신흥수 한양대 교수, 연꽃에서 착안한 신개념 줄기세포 전달법 개발
신흥수 한양대 교수, 연꽃에서 착안한 신개념 줄기세포 전달법 개발
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기존보다 2배 이상 치료효율 높은 생체재료 만들어
신흥수 교수.
신흥수 교수.

[한국대학신문 신지원 기자] 신흥수 한양대학교 생명공학과 교수팀이 최근 화상 등으로 생긴 넓은 범위의 상처를 보다 효과적으로 치료할 수 있는 줄기세포 전달 기술을 개발했다다.

신흥수 교수는 상처치료 효율이 높다고 알려진 ‘줄기세포 3차원 스페로이드(spheroid)’를 대량 생산하고 이를 넓은 영역에 골고루 전달할 수 있는 전달법을 개발했다. 해당 기술은 향후 상용화 될 경우 화상·궤양 등 넓은 면적의 상처를 가진 환자의 치료에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

줄기 세포는 자가복제, 다양한 세포로의 분화가능성, 성장인자와 면역조절 인자분비 등의 기능을 지니고 있어 이를 인체에 주입해 다양한 난치성 질환 치료를 위한 세포 치료제로 연구되고 있다.

하지만 줄기 세포는 체외(體外) 배양 시 세포 주변부 환경이 체내와 달라 세포기능이 크게 저하된다는 단점과 주사제 형태로 인체 주입 시 국소적 전달은 가능하나 넓은 손상부위의 조직 재생을 못한다는 한계점을 가지고 있었다.

신 교수팀은 연꽃(lotus)에서 아이디어를 얻어 이런 문제를 해결했다. 신 교수는 연밥(lotus seedpod) 내부의 씨(seed)가 하나씩 고정화돼 있는 구조를 모사하고자 수백 마이크로미터 크기의 작은 방(房)이 표면에 규칙적으로 대량 형성된 생체재료를 제작했다. 각 방에서 인체 지방조직에서 추출한 줄기 세포가 응집해 3차원 스페로이드를 형성하도록 했다.

연꽃 연밥을 모사한 생체재료를 기반으로 하는 줄기세포 구상체 제조 및 전달용 생체재료 - 왼쪽 사진은 마이크로 공정기술을 이용하여 제조된 연밥과 같은 방을 무수하게 가지고 있는 하이드로겔의 모식도 - 가운데 사진은 줄기세포를 이용하여 각 방에서 형성된 3차원 구조를 가지는 줄기세포 스페로이드 모식도- 오른쪽 사진은 이식을 위하여 외부 자극에 의하여 줄기세포 스페로이드가 전달되는 과정
연꽃 연밥을 모사한 생체재료를 기반으로 하는 줄기세포 구상체 제조 및 전달용 생체재료 - 왼쪽 사진은 마이크로 공정기술을 이용하여 제조된 연밥과 같은 방을 무수하게 가지고 있는 하이드로겔의 모식도 - 가운데 사진은 줄기세포를 이용하여 각 방에서 형성된 3차원 구조를 가지는 줄기세포 스페로이드 모식도- 오른쪽 사진은 이식을 위하여 외부 자극에 의하여 줄기세포 스페로이드가 전달되는 과정

신 교수는 연밥 내부에 고정된 씨가 외부 힘에 의해 끊어져 밖으로 방출되어지는 과정에 착안, 생체재료가 팽창하면 각 방 안에 형성된 줄기세포 스페로이드가 외부로 대량 방출되도록 설계했다.

이렇게 생산된 줄기세포 3차원 스페로이드는 동물 모델을 이용한 결과 넓은 면적의 피부 손상 부위에 쉽게 이식됐고, 다른 그룹 대비 2배 이상 향상된 치료 효과를 보였다.

신 교수는 “이번 연구는 최근 많은 관심을 가지고 있는 줄기세포 치료제의 전달방법을 획기적으로 개선해 인체 내에 이식된 세포의 생존율을 높일 수 있다”며 “적은 양의 세포로 세포 치료의 효율을 높일 수 있는 원천기술로 큰 의의가 있다”고 말했다.

이번 연구는 최유석 호주 서호주 대학 교수와 문성환 건국대 의과대학 교수 연구팀과 함께 진행됐으며, 연구결과는 생체재료 분야 세계 최고 권위지인 〈바이오머티리얼즈(Biomaterials)〉에 12월 게재됐다. 과학기술정보통신부 한국연구재단이 시행하는 중견연구지원사업 및 자연모사 혁신기술개발사업이 이번 연구를 지원했다.


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