성균관대 김근형 교수팀, 회전근개 복합조직 재생기술 개발 … 조직 연결 접합부까지 재생 '눈길'

성균관대학교는 의학과 김근형 교수 연구팀이 회전근개 복합 조직을 재생할 수 있는 새로운 바이오프린팅(세포와 생체 재료를 조합해 인체 조직이나 장기를 생성) 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

이번 연구는 힘줄과 골조직, 두 조직을 이어주는 섬유연골을 포함한 복합 조직의 미세환경을 모사하는 데 중점을 뒀다.

회전근개의 힘줄-골 복합 조직은 힘줄에서 골조직으로 갈수록 기계적 특성과 무기질 함량이 점진적으로 변화하는 특성이 있다. 이 때문에 수술로 복합 조직을 재생하는 데 어려움이 있었다. 특히 섬유연골의 재생이 큰 과제로 남아 있었다.

회전근개를 제작하는 기존 기술들은 복합 조직의 미세환경을 재현하기 위해 다양한 소재와 세포를 적용했으나 완전한 복합 조직 재생에는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 지방줄기세포 기반의 두 가지 바이오잉크를 활용해 힘줄, 골조직, 섬유연골을 동시에 재생할 수 있는 혁신적인 3D 바이오프린팅 기술 플랫폼을 개발했다. 이 기술은 연세대 이상천 교수팀, 대구가톨릭대 권동락 교수팀, 고려대 이형진 교수팀과의 공동 연구를 통해 토끼 회전근개 파열 모델에서 효능을 입증했다. 재생된 조직은 기계적 특성 면에서 정상 회전근개와 유사한 결과를 보였다.

연구팀은 블레이드-바이오프린팅 플랫폼을 통해 최적 배열 구조의 근육 조직 재생 기술도 개발했다. 광주과학기술원 류동렬 교수팀과 동물 근육 손실 모델에 적용한 결과 근육 조직의 재생 효과가 획기적으로 향상됐다.

또한 기존 인공 피부 조직에서 재생이 어려웠던 피부 망상 융기 구조를 갖춘 세포 포함 지지체도 개발해 한강성심병원 전욱 교수팀과의 협업으로 동물 모델에서 피부 재생 효과를 크게 높이는 데 성공했다.

김근형 교수는 "이번 연구는 인체 복합 조직을 모사해 복합 세포 구조체를 제작하는 새로운 바이오프린팅 플랫폼을 개발한 것"이라며 "하나의 조직을 넘어 다양한 조직과 이들을 연결하는 접합부까지 재생하는 새로운 치료 전략을 제시할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 생체재료 분야 국제학술지 '바이오액티브 머티리얼스'와 제조공학 국제학술지 '인터내셔널 저널 오브 익스트림 매뉴팩처링', 재료 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'에 각각 11일, 15일, 18일 온라인으로 게재됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 질병관리청의 지원으로 수행됐다.