[파이낸셜뉴스] 항생·성장물질을 필요한 시기에 순차적으로 방출함으로써 뼈 재생 효과를 높이는 기술이 개발됐다. 연세대학교 치과대학 치주과학교실 차재국 교수와 공생명공학과 홍진기 교수 공동 연구팀은 항생물질과 성장물질을 동시에 넣은 인공 뼈를 뼈의 결손 부위에 삽입한 뒤 각 물질이 순차적으로 방출하도록 유도해 뼈의 재생을 도울 수 있다고 15일 밝혔다. 치주질환과 같은 만성염증이나 골다공증 등 뼈 질환을 앓는 환자는 골절을 겪으면 뼈의 재생 속도가 더뎌 회복이 어렵다. 이런 경우 인공 뼈를 이식하기도 한다. 최근엔 인공 뼈 안에 항생물질과 성장물질을 넣어 자연적인 뼈 재생을 촉진한다. 이때 두 물질의 방출 순서가 뼈 재생 환경의 안정성과 속도에 영향을 미친다. 이식 초기에는 항생물질이 방출돼 수술 부위의 감염을 방지하고, 이후에는 성장물질이 나와 뼈 재생을 본격적으로 촉진해야 한다. 하지만, 두 물질의 방출 순서를 미세하고 정확하게 조절할 방법은 연구된 바 없었다. 차재국 교수 연구팀은 인공 단백질 젤라틴을 인공 뼈에 심는 방식을 고안했다. 인공 뼈의 바깥 부분에는 항생물질을, 내부에는 성장물질을 함유한 젤라틴을 각각 붙였다. 이식 초기에는 바깥 부분에 있는 항생물질이 자연스레 먼저 뼈 조직에 모두 녹아들고, 그 뒤로 내부에 있던 성장물질이 나오게 되는 원리다. 이러한 방식을 광범위한 골 결손(이빨 등)이 있는 성견(成犬)에게 적용했을 때, 이식한 인공 뼈가 체내 생착하고 새로운 뼈를 재생해내는 정도가 기존 대비 2배 이상 향상됐다. 차재국 교수는 “뼈 재생을 안전하게 촉진하기 위해 꼭 필요한 항생물질과 성장물질이 순차적으로 방출되는 기술의 효과를 확인했다”라며 “이번 연구 결과는 뼈 결손부가 큰 암 환자나 뼈 재생 능력이 적은 골다공증, 당뇨 환자에게 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다. camila@fnnews.com 강규민 기자

[파이낸셜뉴스] 단백질 수용체를 조절해 뼈와 치아 등 경조직의 재생을 유도하는 기전과 약물이 밝혀졌다. 연세대치대 보존과학교실 김도현 교수와 서울대치의학대학원 구강미생물학 및 면역학교실 김진만 교수·박소영 연구원, 차의과대 정형외과학교실 이순철 교수팀은 호르몬 신호를 세포로 전달하는 단백질 GPCR 활성을 억제해 경조직을 생성하는 세포 분화를 유도하고 뼈와 치아의 재생에 관여하는 유전자 발현을 촉진할 수 있다고 26일 밝혔다. 세포막에 존재하는 G단백질 연결 수용체(GPCR)는 세포 밖의 호르몬 신호를 세포 내로 전달하는 역할을 한다. 우리 몸의 다양한 반응에 관여해 신약 개발에서 가장 많이 연구하는 단백질로 꼽히지만 현재까지 뼈나 치아와 같은 경조직 재생 분야 연구에서 활용한 사례는 없다. 연구팀은 GPCR의 활성도를 조절하며 경조직 생성 유전자의 발현 정도를 파악하는 연구를 진행했다. 우선 세포의 유전자를 분석하는 마이크로어레이 판독을 통해 치아 안쪽에 자리한 치수줄기세포(hDPSC)에서 나오는 484종의 GPCR을 파악했다. 그중 발현량이 가장 많은 클래스 A GPCR을 발견했다. 연구팀은 클래스 A GPCR을 타깃으로 하는 GPCR 억제제를 치수 및 골수줄기세포에 투여했다. 그 결과 BMP-2, OCN, OPN, DMP1, DSPP 등 뼈와 치아의 재생과 관련된 유전자들의 발현량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이어 차세대 염기 서열 분석(NGS)을 통해 GPCR 억제제가 경조직 재생 유전자를 발현하는 과정도 확인했다. GPCR을 억제하게 되면, 세포 내 신호전달체계인 PI3K, AKT, MDM2 단백질이 함께 억제되고 결국에는 p53 단백질이 증가한다. 이때 p53이 증가하면서 경조직을 생성하는 유전자의 발현량도 함께 늘어나는 것으로 나타났다. 