분당차병원 연구팀, 손상된 뼈 재생 촉진 생체소재 개발

줄기세포 모아 골형성 유도

[성남=뉴시스] 분당차병원 정형외과 이순철 교수(가운데), 김정인 연구교수, 차 의과학대학교 박사과정생 Siphesihle Cassandra Nonjola (사진=분당차병원 제공) [email protected]

[성남=뉴시스] 신정훈 기자 = 손상 부위로 줄기세포를 끌어모은 뒤 뼈세포로 분화하도록 유도해 골재생을 촉진하는 새로운 생체소재가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

차 의과학대학교 분당차병원은 정형외과 이순철 교수 연구팀이 차세대 골재생 생체소재(스캐폴드)를 개발하고 젖산이 뼈 형성을 촉진하는 새로운 작용 원리를 규명했다고 31일 밝혔다.

연구에는 김정인 연구교수와 차 의과학대학교 박사과정생 시페시흘레 카산드라 논졸라가 참여했다.

뼈는 골절이나 큰 결손이 발생하면 자연적으로 회복되기도 하지만 손상 범위가 크면 스스로 재생되기 어렵다.

이를 보완하기 위해 뼈가 자랄 수 있는 환경을 제공하는 스캐폴드가 개발돼 왔지만 기존 소재는 주로 뼈를 지지하는 역할에 그치는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 줄기세포를 손상 부위로 유도하는 동시에 뼈 형성을 촉진하는 기능을 하나의 생체소재에 구현했다.

연구팀은 뼈 재생에 필요한 칼슘을 공급하면서 줄기세포의 골분화를 촉진할 수 있는 소재로 칼슘과 젖산을 함께 방출하는 '젖산칼슘(Calcium lactate)'에 주목했다.

젖산칼슘이 분해되면서 나오는 칼슘은 새로운 뼈 형성에 필요한 무기질을 공급하고 젖산은 줄기세포가 뼈세포로 성장하도록 돕는다.

연구팀은 식물 유래 성분인 셀룰로오스와 생체적합성 고분자를 기반으로 만든 스캐폴드에 젖산칼슘을 적용했다.

여기에 줄기세포를 손상 부위로 유도하는 단백질인 'SDF-1'을 스캐폴드 표면에 결합해 손상 초기 줄기세포가 모이도록 했다. 이후 스캐폴드 내부에서 칼슘과 젖산이 서서히 방출되면서 줄기세포의 골분화와 새로운 뼈 형성을 촉진하도록 설계했다.

특히 연구팀은 젖산이 단순한 대사 부산물이 아니라 뼈 재생 과정에 관여하는 신호물질이라는 사실도 확인했다.

이순철 교수는 “뼈를 단순히 지지하는 소재가 아니라 손상 부위에 줄기세포를 모으고 스스로 뼈를 만들도록 유도하는 생체소재를 구현했다는 데 의미가 있다”며 “향후 골절과 골결손, 인공관절 수술 후 골재생 등 다양한 정형외과 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.


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