9일 가톨릭대 서울성모병원에 따르면 박훈준 순환기내과 교수와 조동우 포스텍 기계공학과 교수팀은 3D 세포 프린팅 기법을 활용해 혈관화된 ‘심장근육 패치’를 세계 처음 개발했다.
‘심근 패치’는 심장에서 유래한 세포외기질 바이오잉크를 이용해 심장 줄기세포와 중간엽줄기세포를 3D 세포 프린팅으로 이중 배열하고 내부에 혈관내피성장인자를 넣어줘 세포 간 상호작용을 극대화한 것이다.
연구팀이 심근경색을 유발한 동물의 심장 바깥쪽 막에 심근 패치를 이식한 결과 경색 부위의 섬유화 감소, 모세혈관 증가 등을 통해 심장 기능이 현저히 향상됐다. 또 심근 패치로부터 심장 줄기세포가 경색 부위로 이동해 신생 혈관을 생성하고 일부는 심근 세포로 분화하는 것을 확인했다. 괴사된 심근 조직의 혈관 생성을 돕고 이식 후 단시간 내 주변 혈관 구조와 연결돼 줄기세포의 생존율과 분화도를 높인 덕분이다.
3D 세포 프린팅 기술을 적용한 심장세포 재생기술 개념도.
심근경색은 심장에 산소와 영양분을 공급하는 3개의 심장혈관(관상동맥) 중 어느 하나라도 혈전(피떡)이나 혈관의 빠른 수축 등에 의해 막히는 바람에 심근 조직이나 세포가 죽는 증상을 말한다.
박 교수는 “이번 연구로 임상 적용 가능한 줄기세포주를 확립하고 3D 세포 프린팅 기술 등 조직공학 기술을 접목해 차세대 줄기세포 치료제 플랫폼을 개발할 계획”이라며 “동물 독성시험과 임상시험을 통해 안전성·유효성을 검증, 심장이 혈액을 제대로 공급하지 못하는 심부전 위험이 큰 중증 허혈성 심장 질환자의 삶의 질 향상과 생명 연장에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
허혈성 심혈관계 질환은 성인의 35% 이상이 앓는 사망원인 1위 질환으로 한 번 심근경색이 일어나면 5년 생존율이 50%를 밑돈다.
이번 연구는 생체재료학회의 저명 국제저널 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials)’에 실렸다.
/임웅재기자 jaelim@sedaily.com