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[사이언스] 조직재생 유도 지지체에 생리활성물질 도입

기존 지지체 대비 신장절제 생쥐모델의 신장 재생 160% 향상

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특허뉴스 염현철 기자
기사입력 2021/03/31 [14:52]

▲ 재생을 촉진하는 생리활성물질을 포함한 생체활성 지지체 / 이 연구에서는 재생을 유도할 수 있는 생리활성물질인 PDRN과 기능강화 엑소좀을 함유한 생체활성 지지체를 개발하여, 손상된 신장조직의 재생을 촉진하는 전략을 세웠다. 여기에 신장조직의 환경을 모사하기 위한 세포외기질 및 고분자의 분해산물에 의한 부작용을 감소시키기 위한 방법으로 수산화마그네슘을 첨가하였다. 결론적으로 생체활성 지지체의 생화학적 및 생물리학적 특성의 시너지 효과에 의하여 부분 신장 절제 생쥐모델에서 신장조직 재생을 돕는 것을 확인하였다. 그림설명 및 그림제공 : 차의과학대학교 한동근 교수  © 특허뉴스

 

신장 조직의 재생을 위해 삽입되는 지지체에 재생을 도울 생리활성물질을 도입한 연구결과가 소개됐다. 기존 고분자 지지체의 단점을 보완하고 지지체 자체의 재생유도능을 효과적으로 개선했다는데 의미가 있다.

 

한국연구재단은 차의과학대학교 의생명과학과 한동근 교수 연구팀이 손상된 조직의 기능회복을 효과적으로 유도할 수 있는 생리활성물질을 함유한 생체활성 고분자 지지체를 개발했다고 31일 밝혔다.

 

손상된 조직의 재생을 위해서는 세포의 성장 및 분화를 돕는 지지체가 필요하다. 하지만 기존 생분해성 고분자 지지체는 이식 후 분해과정에서 산성물질을 생성, 염증반응을 일으킬 수 있었다.

 

이에 연구팀은 산성 분해산물에 의한 염증반응을 줄이기 위해 제산제나 연하제에 쓰이는 무독성의 세라믹 입자, 수산화마그네슘을 도입해 지지체 주변에서의 산성화를 억제하고자 했다.

또한 조직재생을 촉진한다고 알려진 연어의 DNA 혼합물과 줄기세포 유래 엑소좀도 첨가했다. 나아가 돼지의 신장에서 추출한 세포외기질을 도입하여 신장조직 환경을 모방하였다. 세포외기질은 세포를 둘러싼 기질로 세포가 성장하고 분화하는데 중요한 역할을 하는 물리적 환경이다.

 

실제 이렇게 여러 생리활성물질을 도입한 지지체를 부분 신장 절제술로 신장의 25%만 남은 생쥐모델에 이식한 결과, 8주후 기존 지지체를 이식 받은 생쥐모델 대비 신장조직 재생(사구체 형성)160% 증가한 것으로 나타났다. 또 염증반응과 신장조직의 섬유화는 5배 감소하였다.

 

신장의 기능을 반영하는 혈액요소질소 및 크레아티닌 수치와 사구체 여과율 등도 정상생쥐와 유사한 수준으로 회복되었다는 설명이다.

 

▲ 생체활성 지지체의 제조 모식도 / 생체고분자 지지체의 세포적합성 및 조직재생유도능을 강화하기 위하여 조직 재생을 자극할 수 있는 생화학적 인자로 PDRN과 기능강화 엑소좀을 첨가 하였고, 생물리학적 인자로는 신장조직에서 얻은 세포외기질을 첨가하였다. 여기에 생체고분자의 분해산물에 의한 부작용을 줄이기 위해 수산화마그네슘을 이용하였다. 그림설명 및 그림제공 : 차의과학대학교 한동근 교수  © 특허뉴스

 

실제 조직재생 지지체에 실용화되기 위해서는 생쥐모델에서 나아가 대동물모델에서의 전임상시험 및 사람을 대상으로 하는 임상시험 등을 통한 안전성과 유효성 평가가 필요하다.

 

생체활성 지지체에 포함된 생화학적 및 생물리학적 특성의 시너지 효과로 신장조직의 재생을 도울 수 있음을 생쥐모델을 이용해 보여줌으로써 관련 연구 활성화의 단초가 될 것으로 기대된다.

 

이번 연구의 결과는 국제학술지 에이씨에스 나노(ACS Nano)’316일 게재되었다.

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