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국내 대학병원과 기계공학 공동 교수연구팀이 3D 프린팅을 이용, 죽은 심장세포를 효과적으로 재생시키는 새로운 줄기세포 치료기술을 개발하는데 성공했다.
가톨릭대학교 서울성모병원 순환기내과 박훈준 교수와 포스텍 기계공학과 조동우 교수 연구팀은 허혈성 심장질환 환자의 회복을 위한 혈관화된 심근패치를 세계 최초로 개발했다.
심근패치 개발에는 심장에서 유래한 세포외기질 바이오잉크가 이용됐다. 심장줄기세포와 중간엽 줄기세포를 3D 세포프린팅으로 이중 배열하고 내부에 혈관내피성장인자를 봉입해 세포 간 상호작용을 극대화시킨 융합 플랫폼이다.
개발된 패치는 괴사된 심근조직의 혈관 생성을 돕는다. 이식 후 단시간 내 주변 혈관 구조와 연결돼 전달하는 줄기세포의 생존율과 분화도를 향상시키는 장점이 있다.
심근경색 동물모델을 이용한 전임상 실험에서 심외막에 이식한 패치가 경색부위 섬유화를 감소시켰다. 또 모세혈관 증가 및 재형성 방지 등을 통해 심장기능이 현저히 향상된 사실이 확인됐다.
또 심근패치로부터 심장줄기세포가 경색부위로 이동해 신생혈관을 생성하고 일부는 심근세포로 분화하는 사실이 검증됐다.
3D 세포 프린팅 기술은 다양한 세포를 최적의 위치에 원하는 형상으로 배열할 수 있다.
심장유래 세포외기질 바이오잉크는 조직의 미세환경을 구현해 줄기세포 증식, 분화 및 기능 향상에 도움이 되기 때문에 혈관화된 심근패치 개발을 위한 핵심 기술이라고 할 수 있다.
박훈준 교수는“이번 연구 클러스터 활동으로 임상적용 가능한 줄기세포주를 확립하고 3D 세포프린팅 기술 등 조직공학기술을 접목해 차세대 줄기세포 치료제 플랫폼을 개발하고자 한다”고 밝혔다.
그는 “전임상 및 임상시험을 통해 안전성과 유효성을 철저하게 검증, 난치성 중증 허혈성 심장질환자 삶의 질 향상 및 생명 연장을 도모하고 미충족 의료수요를 해결해 나갈 것”이라고 강조했다.
한편 이번 연구는 생체재료학회의 저명한 국제학술지 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials)’ 최근호에 게재됐다.
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