연구성과 바이오잉크 심장패치로 망가진 심장 되살린다
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포스텍 장진아 교수와 산스크리타 다스 연구원 가톨릭대 박훈준 교수, 홍콩시립대 반기원 교수(왼쪽부터) 포스텍 제공
한국 과학자들이 주도한 국제 공동 연구팀이 심근경색과 심혈관을 치료하는 줄기세포의 기능을 끌어올리는 패치를 개발했다.
포스텍 창의IT융합공학과 장진아 교수와 산스크리타 다스 연구원, 같은 학교 시스템생명공학부 정승만 연구원(박사과정), 가톨릭대 박훈준 교수, 홍콩시립대 반기원 교수팀은 심장치료에 사용되는 줄기세포 성능을 끌어올려 혈관을 재생하고 심근경색 치료에 사용하는 바이오잉크 심장패치를 개발했다고 밝혔다.
심장은 끊임없이 수축과 이완을 되풀이함으로써 혈액을 온몸에 공급하는 펌프역할을 하는 인체 기관이다. 심혈관이 막히거나 심장근육의 전체나 일부가 손상되어 심장이 괴사할 경우 줄기세포를 이용하는 치료법이 최근 도입되고 있다. 골수에서 채취한 중간엽 줄기세포(BM-MSC)는 최근 사용이 늘고 있지만 이식한 뒤 곧 사멸하는 문제가 한계로 제기되고 있다.
연구팀은 에스엘바이젠에서 개발한 유전자 조작 줄기세포(엔지니어드 줄기세포)를 배합해 패치형태로 만들어 심장근육에 이식하는 ‘인비보 프라이밍’이란 방법을 개발했다. 줄기세포의 치료의 잠재력을 끌어올리기 위해 중간엽 줄기세포(BM-MSC)가 간세포 성장 인자를 지속적으로 생산하도록 유전자를 조작했다. 줄기세포가 내뿜는 성장인자를 지속적으로 노출시켜 중간엽 줄기세포의 기능을 극대화한 상태를 몸 속에서도 유지하도록 하는 원리다. 연구팀은 이렇게 조작된 ‘엔지니어드 줄기세포’를 줄기세포와 섞어 바이오잉크 패치를 만든 뒤 심근경색이 진행된 심장근육에 붙였다. 주사로 전달할 수 있는 세포의 양이 제한적인 것을 감안해 심장 유래 세포외기질 바이오잉크를 사용해 패치 형태로 만든 것이다.
이렇게 이식된 세포는 중간엽 줄기세포만 이식한 경우보다 몸 속에서 더 오래 살아남는 것으로 나타났다. 또 살아남은 심근 세포수도 더 많았다. 혈관 형성 및 세포 생장에 도움을 주는 사이토카인 분비가 크게 늘어나 혈관 재생을 촉진할뿐 아니라 심근세포의 생존 기능을 강화했기 때문으로 확인됐다. 연구팀은 엔지니어드 줄기세포를 통해 이식한 줄기세포가 심근경색 치료의 획기적인 치료법이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
포스텍은 2017년 가톨릭대 연구팀과 함께 개발한 바이오프린팅을 바탕으로 심혈관 질환 치료제 개발에 착수했다. 현재 전남대와 동물을 대상으로 하는 유효성 평가를 진행하고 있다. 또 세포를 찍어내는 3D프린터와 소프트웨어, 바이오잉크를 개발하는 국내 벤처기업인 티앤알바이오팹에 기술이전도 마쳤다.
장진아 교수는 “엔지니어드 줄기세포와 바이오프린팅 기술을 활용해 이미 식품의약품안전처와 미국 식품의약국(FDA)에서 승인받은 성체줄기세포의 기능을 강화할 수 있다”며 “가까운 시일에 새로운 개념의 심근경색 치료제를 개발하는 것이 목표”라고 말했다.
포스텍 제공
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