뼈 조직 재생을 위한 1차 성장 인자인 재조합 인간 뼈 형태 형성 단백질-2(recombinant human bone morphogenetic protein-2, rhBMP-2)와 파골세포 전구체 세포를 억제하여 뼈 흡수를 감소시키는 alendronate (ALN)를 조합하여 농도에 따른 전조골세포에서 조골세포로의 분화 정도를 비교하고자 하였다. 전조골세포주인MC3T3-E1 세포를 3, 7 또는 10일 동안 분화시키면서 rhBMP-2는 50, 75, 100 ng/mL의 농도로, ALN는 1과 5 μmol/L의 농도로 처리하여 Cell Counting Kit-8 분석 및 alkaline phosphatase activity(ALP)를 확인하였다. rhBMP-2와 ALN의 조합에서 적용한 농도에서는 세포독성을 나타내지 않았다. 100 ng/mL의 rhBMP-2 처리 후 5 μmol/L 또는 1 μmol/L 의 ALN 처리군에서 대조군에 비해 전조골세포에서 조골세포로의 분화 정도를 나타내는 ALP 활성이 유의하게 증가하였으나, rhBMP-2 처리군에 비해 감소하였다. 75 ng/mL의 rhBMP-2 처리 후 1 μmol/L의ALN 처리군에서 ALP의 활성은 대조군에 비해 유의하게 증가하였고, rhBMP-2 처리군에 비해 증가하였다. 50 ng/mL 의 rhBMP-2 처리 후 1 μmol/L의 ALN 처리군에서 ALP의 활성은 대조군에 비해 유의하게 증가하였으나, 50 ng/mL 의 rhBMP-2 처리군에 비해 감소하였다. 이 결과는 rhBMP-2 처리 후 ALN(rhBMP-2/ALN) 처리군 또는 ALN 처리후 rhBMP-2(ALN/rhBMP-2) 처리군에서 rhBMP-2가 주요 인자임에도 불구하고 단지 약물의 농도에 의존하기보다약물의 특정 농도와 rhBMP-2/ALN 또는 ALN/rhBMP-2 조합의 상호작용에 의해 약물의 효능이 최대화될 수 있다는것을 의미한다.
This study investigated the effect of incorporating recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2, bone tissue regeneration growth factor) plus alendronate (ALN), which reduces bone resorption by inhibiting osteoclast precursor cells, on MC3T3-E1 cells (a preosteoblast cell line). MC3T3-E1 cells were cultured with 50, 75, or 100 ng/mL of rhBMP-2 or 1-5 μmol/L of ALN for three, seven, or ten days. Cell Counting Kit-8 assays were performed, and alkaline phosphatase (ALP) activities were measured. No evidence of cytotoxicity was observed when cells were treated with rhBMP-2 or ALN, regardless of the concentrations used. ALP activity was significantly increased when cells were treated with 100 ng/mL of rhBMP-2, and then 5 or 1 μmol/L of ALN versus non-treated controls, but these activities were lower than in cells treated with 100 ng/mL of rhBMP-2. ALP activity was significantly increased in cells treated with 75 ng/mL of rhBMP-2 followed by 1 μmol/L of ALN than in non-treated controls. ALP activity was lower after treating cells with 50 ng/mL of rhBMP-2 followed by 1 μmol/L of ALN than in 50 ng/mL rhBMP-2 treated cells but higher after treating cells with 1 μ mol/L of ALN followed by 50 ng/mL of rhBMP-2. Although rhBMP-2 is the main osteogenic differentiation factor, these findings suggest that the specific concentrations used and orders of treatment (e.g., ALN followed by rhBMP-2 or rhBMP-2 followed by ALN) markedly influence the rate of osteogenic differentiation.