"하이드로젤 줄기세포 주사로 원하는 조직 재생치료"

한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀이 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시킬 수 있는 주사 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

KIST 연구진이 개발한 상온에서 액상상태를 유지하는 하이드로젤/사진=KIST

하이드로젤은 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질을 말한다.


줄기세포는 세포분열을 통한 증식·분화 과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 능력이 있다.

이 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성·퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 주목을 받고 있다.

세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여했다.


하지만 이렇게 주입한 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료 효율성이 떨어진다.

줄기세포들이 체내에 들어오면 체내 환경과도 맞서야 해서 생존율이 떨어진다.

무엇보다 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는 데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우, 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어렵다.

연구진은 이 같은 한계점을 극복하기 위해 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 뒤 주사제재로 사용했다.

이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있다.

연구진은 “마치 레고를 조립하듯 생리활성물질들을 하이드로젤에 도입했는데, 하이드로젤과 다양한 생리활성물질들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다”고 말했다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성해 조직재생의 효과를 극대화시켰다. 또 체내에서 하이드로젤에 함유된 생리활성물질의 미세한 조절에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이뤄냈다는 설명이다.

송 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 면역·항암치료 등으로 적용 범위를 확장할 수 있을 것”이라고 전망했다.