뼈‧연골 재생을 동시에…신개념 조직 재생 기술 개발

이재혁 기자 / 기사승인 : 2021-11-30 18:32:03
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줄기세포구상체 자가조립 통한 골‧연골 조직 재생 기술
▲ 골, 연골 분화유도인자가 고정화된 나노섬유와 줄기세포 자가조립을 통한 골, 연골 세포구상체 제작 (그림=한국연구재단 제공)

 

[메디컬투데이=이재혁 기자] 단단한 뼈와 유연한 연골, 언뜻 보기에도 서로 다른 이 둘을 동시에 재생시킬 수 있다는 연구결과가 나왔다.

한국연구재단은 신흥수 교수(한양대학교) 연구팀이 골과 연골로 자발적으로 분화될 수 있는 인공조직을 만들고 이를 실제 조직과 유사한 수준으로 재생시킬 수 있음을 보였다고 30일 밝혔다.

줄기세포들이 응집된 지름 수백 밀리미터 크기 구형 구조체들의 자가조립을 통해 이중층의 인공조직을 유도해 낸 것이다.

아직 미분화된 줄기세포의 증식이나 분화를 조절해 손상조직에 이식할 세포를 얻기 위한 연구는 활발하다.

그러나 복잡한 골-연골의 미세환경을 공학적으로 구현, 실제 생체 내에서 골과 연골조직으로 동시에 재생되도록 하는 한편 이식된 세포들이 오래 살아남도록 하는 것은 여전히 과제로 남아있다.

연구팀은 줄기세포들이 구형으로 응집된 구조체 내부에 골과 연골 분화인자를 전달, 분화효율을 2배 이상 높여 외부인자 없이 자발적으로 골과 연골로 분화될 수 있도록 했다.

이를 통해 실제 골‧연골 조직과 유사한 이중층 구조로 구현하는 데 성공했다. 또한 21일에 걸친 장기배양에도 줄기세포 구조체는 본래 골, 연골세포 성질을 특이적으로 유지했다.

나아가 이렇게 만들어진 구조체를 활차구 골-연골 조직이 없는 토끼모델에 이식한 결과, 골 재생이 대조군 대비 2배 이상으로 나타나는 한편 국제연골재생평가기준의 2.5배에 달하는 성숙한 연골이 형성됐다.

신흥수 교수는 “줄기세포 구상체의 분화를 특이적으로 제어하고 자가조립을 통해 실제 골-연골 조직과 유사한 구조체를 구현한 것”이라며 “손상 부위 이식 연구는 물론 약물 유효성 및 독성평가에 쓰일 수 있는 오가노이드 개발에도 실마리가 될 것”이라고 설명했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 이공분야기초연구사업, 원천기술개발사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 21일 게재됐다.

 

메디컬투데이 이재혁 기자(dlwogur93@mdtoday.co.kr)

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