성균관대, 형상 기억 있는 ‘콜라겐 구조체’로 디스크 효능 검증

[캠퍼스人+스토리]
성균관대 의학과 김근형교수 연구팀
관련 연구결과 각각 국제학술지 게재

성균관대 의학과 김근형 교수 연구팀/제공=성균관대

성균관대 의학과 김근형 교수 연구팀이 디스크 및 근육 재생용 바이오프린팅 시스템 개발해 형상 기억능력이 있는 '콜라겐 구조체'로 디스크 퇴행증 치료에 효능을 검증했다. 관련 연구결과는 각각 국제 학술지인 Biomaterials Research(IF: 15.9)와 npj Regenerative Medicine(IF: 14.4)에 게재됐다.

12일 성균관대에 따르면 연구팀은 디스크 재생에 가장 효율적인 재료 중 하나인 콜라겐을 사용해 디스크 재생에 필요한 특성을 갖도록 가공해 기능성 콜라겐 기반 디스크 재생용 치료제를 제작하는 기술을 연구했다.

허리 디스크 퇴행증은 완전 치료가 힘든 난치성 질환에 속해 현재 치료법으로는 통증 완화에 그치는 실정이다. 하지만 고령화로 인해 디스크 질환을 겪는 환자들은 더욱 늘어나 디스크를 완전 재생할 수 있는 재생 의학적 치료법에 대한 필요성이 부각되고 있다. 줄기세포나 히알루론산과 같은 하이드로겔을 주입해 디스크가 재생되도록 하는 것인데, 다만 기존의 재생 의학 치료법은 디스크가 재생되는 데 도움이 되는 물질을 단순 주입하는 것이 대부분으로 한계가 명확하다.

특히 연구팀이 이러한 한계를 극복하고 제작한 치료제는 형상 기억 기능이 있어서 디스크 내에서 지속적으로 가해지는 하중을 견디고 형태를 유지해 디스크의 재생을 크게 향상시킨다. 또한 이를 비임상적으로 평가하기 위해 분당차병원의 한인보 교수 연구팀(임창수, 안자니 다라이 연구원)과 공동연구를 통해 해당 치료제가 쥐 꼬리 척추 디스크 질환 모델에서 기존 디스크 재생에 자주 쓰이는 히알루론산이나 알지네이트 치료제에 비해 월등히 향상된 디스크 재생 효능을 갖는 것을 확인했다.

연구팀은 새로운 바이오프린팅 시스템을 기반으로 다양한 패턴을 갖는 노즐을 디자인하고 근육 세포의 성장 및 분화를 유도시킬 수 있는 기하학적 패턴을 갖는 세포구조체도 제작했다. 이를 통해 근육 세포의 배열성을 획기적으로 향상시킨 구조체를 제작했다. 동물실험 평가에서 기존 바이오프린팅된 구조체에 비해 높은 세포 배열성과 근분화도를 보였다.