손상된 근육·혈관 '자가 혈액'으로 치유·재생

손상된 근육과 혈관을 환자 본인의 혈액으로 동시에 치유·재생시키는 기술이 국내에서 개발됐다.

혈관화 근육 조직 제작 플랫폼 'SPARC(스파크)' 개념도. 한국연구재단 제공

한국연구재단은 울산과학기술원(UNIST) 강주헌 교수 연구팀과 연세대 의과대 진윤희 교수 연구팀이 혈관화 근육 조직 제작 플랫폼 'SPARC(스파크)'를 개발했다고 밝혔다.

이 기술은 미세유체 기반의 전단응력을 활용해 구현됐다. 실제 근육이 손상된 동물모델에 이 기술을 적용했을 때 제작된 구조체는 숙주의 혈관과 성공적으로 연결돼 혈관 재형성을 돕고, 근섬유 재생과 운동 기능 회복을 촉진하는 것으로 확인됐다.

이번 연구는 자가 혈액에서 유래한 피브린으로 근육 재생과 혈관 형성을 동시 지원하는 구조체를 구현했다는 점에서 기존 근육 조직공학 기술과 구별된다. 여러 소재를 결합하지 않고, 피브린이 전단응력에 따라 정렬되는 특성을 활용해 단일 구조체 안에서 서로 다른 미세환경을 형성한 것이 핵심이다.

특히 대용적 근육 손상 치료에 새로운 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다. 대용적 근육 손상은 외상, 암 절제 등으로 근육이 넓게 소실되는 질환이다.

이 질환을 앓는 환자는 근육과 혈관이 동시에 파괴돼 자연 회복이 거의 불가능하지만, 기존 이식체는 근육의 정렬과 혈관 형성 중 한쪽 기능에만 치중돼 두 조직을 동시에 재생하는 데 한계를 나타냈다.

공동연구팀은 피브린(혈액이 응고될 때 생기는 단백질)에 주목, 미세유체 채널 내부의 마이크로 기둥 구조로 전단응력(유체가 흐를 때 물체의 표면에 평행하게 작용하는 힘)을 조절하는 'SPARC' 플랫폼을 구축해 이 같은 문제를 해결했다.

강주헌 교수. 한국연구재단

피브린은 환자의 혈액에서 직접 얻을 수 있어 면역 거부 반응이 적은 맞춤형 소재로 부각된다. 특히 'SPARC' 플랫폼 안에서 전단응력이 높은 위치는 피브린 다발이 조밀하게 정렬돼 혈관 세포가 네트워크를 만들기 유리한 환경이 조성된다. 하나의 구조체 안에서 근육과 혈관이 공간적으로 구분돼 동시 성장이 가능해진 것이다.

강 교수는 "이번 기술은 피브린이 물리적 자극으로 정렬되는 특성을 활용해 단일 소재로도 복합 미세환경을 구현했다는 점에서 차별화된다"며 "향후 외상성 근육 손상과 암 절제 후 조직 결손 등 난치성 질환 치료에 확장해 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 공동연구팀은 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구, 신진연구 및 기초연구실 지원 사업의 지원을 받아 연구를 수행했다. 연구 결과는 최근 재료과학 분야 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 온라인판에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr