pm}0.31$) had a higher Ca/$PO_4$ ratio than the SF ($0.68{\pm}0.04$) at postoperative 8 weeks. These differences were not statistically significant.(P=0.126 and P=0.627, respectively) For the bone-specific alkaline phosphatase (ALP) activity, which is recognized as a reliable indicator of the osteoblast function, the SF-BMP ($23.71{\pm}8.60\;U/L$) groups had a significantly higher value than the SF group ($12.65{\pm}6.47\;U/L$) at postoperative 4 weeks.(P<0.05) At postoperative 8 weeks, the SF-BMP ($21.65{\pm}10.02\;U/L$) group had a lower bone-specific ALP activity than the SF group ($16.72{\pm}7.35\;U/L$). This difference was not statistically significant.(P=0.263) For the histological evaluation, the SF-BMP group revealed less inflammation, lower foreign body reactions and higher bone healing than the SF group at postoperative 4 and 8 weeks. The SF group revealed more foreign body reactions at postoperative 4 weeks. However, this immunogenic reaction decreased and the remnant of grafted material was observed at postoperative 8 weeks. For histomorphometric analysis, the SF-BMP group had a significantly longer bone length to total length ratio than those of the SF group at postoperative 4 and 8 weeks.(P<0.05) Conclusion: The rhBMP-2 loaded silk fibroin graft revealed fewer immunoreactions and inflammation as well as more new bone formation than the pure silk fibroin graft. Therefore, silk fibroin may be a candidate scaffold for tissue engineered bone regeneration.

• 생명과학회지
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• 제29권12호
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• pp.1337-1344
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• 2019

골다공증의 진행은 뼈질량 감소와 골절위험 증가를 야기한다. 골다공증은 노인 인구에서 흔하며, 최근 들어 급속한 고령화 사회로 인해 그 환자수도 동반하여 크게 증가하고 있다. 현재 처방되는 골다공증 치료제의 대부분은 파골세포 억제 효과에 기반하여 골흡수를 방지한다. 그러나 이러한 골다공증 치료제는 새로운 뼈형성을 증가시키지는 못하며 수반되는 여러 부작용도 보고되고 있다. 따라서 골다공증의 새로운 제어와 치료법 개발을 위해 성체줄기세포의 골세포 분화유도와 조골세포 활성을 도모하는 재생의학적 접근이 활발히 연구되고 있다. 스타틴(statin) 계열 약물은 혈중 콜레스테롤 강하제로 심혈관 질환에 흔히 처방되는 치료제이다. 흥미롭게도 최근 일련의 연구에서 이러한 스타틴이 조골세포 활성에 긍정적인 영향을 주어 뼈형성을 촉진한다는 보고가 발표되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 스타틴 약물이 인체 골막유래 성체줄기세포의 골세포 분화과정이나 조골세포 활성에 영향이 있는 지를 분석하였다. 현재 임상적으로 처방되는 총 7 종류의 스타틴 약물에 대해, 골막유래 성체줄기세포의 골세포 분화과정에서 조골세포 활성과 관련된 초기와 후기 표지자인 alkaline phosphatase의 활성과 칼슘 침착을 각각 분석하였다. 본 연구에서 일부 스타틴(pitavastatin과 pravastatin)은 약하지만 뼈형성을 증가시키는 효과가 있음을 알 수 있었다. 이러한 연구결과는 스타틴이 골막유래 줄기세포로부터 골세포로의 분화나 조골세포 활성을 조절할 수 있는 물질이 될 수 있으며, 이러한 약물이 골세포분화나 재생의학의 새로운 조절 물질로서 골다공증 치료에 응용될 수 있음을 제시한다.

• 대한치과보철학회지
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• 제53권3호
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• pp.198-206
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• 2015

