[지금은 과학] 골·연골 재생을 동시에 한다

[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 줄기세포 구상체 자가조립을 통한 골-연골 조직 재생 기술을 개발했다. 단단한 뼈와 유연한 연골 등 서로 다른 이 둘을 동시에 재생시킬 수 있다는 것이다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 신흥수 교수(한양대) 연구팀이 골과 연골로 자발적으로 분화될 수 있는 인공조직을 만들고 이를 실제 조직과 비슷한 수준으로 재생시킬 수 있다는 연구 결과를 내놓았다.

줄기세포들이 응집된 지름 수백 밀리미터 크기 구형 구조체들의 자가조립을 통해 이중층의 인공조직을 유도해 낸 것이다. 아직 미분화된 줄기세포의 증식이나 분화를 조절해 손상조직에 이식할 세포를 얻기 위한 연구가 활발하다.

복잡한 골-연골의 미세환경을 공학적으로 구현, 실제 생체 내에서 골과 연골 조직으로 동시에 재생되도록 하는 한편 이식된 세포들이 오래 살아남도록 하는 것은 여전히 과제로 남아있다.

연구팀은 줄기세포들이 구형으로 응집된 구조체 내부에 골과 연골 분화인자를 전달, 분화효율을 2배 이상 높여 외부인자 없이 자발적으로 골과 연골로 분화될 수 있도록 했다.

이를 통해 실제 골-연골 조직과 비슷한 이중층 구조로 구현하는 데 성공했다. 21일에 걸친 장기배양에도 줄기세포 구조체는 본래 골, 연골세포 성질을 특이적으로 유지했다.

이렇게 만들어진 구조체를 활차구(무릎 부위 슬개골과 대퇴골이 만나는 경계에 존재하는 오목한 도르래 모양의 골) 골-연골 조직이 없는 토끼모델에 이식한 결과 골 재생이 대조군 대비 2배 이상으로 나타났다. 국제연골재생평가기준의 2.5배에 달하는 성숙한 연골이 형성됐다.

신흥수 교수는“줄기세포 구상체의 분화를 특이적으로 제어하고 자가조립을 통해 실제 골-연골 조직과 비슷한 구조체를 만든 것”이라면서 “손상 부위 이식 연구는 물론 약물 유효성과 독성 평가에 쓰일 수 있는 오가노이드 개발에도 실마리가 될 것”이라고 설명했다.

오가노이드는 줄기세포로부터 자가 재생과 자가 조직화를 통해 형성된 모델 장기의 특이적 세포를 포함하고 있는 3차원 세포 집합체를 말한다.

연구 성과(논문명: Directed regeneration of osteochondral tissue by hierarchical assembly of spatially organized composite spheroids )는 국제학술지‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’11월 21일 온라인에 실렸다.