가톨릭대학교 서울성모병원은 순환기내과 박훈준(사진 왼쪽) 교수와 포스텍 기계공학과 조동우 교수 연구팀이 차세대 미래유망기술로 각광받는 3D 세포프린팅 기법으로 심근경색 등 허혈성 심장질환자의 심장기능 회복에 유용한 ‘혈관화 심근패치’를 개발해 주목을 받고 있다고 9일 밝혔다.
이 심근패치는 심장에서 유래한 세포외기질 바이오잉크를 이용하여 심장줄기세포와 중간엽 줄기세포를 3D 세포프린팅으로 이중 배열하고 내부에 혈관내피성장인자를 집어넣어 세포간 상호작용을 극대화시킨 세포 융합 플랫폼이라고 할 수 있다. 괴사된 심근조직의 혈관생성을 돕고 이식 후 단시간 내 주변 혈관 구조와 연결되어 전달하는 줄기세포의 생존률과 분화도를 향상시키는 효과가 있다.
연구팀은 심근경색 동물모델을 이용한 전임상 실험을 통해 심장외막에 이식한 심근패치가 심근경색 부위의 섬유화 감소, 모세혈관 증가 및 재형성 방지 작용을 촉진, 심장기능을 빠르게 회복시킨다는 것을 확인했다. 또 심근패치로부터 방출된 심장줄기세포가 심근경색 부위로 이동, 신생혈관을 만들고 일부는 심근세포로 분화하는 것도 확인했다.
3D 세포 프린팅 기술은 다양한 세포를 최적의 위치에 원하는 형상으로 배열할 수 있다는 장점이 있으며, 심장유래 세포외기질 바이오잉크는 조직의 미세환경을 구현함으로서 줄기세포의 증식, 분화 및 기능향상에 도움을 준다.
최근 세계보건기구(WHO)에 의하면 허혈성 심혈관계 질환은 2009년 기준 성인의 35.3% 유병률을 차지하는 매우 흔한 질환이고 전체 사망원인 중 1위를 차지하고 있는 중증질환으로 꼽힌다. 더욱이 고령 인구의 증가와 사회경제적인 발전 및 서구화된 생활습관 변화로 인해 환자 발생률이 계속 증가하고 있어 개선이 시급한 실정이다.
박훈준 교수는“이번 연구 클러스터 활동으로 임상적용 가능한 줄기세포주를 확립하고 3D 세포프린팅 기술 등 조직공학기술을 접목해 차세대 줄기세포 치료제 플랫폼을 개발할 계획”이라고 말했다.
연구결과는 생체재료 분야 국제 학술지 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials)’ 최근호에 게재됐다.
이기수 의학전문기자 kslee@kmib.co.kr
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