목적: 다양한 크기의 마이크로그루브가 형성된 티타늄 표면에 열산화 처리를 한 복합 표면의 표면특성을 규명하고, 인간치주인대세포 배양 시 표면에 따른 다양한 세포행동들간 차이와 상관관계를 분석하고자 하였다. 재료 및 방법: Grade II 티타늄 디스크를 시편으로 제작하였다. 포토리소그라피를 이용하여 티타늄 시편의 마이크로그루브 크기를 폭/깊이 $0/0{{\mu}m}$, $15/3.5{{\mu}m}$, $30/10{{\mu}m}$, $60/10{{\mu}m}$로 각각 형성하였다. 평활한 티타늄 표면인 대조군(ST)을 제외한 모든 실험군(ST/TO, Gr15-TO, Gr30-TO, Gr60-TO)에 $700^{\circ}C$에서 3시간동안 열산화 처리하고, 주사현미경 사진을 사용하여 표면특성을 평가하였다. 인간치주인대세포를 배양한 후 BrdU (Bromdeoxyuridine) 실험, 알칼리성 인산가수분해효소 활성 실험, 세포외 칼슘 침착 실험을 통해 세포접착, 세포분화 및 골광화를 평가하였다. 통계분석으로는 일요인분산분석과 피어슨상관관계분석(SPSS version 17.0)을 사용하였다. 결과: 열산화를 동반한 마이크로그루브가 형성된 실험군(Gr15-TO, Gr30-TO, Gr60-TO)들은 평활한 대조군(ST)과 단순 열산화 처리 실험군(ST-TO)에 비하여 BrdU 실험, 알칼리성 인산가수분해효소 활성 실험, 세포 외 칼슘 침착 실험 모두에서 유의하게 증가된 활성도를 나타내었다. 특히, Gr60-TO군은 대조군 및 Gr15-TO, Gr30-TO, Gr60-TO 군 등에 비해 가장 증진된 세포접착 및 골아세포분화/골광화를 나타냈다. 결론: 본 연구의 한계 내에서, 열산화 처리 및 마이크로그루브 복합 티타늄 표면은 골아세포분화에 효과적 방법임이 확인되었다. 본 연구에서 규명 된 적정한 마이크로그루브 크기와 열산화 처리 조건은 마이크로그루브-열산화 복합 표면 티타늄 임플란트 개발의 기초 확립에 기여할 수 있을 것이다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제37권sup2호
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• pp.447-463
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• 2007

치주인대세포는 시험관적 실험에서 광물화 결절형성을 유도할 수 있으므로 광물화 결절형성에 관여하는 유전자들을 특이하게 발현할 것으로 여겨진다. 이에 본 실험은 cDNA microarray를 이용한 동시 유전자분석을 시행하여 치주인대세포의 분화에 의한 광물화 결절형성시 나타나는 유전자의 특징적 발현 양상을 알아보고자 하였다. 교정치료를 목적으로 경북대학교병원에 내원한 환자의 제일소구치를 발치하여 통상적 방법으로 치주인대세포를 분리, 배양하였고, 3세대의 치주인대세포를 사용하여 실험을 시행하였다. 치주인대세포를 100mm 배양접시에 넣고 배양하여 매 2일 마다 배지를 교환해 주고, 10% FBS만을 투여한 대조군으로, ascorbic acid $(50\;{\mu}g/ml)$, ${\beta}-glycerophosphate$ (10 mM) 및 100 nM dexamethasone을 투여한 군을 실험군으로 하였다. 배양된 치주인대세포에 ascorbic acid, ${\beta}-glycerophosphate$, 그리고 dexamethasone을 투여한 실험군에서 21일째 광물화된 결정을 관찰할 수 있었으나 대조군에서는 관찰할 수 없었다. 3063개의 유전자를 분석한 결과 35개 유전자가 대조군에 비해 2배이상 발현이 증가하였고, 38개 유전자는 2배이상 발현이 감소하였다. 형태학적 검사에서 보여준 바와 같이 광물화 형성과정시 관여하는 JGF-2과 IGFBP2와 같은 유전자가 실험군에서 증가하였으며, 세포골격과 세포외기질 형성에 관여하는 proteogycan 1, fibulin-5, keratin 5, ${\beta}-actin$, ${\alpha}-smooth$ muscle actin, capping protein 등도 발현이 실험군에서 증가하였다. 한편 periostin and S100 calcium-binding protein A4는 대조군에서 오히려 높게 나타나므로 이는 배양된 치주인대세포가 그 자체의 표현형을 유지하고 있음을 보여 주고 있다. 그 외 apoptosis를 유발시키는데 관여하는 Dkk-1와 Nip3는 실험군에서 높게 발현되었고, apoptosis를 억제시키는데 관여하는 Btf와 TAX1BP1는 오히려 낮게 발현됨을 알 수 있으므로 이는 실험군에서 치주인대세포가 골아세포로의 분화되었음을 나타낸다.