인체에 안전하면서도 접착력·코팅력이 뛰어난 홍합접착단백질과 줄기세포를 이용해 뼈가 잘 자라나도록 돕는 '기능성 3차원 지지체'가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
26일 교육과학기술부에 따르면 포스텍 화학공학과 차형준 교수·기계공학과 조동우 교수와 가톨릭대의대 이종원 교수 공동연구팀은 손상된 뼈조직을 재생하는 3차원 지지체에 홍합접착단백질로 줄기세포를 잘 붙여 시술하자 동물실험에서 뼈 재생효과가 기존보다 4배 이상 높이는데 성공했다.
뼈에 금이 가거나 부러지면 손상된 부위가 자연적으로 재생된다. 하지만 뼈 조직이 아예 없는 경우에는 뼈 역할을 대신하는 지지체와 세포를 삽입해야 한다. 이때 지지체는 뼈 역할을 일부 대신하면서 이식된 세포가 조직에 효과적으로 자리 잡을 수 있게 유도한다. 나중에는 이 지지체는 사라지고 이식된 세포들이 단단한 뼈로 자라나 손상을 치료하는 원리다.
기존에도 3차원 지지체는 활발하게 연구됐으나 고분자(폴리머)로 만든 지지체 표면에 다른 물질을 부착하기가 어려웠다.
연구팀은 이런 지지체 표면에 홍합접착단백질을 사용했다. 홍합이 바위에 붙을 때 실처럼 내보내는 하얀 족사물질과 펩타이드(2개 이상의 아미노산이 결합한 화합물의 종류)를 결합한 이 접착단백질은 지지체 표면에 줄기세포가 접착할 수 있게 한다.
차 교수팀은 뼈 세포를 활성화하는 펩타이드가 지지체 표면에 노출되도록 유도했다. 그 결과 사람 지방세포에서 추출한 줄기세포가 지지체에 잘 붙고, 성장속도도 빨라졌다.
연구팀이 두개골이 파손된 쥐에 이 3차원 지지체를 이식하자 아무것도 이식하지 않은 것에 비해 뼈 재생효과가 4배 이상 높은 것으로 나타났다. 또 지지체를 이식한 주변 조직에서도 독성이 발견되지 않았다고 연구팀은 설명했다.
차형준 교수는 "이번 연구는 연구팀이 자체 개발한 재조합 홍합접착단백질이 조직공학용 생체소재로서 실제 활용될 수 있음을 동물실험을 통해 확인한 첫 번째 사례로서 향후 다양한 인체 조직재생을 위한 기능성 지지체 코팅소재로 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 설명했다.
한편 이번 연구결과는 생체소재 분야의 권위있는 학술지인 '액타 바이오메터리얼리아(Acta biomaterialia)' 온라인판에 최근 게재됐다.
