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인체에 안전하면서도 접착력과 코팅력이 뛰어난 홍합접착단백질을 이용해 손상된 뼈 조직을 효과적으로 재생하는 ‘기능성 3차원 지지체’가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
이번 연구는 포항공과대 차형준ㆍ조동우 교수 및 가톨릭대 의과대학 이종원 교수 연구팀이 주도했으며, 생체소재 분야 권위 학술지 ‘Acta Biomaterialia’ 온라인판에 게재됐다.
연구팀은 손상된 뼈 조직을 재생하고자 3차원 지지체에 줄기세포를 표면에 부착했다.
이때 지지체 표면에 줄기세포의 견고한 접착을 위해 홍합접착단백질이 사용됐고, 줄기세포가 뼈로 잘 분화 되도록 기능성 펩타이드를 첨가했다.
이를 동물실험(쥐 실험)에 적용한 결과, 뼈 재생 효과가 기존보다 4배 이상 향상되는 효과를 보였다.
지지체는 이식된 세포가 조직에 효과적으로 자리 잡을 수 있도록 도와줄 뿐만 아니라 세포가 효율적으로 조직을 재생할 수 있도록 유도하는 중요한 역할을 담당한다. 지지체는 대표적으로 손상된 연골, 피부, 혈관과 같은 조직 치료를 위해 광범위하게 활용되고 있다.
특히 3차원 지지체는 조직재생에 적합한 구조적 이점 때문에 최근 각광을 받고 있지만 고분자(polymer)로 이뤄진 지지체 표면에 특정 기능을 부여하는 것이 쉽지 않아 전 세계 연구자들은 보다 효율적인 방법 개발을 시도해 왔다.
이에 따라 차 교수팀은 지난 2010년 개발한 세포접착제를 기반으로 뼈 세포를 활성화시키는 펩타이드가 표면에 효율적으로 노출되도록 유도, 효과적으로 뼈 조직을 재생하는 3차원 지지체를 구현하기에 이르렀다.
특히 이번에 개발된 3차원 지지체는 사람의 지방으로부터 추출한 줄기세포(stem cell)가 잘 붙고 성장하며 뼈 조직으로 분화되도록 도와준다는 사실을 확인했다.
더욱이 파손된 쥐의 두개골에 3차원 지지체를 이식하자 아무 것도 이식하지 않은 것에 비해 4배 이상 높은 뼈 재생효과가 있지만 어떠한 부작용도 없음을 관찰했다.
차형준 교수는 “이번 연구는 연구팀이 자체 개발한 재조합 홍합접착단백질이 조직공학용 생체소재로서 실제 활용될 수 있음을 동물실험을 통해 확인한 첫 번째 사례”라면서 “향후 다양한 인체 조직재생을 위한 기능성 지지체 코팅소재로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 의의를 밝혔다. |
