면역세포와 상호작용하여 조직재생을 유도하는 하이드로젤 개발

“실제 척수손상 환자에서도 효과가 있을 가능성이 매우 농후”

최근 국내연구진이 중추신경계 손상 후 물혹(낭포성 공동)이 생기는 것을 억제하는 신개념의 하이드로젤(hydrogel)을 개발했다. 척수 손상 시 중추신경계 조직의 재생을 유도하는 새로운 치료법을 제시했다. 

아주대학교는 의과대학 뇌과학과 신경과 김병곤 교수팀이 최근 한국과학기술연구원 의공학연구소 생체재료연구단 송수창 박사팀과 공동연구 결과를 28일 밝혔다.

공동연구 결과 면역세포를 젤(gel) 내에 머물게 하여 물혹(낭포성 공동)의 생성을 억제하는 주입형 하이드로젤 개발에 성공했다. 연구진은 개발한 하이드로젤이 외상 후 발생하는 물혹을 억제하여 2차 손상으로부터 신경세포들을 보호하고 재생을 돕는 것이 가능하다고 설명했다.  

아주의대 김병곤 교수와 KIST 송수창 박사 공동연구팀은 첫째, 불규칙한 손상부위를 메우기 위한 온도감응성 하이드로젤의 적용, 둘째로 조직 내 지속성 문제를 해결하는 빠른 조직 재생효과를 유도하기 위한 면역시스템이라는 두 가지 측면에서 접근하였다. 연구진은 상온에서는 액상을 유지하지만 체온에서는 증가된 온도로 인해 고형의 젤로 변화하는 온도감응성 폴리포스파젠 하이드로젤이라는 물질을 사용했다. 또한 면역 반응을 조절하는 대식세포를 효과적으로 잡아주는 물질(이미다졸(imidazole)) 그룹을 하이드로젤에 도입함으로써, 하이드로젤 내에 대식세포가 효과적으로 머물게 하여 생성된 섬유성 세포외기질단백질이 하이드로젤 부위를 채워줌으로써 조직결손을 메우는 시스템을 개발할 수 있었다. 

김병곤 교수는 “I-5 하이드로젤의 조직재생 효과가 실험한 거의 모든 동물에서 재현성 있게 관찰돼 실제 척수손상 환자에서도 효과가 있을 가능성이 매우 농후하다. 현재까지 보고된 어떠한 하이드로젤 보다도 뛰어난 효과를 보인 만큼 임상시험으로 연계되기를 기대한다”고 말했다. 

KIST 송수창 박사는 “이 기술은 각종 다른 조직재생 인자들과 함께 사용되어 신경변성 억제를 넘어선 신경재생을 유도하는 시스템으로 적용될 수 있을 것"이라고 전망했다. 

연구는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 바이오의료기술개발사업 ‘줄기세포 및 유전자 전달을 위한 다기능 온도감응성 하이드로젤 개발’ 과제로서 중견연구자지원사업 및 KIST 기관고유사업의 지원으로 이루어졌다.

연구결과는 국제학술지 ‘Nature Communications’ (IF: 12.124) 9월 14일(화) 온라인 판에 게재됐다.