아무리 센 파도가 쳐도 홍합이 바위에 끄덕없이 붙어 있을 수 있는 비결은 그만큼 강한 접착력을 가진 단백질이다. 이 단백질을 상처를 꿰매지 않고 피부나 몸 속 장기를 붙이는 생체접착제나 지혈제 등에 활용하는 연구가 계속되는 가운데, POSTECH과 고려대 안암병원 공동연구진에 의해 임플란트 등에 활용할 수 있는 ‘기능성 골 이식재 본드’가 개발됐다.
POSTECH 화학공학과 차형준 교수․고려대 안암병원 치과 전상호 교수 연구팀은 홍합접착단백질을 이용해 뼈의 재생에 많이 이용되는 이종골 이식재가 이식된 부위에서 움직이지 않게 하고 뼈세포나 주변의 다양한 성장인자들이 이식재에 잘 붙도록 해 새롭게 뼈가 빨리 형성되도록 하는 ‘기능성 골형성 유도 바인더’를 개발했다.
이종골 이식재는 소나 돼지와 같은 동물의 뼛가루로 만들어지며, 임플란트 수술시 치아를 지지하는 뼈인 ‘치조골’이 부족할 경우 이를 보강하는 용도로 쓰인다. 하지만, 지금까지는 이러한 이식재의 이탈을 막고 뼈 형성 세포의 유도를 위하여 ‘본드’ 역할을 하는 바인더 대신, ‘차단막’을 사용해왔지만 2차 수술을 하게 될 경우에 문제가 됨은 물론, 강도나 제형 면에서 문제점들이 제기되어 왔다. 특히 임플란트에 사용할 경우, 입 속에 수분이 많이 존재하기 때문에 점도가 높은 고분자 물질로 바인더를 만들어도 그 효과가 충분히 검증되지 않았다.
연구팀은 강한 접착력은 물론 수중에서도 그 접착력을 유지하는 장점을 가진 홍합접착단백질에 주목, 이를 이용한 바인더를 개발해 동물실험에 응용했다. 그리고 이 바인더가 이종골 이식재를 이식된 부위에서 움직이지 않도록 할 뿐 아니라, 뼈의 형성도 크게 돕는다는 사실을 확인했다.
물론, 과거에는 홍합접착단백질은 극히 소량생산만 가능하다는 한계가 있었지만, 차형준 교수팀이 분자생명공학기술을 이용해 이미 대량생산에 대한 길을 열어뒀다는 점도 연구의 큰 밑바탕이 됐다 .
연구를 주도한 POSTECH 차형준 교수는 “이번 연구는 홍합접착단백질의 골이식재 바인더로서의 성공적인 활용가능성을 실제 동물실험을 통해 처음으로 확인한 연구”라며 “현재 치과재료 전문기업인 (주)푸르고에 기술이전이 완료된 상태이며 실용화 연구가 진행 중”이라고 밝혔다.
고려대 전상호 교수는 “홍합접착단백질과 함께 줄기세포와 성장인자를 뼈의 수복에 활용하는 연구를 후속연구로 진행하고 있으며 치조골 부족으로 임플란트가 어렵거나 안면에 심한 골결손을 가진 환자의 치료에도 활용할 수 있을 것”이라며 기대감을 밝혔다.
한편, 본 연구는 해양수산부가 추진하고 한국해양과학기술진흥원이 관리하는 해양생명공학사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구결과는 바이오소재 분야의 권위지 ‘Journal of Materials Chemistry B’ 의 표지논문으로 선정됐다.
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