혈관 내피세포 위치 조절로 골 재생 효율 극대화 성공

교통대-서울대 공동연구팀, 맞춤형 골 조직 공학 치료법 개발 토대 마련

왼쪽부터 교통대 김환 교수, 서울대 황석연 교수.

ⓒ 교통대

［충북일보］ 국내 연구진이 뼈 재생 치료의 핵심 메커니즘을 규명하며 난치성 골 결손 치료에 새로운 돌파구를 열었다.

한국교통대학교 나노화학소재공학과 김환 교수와 서울대학교 화학생물공학부 황석연 교수 공동연구팀이 혈관 내피세포의 위치가 골 형성과 혈관신생에 미치는 핵심적 영향을 과학적으로 입증했다고 17일 밝혔다.

이번 연구 성과는 재료과학 분야 최고 권위지인 'Advanced Healthcare Materials'(영향지수 10.0) 최신호에 게재돼 국제적 주목을 받고 있다.

뼈는 인체에서 가장 혈관이 발달한 조직 중 하나로, 원활한 혈류 공급 없이는 성공적인 재생이 불가능하다.

하지만 지금까지 복잡한 뼈 혈관 네트워크의 형성 과정과 조절 메커니즘은 베일에 싸여 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 생체 내 뼈 미세환경을 정교하게 모방한 시험관 내 모델을 개발했다.

사람 탯줄 정맥 내피세포와 골수 유래 중간엽 줄기세포를 활용해 '코어-쉘' 구조와 '혼합' 구조의 두 가지 스페로이드를 제작해 비교 분석했다.

연구 결과 가장 주목할 만한 성과는 M2H 스페로이드(중간엽 줄기세포 중심부/혈관 내피세포 외층 구조)에서 나타났다.

이 구조에서는 혈관 내피세포 간 결합을 나타내는 VE-cadherin 수치가 가장 높게 측정돼 강화된 세포 간 상호작용을 확인했다.

특히 Matrigel 분석을 통한 혈관 네트워크 형성 실험에서 M2H 스페로이드는 탁월한 혈관신생 잠재력을 보여줬다.

생체 내 골 재생 실험에서도 이같은 우수성이 그대로 재현돼 실용화 가능성을 높였다.

연구팀은 혈관 내피세포가 스페로이드 바깥층에 위치할 때 혈관 내피세포와 중간엽 줄기세포 간 세포-세포 접합 단백질 발현이 증가하여 골 형성 분화가 촉진됨을 확인했다.

이는 단순히 세포를 섞는 것이 아니라 정확한 위치에 배치하는 것이 치료 효과를 좌우한다는 것을 의미한다.

김환 교수는 "이번 연구로 혈관 내피세포의 위치가 골 재생에 미치는 영향을 명확히 규명했다"며 "향후 개인 맞춤형 조직 공학 치료법 개발에 중요한 이정표가 될 것"이라고 강조했다.

이 연구는 골수 미세환경을 정밀하게 모방한 시험관 내 모델 개발에 새로운 방향을 제시하며, 기존 치료법으로 한계가 있던 난치성 골 결손 환자들에게 혁신적 치료 옵션을 제공할 것으로 기대된다.

충주 / 윤호노기자