혈장 기반 전단 유도 자가조립으로 구현한 혈관화 근육 구조체(SPARC) 제작 원리.[UNIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 환자 본인의 혈액을 활용해 근육과 혈관을 동시에 재생할 수 있는 ‘맞춤형 근육-혈관’ 조직 기술을 개발했다. 실제 생체조직처럼 혈관과 근육이 함께 공존할 수 있는 이 기술은 근육 손상 치료의 새로운 대안이 될 것으로 기대된다.

한국연구재단은 울산과학기술원(UNIST) 강주헌 교수 연구팀과 연세대학교 의과대학 진윤희 교수 연구팀이 미세유체 기반 전단응력을 활용한 혈관화 근육 조직 제작 플랫폼 ‘SPARC(스파크)’를 개발했다고 밝혔다.

대용적 근육 손상은 외상이나 암 절제 등으로 인해 근육이 넓게 소실되는 질환이다. 이 경우 근육과 혈관이 동시에 파괴되어 자연 회복이 거의 불가능하며, 기존의 이식체는 근육의 정렬이나 혈관 형성 중 한쪽 기능에만 치중해 두 조직을 동시에 재생하는데 한계가 있었다.

연구팀은 혈액 응고 과정에서 생기는 단백질인 ‘피브린’에 주목했다. 피브린은 환자의 혈액에서 직접 얻을 수 있어 면역 거부 반응이 적은 맞춤형 소재다.

플랫폼 내부에서 전단응력이 높은 곳은 피브린 다발이 조밀하게 정렬되어 근육세포 분화에 적합한 단단한 환경이 만들어졌고, 전단응력이 낮은 곳은 유연한 구조가 형성되어 혈관세포가 네트워크를 만들기 유리한 환경이 조성됐다. 결과적으로 하나의 구조체 안에서 근육과 혈관이 공간적으로 구분되어 동시에 성장하는 결과를 얻었다.

강주헌 UNIST 교수.[UNIST 제공]

실제 생쥐의 근육 손상 모델에 적용한 결과, 제작된 구조체는 숙주의 혈관과 성공적으로 연결되어 혈관 재형성을 돕고 근섬유 재생과 운동 기능 회복을 촉진했다.

강주헌 교수는 “이번 기술은 혈관세포와 근육세포가 동시에 성장할 수 있는 환경을 제공함으로써 실제 생체 조직에 더욱 가까운 기능적 조직 구현 가능성을 제시했다”며 “향후 외상성 근육 손상 및 암 절제 후 조직 결손 등 다양한 난치성 질환 치료에 확장 적용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이어 “임상 적용을 위해서는 대형 조직 제작 공정 확립, 장기 생존성 향상, 환자 자가 세포 기반 제작 기술, GMP 기반 생산 공정 구축 등의 추가 연구가 필요하다”고 덧붙였다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구성과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 4월 22일 온라인 게재됐다.