박훈준-조동우 교수, "신생혈관 생성, 일부 심근세포로 분화 검증"
논문, 국제학술지 '바이오머티리얼즈'에 게재
[보건타임즈] 국내 대학병원과 기계공학 공동 교수연구팀이 3D 프린팅을 이용해 죽은 심장세포를 효과적으로 재생시키는 새로운 줄기세포 치료기술을 개발해내 화제다.
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박훈준 교수
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조동우 교수
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가톨릭대서울성모병원 순환기내과 박훈준, 포스텍 기계공학과 조동우 교수 연구팀은 차세대 미래유망기술로 각광받은 3D 세포프린팅 기법을 활용해 허혈성 심장질환 환자의 심기능 회복을 위한 혈관 화된 심근패치를 세계 최초로 개발, 동물실험을 통해 심장 재생여부까지 확인했다.
새로 개발한 심근패치는 심장에서 유래한 세포외기질 바이오잉크를 이용, 심장줄기세포와 중간엽 줄기세포를 3D 세포프린팅으로 이중 배열한 뒤 내부에 혈관내피성장인자를 봉입, 세포간 상호작용을 극대화시킨 융합 플랫폼이다.
연구팀이 개발해낸 심근패치는 괴사된 심근조직의 혈관생성을 돕는 것은 물론 이식 후 단시간 내 주변 혈관 구조와 연결, 전달하는 줄기세포의 생존율과 분화도를 향상시키는 장점이 있다.
연구팀은 또 심근경색 동물모델을 이용한 전임상에서 심외막에 이식한 심근패치가 경색부위의 섬유화 감소, 모세혈관 증가와 재형성 방지 등을 통해 심장기능이 현저히 향상되는 것을 검증해냈다.
여기에 심근패치로부터 심장줄기세포가 경색부위로 이동해 신생혈관을 생성하며 일부는 심근세포로 분화하는 것을 확인했다는 게 연구팀의 설명이다.
이번 심근패치 개발에 기반이 된 3D 세포 프린팅 기술은 다양한 세포를 최적의 위치에 원하는 형상으로 배열할 수 있다는 장점이 있다.
연구팀은 심장유래 세포외기질 바이오잉크가 조직의 미세 환경을 구현함으로써 줄기세포의 증식, 분화와 기능향상에 도움이 돼 혈관화 된 심근패치 개발을 위해 핵심적인 기술이라고 할 수 있다고 덧붙였다.
허혈성 심혈관계 질환은 2009년을 기준으로 잡아 성인에게서 35.3%의 유병률을 차지하는 매우 흔한 병이다.
최근 세계보건기구(WHO)에 의하면 이 질환은 전체 사망원인 중 1위를 차지하는 중증질환이며 고령 인구의 증가와 사회경제적인 발전, 서구화된 생활습관 변화로 환자 발생률이 증가 추세에 있다.
하지만 심근경색 후 적극 치료해도 5년 생존율이 50% 정도 밖에 미치지 못해 다른 대처치료법의 개발이 다급한 상황이었다.
박훈준 교수는 "이번 연구 클러스터 활동으로 임상적용 가능한 줄기세포주를 확립할 수 있었다"며 "3D 세포프린팅 기술 등 조직공학기술을 접목시켜 차세대 줄기세포 치료제 플랫폼을 개발하려했다"면서 "전임상(독성 검사 등)과 임상시험을 통해 안전성과 유효성을 철저하게 검증함으로써 난치성 중증 허혈성 심장질환 환자의 삶의 질 향상, 생명 연장을 도모하는 것은 물론 미 충족 의료수요 해결, 국민건강과 보건복지 향상에 기여하겠다"고 밝혔다.
이 연구논문은 생체재료학회의 저명한 국제학술지 '바이오머티리얼즈(Biomaterials)'에 게재됐다.
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