국내 연구팀이 효과적으로 골조직 재생을 유도하는 생체모방 지지체를 개발했다.
한국연구재단은 차의과학대학교 한동근 교수 연구팀이 다공성 골조직 재생을 유도하기 위해 산화아연 나노입자를 도입한 생체모방 지지체를 개발했다고 23일 밝혔다.
뼈는 몸을 지탱하고 뇌와 내장을 보호하는 역할을 한다. 인간은 태어날 때 약 305개의 뼈를 갖고 있지만, 이 중 100여 개의 뼈가 성장하면서 서로 합쳐진다. 뼈는 서로 톱니처럼 단단하게 결합해 다양한 장기를 보호하고, 외부로부터의 충격을 분산, 완화시키는 역할을 하게 된다.
이렇게 뼈가 인체에서 중요한 역할을 하지만 한번 손상된 골조직은 쉽게 재생이 되지 않는다. 손상된 골조직이 재생되려면 일정기간 동안 구조를 유지하며 세포의 성장과 분화를 돕는 지지체가 필요하다. 기존의 생분해성 고분자 지지체는 이식 후 염증 반응을 유발해 이를 억제할 수 있는 기술 개발이 절실했다.
연구팀은 기존에 개발된 생체모방 지지체에 추가적으로 혈관 및 골 분화를 돕는 산화아연 나노입자를 도입해 손상된 골조직의 조직 재생능을 향상시켰다. 지지체는 혈관형성에 중요한 역할을 하는 산화질소의 방출을 유도하기 위해 산화아연 나노입자를 사용했고, 나노입자의 표면에 1차 골다공증 치료제인 알렌드로네이트과 골형성 단백질 BMP2를 결합시켜 골다공증성 골 재생능을 극대화했다. BMP2는 FDA에서 승인된 성장인자로, 척추 불유합, 치조골 재생 등 다양한 골 조직 재생에 가장 많이 사용되고 있다.
여기에 송아지 골에서 추출한 무기 성분의 세포외기질과 탈회 과정을 통해 추출한 유기 성분의 세포외기질을 일정 비율로 혼합해 실체 골조직 환경과 지지체가 유사하게 만들었다. 수산화마그네슘을 첨가해 고분자 분해산물에 의한 부작용을 최소화했다.
쥐를 이용한 동물 실험 결과 실험 8주 후에 새롭게 형성된 골 조직 부피가 기존 지지체 대비 7배 이상 증가한 것으로 나타났다. 골다공증성 인자의 발현과 혈관형성은 역시 정상 쥐와 유사한 수준으로 회복됐다.
한동근 교수는 “개발된 지지체는 가혹한 골다공증성 환경을 극복하여 골 재생을 촉진할 수 있음을 증명한 것”이라며 “이를 통해 초고령화 사회의 대표 질환인 골다공증 환자의 골 결손 치료에 활용이 가능할 것으로 보인다”고 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 12월 29일 게재됐다.
참고자료
Advanced Science, DOI : https://doi.org/10.1002/advs.202205336