반대로 GPCR을 활성화하면, PI3K, AKT, MDM2 단백질도 활성화돼 p53 단백질이 감소하는데, 이러한 증감 관계 분석을 기반으로 p53 단백질의 증가가 경조직 생성 유전자의 발현량과 연관 있음을 확인할 수 있었다. 경조직 생성 유전자의 발현 기전을 확인한 연구팀은 GPCR 억제제를 마우스의 두개골 결손부위와  치아에 주입했고, 그 결과 억제제를 투여하지 않은 대조군과 비교해 새로 자라난 뼈와 치아 조직의 양이 현저하게 증가했다. 김도현 교수는 “이번 연구는 약물 개발에서 가장 많이 활용하는 GPCR을 뼈와 치아 등 경조직 재생과 연결지어 연구한 첫 연구”라며 “동물 실험을 통해서 실제 경조직 재생 효과를 확인한 만큼 실제 상용화될 수 있는 약물 개발에 더욱 박차를 가할 것”이라고 말했다. camila@fnnews.com 강규민 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 홍승범 교수팀이 전남대 융합바이오시스템기계공학과 김장호 교수팀과 함께 뼈를 빠르게 재생하는 소재를 개발했다. 이 소재로 구멍난 실험쥐 두개골에 붙이고 6주뒤 살펴본 결과 유실된 두개골 상당부분이 재생됐다. 25일 KAIST에 따르면 연구진은 하이드록시아파타이트(HAp)를 활용해 압력을 가했을 때 전기적 신호가 발생하는 생체 모방 지지체를 개발했다. 하이드록시아파타이트(HAp)는 뼈나 치아에서 발견되는 염기성 인산칼슘이다. 생체 친화적인 미네랄 물질이며, 충치를 예방하는 특성이 있어 치약에도 쓰인다. 하이드록시아파타이트(HAp)를 고분자 필름과 결합해 뼈 반창고를 만들었다. 이 뼈 반창고를 실험쥐에게 적용하는 실험을 통해 빠르게 뼈 재생이 이뤄지는 것을 확인했다. 또, 연구진은 뼈 반창고가 갖고 있는 골 재생 효과의 원인을 다각도로 밝혀냈다. 원자간력 현미경(AFM)으로 지지체의 전기적 특성을 조사했으며, 세포 모양과 세포 골격 단백질 형성에 대한 상세한 표면 특성 평가를 진행했다. 아울러 압전 및 표면적 요소가 성장 인자 발현에 어떤 영향을 미치는지 조사했다. 홍승범 교수는 "이번 연구는 생체 재료 설계에 새로운 방향성을 제시하는 데에 그치지 않고, 압전성과 표면적 특성이 뼈 재생에 미치는 영향을 탐구한 데 의의가 있다"고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 뼈 반창고를 국제학술지 'ACS 응용 재료 및 인터페이스(ACS Applied Materials & Interfaces)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구단 송수창 박사팀이 뼈 재생을 돕는 바이오 잉크를 최초로 개발했다. 실제로 실험쥐 두개골의 일부를 없앤 곳에 이 바이오 잉크로 3차원(3D) 프린팅해 이식하자 새로운 뼈가 자리잡았다. 이번 연구결과를 바탕으로 피부나 혈관조직을 재생하는 후속연구를 진행중이다. 이 바이오 잉크로 인공장기를 만들어 보다 안전하고 효과적으로 수술을 할 수 있으며, 장기나 조직이 손상된 환자들에게 효과적인 치료 방법이 돼 의학 분야에서 유용하게 사용될 전망이다. 송수창 박사는 2일 "새로 개발한 바이오 잉크를 지난해 ㈜넥스젤바이오텍에 기술이전해 골이식재, 성형필러 등으로 사용하는 제품개발을 진행하고 있다"고 말했다. 이 바이오 잉크의 특징은 조직의 재생을 돕는 단백질이 들어있으며, 몸 안에서 자연스럽게 녹아 없어진다. 또 낮은 온도에서는 액체 젤리 형태로 있다가도 상온이나 체온에 가까운 온도에서는 단단하게 굳는다. 연구진은 실험쥐 두개골에 8㎜ 크기로 구멍을 낸 뒤 바이오 잉크로 프린팅해 구멍을 메웠다. 3D 프린팅을 하기전 바이오 잉크는 15도 이하 온도로 유지해 액체형으로 있다가 25도가 넘어가 체온에 가까운 온도로 올라가면 점점 굳게 된다. 