포스텍과 가톨릭대 서울성모병원이 공동연구를 통해 나노섬유웰 기반 세포배양 플랫폼을 개발했다. 줄기세포 유래 스페로이드형 연골세포치료제 개발의 가능성을 높였다는 평가다.
포스텍은 김동성 기계공학과 교수와 통합과정 이성진 씨, 주지현 가톨릭대 서울성모병원 류마티스내과 교수, 남유준 박사(입셀 연구소장) 공동연구팀이 산소와 성장인자의 투과를 촉진하는 나노섬유웰 기반 세포배양 플랫폼을 개발, 줄기세포의 초자연골 스페로이드로의 분화 효율을 현격히 향상시켰다고 23일 밝혔다.
<왼쪽부터 남유준 서울성모병원 박사, 주지현 서울성모병원 교수, 김동성 포스텍 교수, 포스텍 이성진 씨>
효과적인 연골재생을 위해서는 줄기세포 스페로이드가 섬유연골이 아닌 건강한 연골의 주 성분이며 치료 효과가 우수한 초자연골로 분화돼야 한다. 줄기세포 스페로이드를 종래의 불투과성 세포배양 용기에서 연골 분화를 진행하면 스페로이드 주변의 불균질한 연골 분화 환경으로 인해 초자연골로의 분화 효율이 저해됐다.
이런 단점을 극복하기 위해 연구팀은 나노섬유 막에 대한 마이크로 딥드로잉 공정을 개발, 연골막을 모사하는 투과성 나노섬유웰을 제작했다. 나노섬유웰의 투과성 벽면을 통해 연골 분화에 필수적인 산소와 성장인자들이 원활히 투과가 가능해 줄기세포 스페로이드에 균일한 연골 분화 환경을 공급할 수 있게 됐다. 이를 통해 줄기세포 스페로이드의 초자연골로의 분화를 촉진하는 데 성공했다.
<나노섬유웰을 통한 줄기세포 스페로이드의 초자연골로의 분화를 촉진하는 개념도.>
연구팀은 기존 불투과성 세포배양 용기에서 20일이 소요된 연골 분화 기간이 나노섬유웰을 활용하면 14일로 단축될 뿐 아니라 연골 기능도 매우 향상되는 것도 확인했다. 동물실험 결과 초자연골 스페로이드를 연골 손상 부위에 이식한 뒤 8주 후 초자연골과 유사한 조직으로 재생이 이루어지는 것을 확인해 치료 효과를 확인했다.
김동성 교수는 “연구 결과는 퇴행성 관절염 등의 비가역성, 난치성 연골 질환의 효율적인 재생 치료 방안이 될 가능성이 있다”고 밝혔다.
이번에 개발된 기술은 셀로이드에 기술이전될 예정이며, 입셀과 공동연구를 통해 상용화 개발을 진행하고 있다. 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단 바이오·의료기술개발사업 및 중견연구사업과 보건복지부의 재원으로 보건의료기술연구개발사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구성과는 바이오 가공기술 분야 대표 국제학술지 '바이오패브리케이션'에 게재됐다.
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