한국연구재단은 연세대 이형석·조승우 교수 공동 연구팀이 음파를 이용한 혈관질환 치료용 인조혈관 제작기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

혈관이 제 기능을 하지 못하고 산소·영양분·노폐물 등을 전달하지 못하면 심근경색이나 말초혈관질환으로 이어질 수 있다.

회복 불가능 생체 혈관을 대체하는 줄기세포 인조혈관 연구가 주목받는 건 바로 이런 이유에서다.

불규칙적으로 형성되는 줄기세포는 실제 혈관처럼 특정 형상으로 배열하는 게 무척 어렵다.

혈액이 새어나가지 않고 한 방향으로 흐르게 하려면 혈관 구조의 촘촘한 배열이 필수적이다.

음파를 이용한 인공혈관 제작 과정. 세포가 혼합된 세포 지지체 용액을 장치에 주입한 뒤 음파를 인가해 세포를 정렬한 다음 지지체를 경화한 후 추출했다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

연구팀은 음파를 이용해 실제 혈관의 3차원 구조를 정밀하게 본뜬 인조혈관을 만들었다.

직접 개발한 장치로 음파를 가해주면 줄기세포가 정렬되면서 세포 간 접합과 상호작용이 향상된다고 연구팀은 설명했다.

그 결과 혈관 형성을 유도하는 단백질은 왕성하게 분비한다.

혈관질환 동물 모델 실험 결과 혈류가 흐르지 않던 다리 조직이 더 빠르게 회복되는 효과도 보였다.

기존 기술로는 인조혈관이 생체 혈관과 통합되지 않지만, 음파 장치를 통해 정렬된 인조혈관은 이식된 지 4주 만에 주변 혈관과 결합해 혈류가 흘렀다.

이번 연구와 관련해 세계적으로도 유사한 성과가 보고된 적은 없다.

이 때문에 연구팀은 음파 장치 개발 과정에서 많은 시행착오를 겪은 것으로 전해졌다.

세포가 정렬되지 않은 인공 조직을 실험용 쥐에 이식하면 쥐 혈관과 결합하지 않았으나, 세포가 정렬된 인공 조직을 이식하면 결합했다. 다리 손상도 현저히 감소하고, 혈류 공급이 빠르게 회복했다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

이형석 교수는 "연구자들이 문제점을 공유하고 함께 해결방안을 찾는 연구 교류를 했다"며 "음파 이용 인조혈관 제작기술은 기존 생체모사 기술보다 높은 공간 해상도로 생체조직을 몸 밖에서 모사할 수 있다"고 강조했다.

조승우 교수는 "다양한 조직이나 장기를 환자에 이식해 치료하거나, 환자에 적합한 약물을 살피는 플랫폼으로 활용하기 위한 기반 기술이 될 것"이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 지원으로 수행했다.

'네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 지난해 12월 20일 자에 논문이 실렸다.