또 이 바이오 잉크는 세포가 없지만 뼈가 재생할때 세포에서 많이 분비되는 두 종류의 단백질이 들어가 있다. 송수창 박사팀의 김준 연구원은 "이 단백질은 뼈나 주변조직에 신호를 보내 세포들이 분열하면서 새로 생기는 세포가 바이오 잉크로 프린팅한 인공 뼈로 이동하게 만든다"고 설명했다. 아울러 실험쥐의 두개골 재생 실험에서는 3D 프린팅한 인공뼈가 있던 자리를 새로운 세포들이 자리잡는 42일에 걸쳐 서서히 사라져갔다. 송 박사는 "이번에 개발한 바이오 잉크는 부위별 조직 및 장기 맞춤형 바이오 잉크를 제품화할 수 있을 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 바이오 잉크를 재료 분야 국제학술지 '스몰(Small)'에 발표했으며, 표지논문으로 선정됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구단 송수창 박사팀이 뼈 재생을 돕는 바이오 잉크를 최초로 개발했다. 실제로 실험쥐 두개골의 일부를 없앤 곳에 이 바이오 잉크로 3차원(3D) 프린팅해 이식하자 새로운 뼈가 자리잡았다. 이번 연구결과를 바탕으로 피부나 혈관조직을 재생하는 후속연구를 진행중이다. 이 바이오 잉크로 인공장기를 만들어 보다 안전하고 효과적으로 수술을 할 수 있으며, 장기나 조직이 손상된 환자들에게 효과적인 치료 방법이 돼 의학 분야에서 유용하게 사용될 전망이다. 송수창 박사는 2일 "새로 개발한 바이오 잉크를 지난해 ㈜넥스젤바이오텍에 기술이전해 골이식재, 성형필러 등으로 사용하는 제품개발을 진행하고 있다"고 말했다. 이 바이오 잉크의 특징은 조직의 재생을 돕는 단백질이 들어있으며, 몸 안에서 자연스럽게 녹아 없어진다. 또 낮은 온도에서는 액체 젤리 형태로 있다가도 상온이나 체온에 가까운 온도에서는 단단하게 굳는다. 연구진은 실험쥐 두개골에 8㎜ 크기로 구멍을 낸 뒤 바이오 잉크로 프린팅해 구멍을 메웠다. 3D 프린팅을 하기전 바이오 잉크는 15도 이하 온도로 유지해 액체형으로 있다가 25도가 넘어가 체온에 가까운 온도로 올라가면 점점 굳게 된다. 또 이 바이오 잉크는 세포가 없지만 뼈가 재생할때 세포에서 많이 분비되는 두 종류의 단백질이 들어가 있다. 송수창 박사팀의 김준 연구원은 "이 단백질은 뼈나 주변조직에 신호를 보내 세포들이 분열하면서 새로 생기는 세포가 바이오 잉크로 프린팅한 인공 뼈로 이동하게 만든다"고 설명했다. 아울러 실험쥐의 두개골 재생 실험에서는 3D 프린팅한 인공뼈가 있던 자리를 새로운 세포들이 자리잡는 42일에 걸쳐 서서히 사라져갔다. 송 박사는 "이번에 개발한 바이오 잉크는 부위별 조직 및 장기 맞춤형 바이오 잉크를 제품화할 수 있을 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 바이오 잉크를 재료 분야 국제학술지 '스몰(Small)'에 발표했으며, 표지논문으로 선정됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

한양대 신흥수 교수팀이 줄기세포를 이용해 실제 조직과 유사한 수준으로 뼈와 연골을 동시에 재생시켰다. 연구진은 실제 토끼의 무릎 부위 '활차구'에 줄기세포를 조그만 구슬형태로 뭉쳐 이식했다. 그결과 줄기세포로 만든 구슬이 뼈와 연골조직으로 재생됐다. 연구진은 이 기술을 응용해 다양한 조직으로 성장이 가능한 줄기세포 덩어리를 제작할 수 있다고 설명했다. 신흥수 교수는 5일 "이에 대한 임상 시험과정을 거쳐 차세대 경 조직용 임플란트, 줄기세포 기반의 바이오 의약품 생산 및 조직 공학 치료제 개발에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다. 신 교수는 또한 "손상 부위 이식 연구는 물론 약물 유효성과 독성평가에 쓰일 수 있는 오가노이드 개발에도 실마리가 될 것"이라고 설명했다. 