조승우 CTO, 면역 거부반응 없는 환자 맞춤형 인공근육 나온다
- 작성자 : 관리자
- 작성일 : 2021. 02. 21
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연구진이 개발한 인공 근육 조직 개발 및 생체 적용 모식도. ‘열 인장 기술’로 제작한 PCL 파이버에 ‘직접 교차 분화기술’로 제작한 근육세포를 배양했다.
‘탈세포 매트릭스’를 도입해 근육세포 성숙을 앞당겨(분화 촉진) 기능성 인공 근육 조직을 제작해냈다. 마우스의 골격근 결손 부위에 이식한 결과 손상된 근육조직과 혈관, 신경조직이 성공적으로 재생됐다. IBS 제공.
혈관과 신경 재생까지 유도할 수 있는 맞춤형 인공 근육 제작 플랫폼이 개발됐다.
기초과학연구원(IBS)은 조승우 나노의학연구단 연구위원(연세대 생명공학과 교수) 연구팀이 미국 매사추세츠공과대학(MIT) 연구진과 함께 근육 손상 질환 치료를 위한 맞춤형 인공 근육 제작 플랫폼을 개발했다고 21일 밝혔다.
움직임에 필요한 근육 중 뼈나 힘줄에 붙어있는 골격근은 뛰어난 자가 재생 능력이 있지만 심각한 외상이 생기면 영구적인 조직 손상으로 이어져 치료가 매우 어렵다. 저하된 근육 기능을 재건하는 것을 목표로 혈관과 신경을 포함한 유리 근을 이식하는 ‘유리 기능성 근육 이식’이 유일한 치료법으로 꼽힌다.
하지만 이식 가능한 근육 조직을 구하기 어렵고 면역 거부 반응이 일어나거나 이식 후 조직 기능이 저하되는 등 여러 문제가 있었다.
연구팀은 면역 거부 반응이 없는 환자 맞춤형 인공 근육을 개발해 한계를 극복했다. 우선 ‘열 인장 기술’을 이용해 골격 역할을 하는 미세한 다공성 구조의 ‘폴리카프로락톤(PCL) 파이버’를 개발했다. PCL 파이버는 골격근 결손 부위의 크기와 형태에 따라 길이와 다공성을 정밀하게 조절할 수 있다.
개발한 PCL 파이버에 피부세포를 근육세포로 전환하는 ‘직접교차분화기술’을 활용해 근육 세포를 배양했다. 비교적 채취하기 쉬운 자가 피부세포를 이용해 이식에 필요한 근육 세포를 확보하고 면역 거부 반응 문제를 해결했다.
연구팀은 또 근육 조직의 특이적인 생화학적, 물리적 환경을 조성할 수 있는 ‘근육 탈세포매트릭스’라는 기술을 도입했다. 그 결과 근육세포 직접 교차 분화 효율이 향상돼 기능성 인공 근육 조직 제작에 성공했다.
연구진은 개발한 인공 근육 조직을 쥐 모델에서 근육 손상 부위에 이식해 근육 재생 경과를 관찰했다. 그 결과 혈관과 신경 조직 재생 정도가 크게 향상됐다. 조승우 연구위원은 “기존 근육질환 치료 방법을 대체할 수 있는 새로운 의료기술 개발에 성공했다”고 말했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 2월 19일자에 게재됐다.