더 나아가 이 줄기세포 덩어리들은 레고 블록 같은 기능을 수행하면서 스스로 조립하고 조직화 되면서 몸속 복잡한 구조로 이뤄진 조직이나 두개 이상의 서로 다른 조직이 연결된 인공장기를 제조하는 것이 가능할 것으로 전망했다. 연구재단에 따르면, 신흥수 교수팀은 줄기세포들을 5분의 1㎜ 크기의 구슬모양으로 뭉쳤다. 여기에 줄기세포들이 뼈와 연골로 발달할 수 있는 물질을 넣어 세포가 분열하는 효율을 2배 이상 높였다. 그결과 외부물질 없이도 스스로 조립되면서 인공조직을 만드는데 성공했다. 또한 21일에 걸친 장기배양에도 줄기세포 구슬은 원래의 뼈와 연골세포 성질을 그대로 유지했다. 이후 이렇게 만들어진 줄기세포 구슬을 활차구 골-연골 조직이 없는 토끼모델에 이식했다. 그 결과, 대조군 대비 2배 이상으로 뼈가 재생됐다. 또한 국제연골재생평가기준의 2.5배에 달하는 성숙한 연골이 만들어졌다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 지난 11월 21일 발표됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

펩타이드 전문기업인 (주)나이벡이 자사의 뼈 재생능력 펩타이드 기술을 러시아에 특허 등록했다. 나이벡은 '인공뼈 재료, 아파타이트(Apatite)에 안정적으로 결합하는 골조직의 재생 능력을 가지는 펩타이드 기술'에 대해 러시아 특허를 취득했다고 29일 공시와 보도자료를 통해 밝혔다. 아파타이트는 칼슘과 인을 함유한 광물이다. 나이벡은 이 기술을 지난 해 9월 미국에도 특허 등록한 바 있다. 이번에 나이벡이 러시아 특허를 취득한 펩타이드 기술은 뼈조직 재생에 관련된 세포의 이행, 증식 및 분화를 촉진, 최종적으로 뼈 조직재생력을 극대화시킬 수 있다. 특히 생체 내에 이식했을 때 펩타이드 활성을 유지한 채로 안정하게 존재할 수 있어 이를 이용한 골조직 재생 치료기술의 발전에 유용하다. 그래서 치과와 정형외과 등에서 뼈 대체재로 사용이 용이하다. 나이벡 관계자는 " 이번 특허를 계기로 뼈재생 기술을 활용한 제품 개발에 매진하고 있으며 펩타이드 연구를 통해 다각적인 사업 영역을 넓혀 나갈 방침이다"고 밝혔다. 한편, 펩타이드란 단백질이 우리 몸에서 기능하는 최소 단위이다. 또한 두개 이상의 아미노산이 사슬처럼 연결되어 생체전달 및 기능조절에 관여하는 바이오산업의 핵심 소재다. yutoo@fnnews.com 최영희 기자

세원셀론텍은 골수줄기세포가 포함된 뼈조직 재생용 유핵세포의 분리기술에 대해 인도특허 등록을 마쳤다고 17일 밝혔다. 이번 특허기술은 '골수유래 골 생성용 유핵세포 분리방법'에 관한 것으로, 뼈조직의 손상 및 결손 부위를 재건하기 위해 주입되는 뼈조직 생성용 유핵세포를 환자의 골수에서 빠르고 간편하게 분리할 수 있도록 한 것이다. 이 특허기술을 이용하면 소량의 골수로부터 뼈조직 생성용 유핵세포만을 분리, 농축한 골수줄기세포를 확보할 수 있기 때문에 보다 효과적인 뼈조직 재생을 유도할 수 있다. 또한 시술장소에서 단시간 내 최소의 공정만으로 골수줄기세포가 포함된 유핵세포를 준비할 수 있어 뼈조직 재생이 필요한 응급환자들의 신속한 치료가 가능하고, 재수술 환자 및 노령환자 등 수술이 부담되는 환자들에게는 간단한 시술로 근본적인 뼈조직 재생효과를 제공할 수 있다. 세원셀론텍 RMS본부 서동삼 상무는 "줄기세포시스템의 기술 이전으로 지난 2009년부터 인도 현지에서 가동 중인 RMS인도, 그리고 줄기세포 및 콜라겐의 상호작용을 구현하는 RMS의 연구개발 성과는 인도시장 활성화에 중요한 발판이 될 것으로 기대된다"고 강조했다. hsk@fnnews.com 홍석근 기자

세원셀론텍은 뼈형성 성체줄기세포 치료제인 오스론(Ossron)이 식품의약품안전청으로부터 제조품목 허가 승인을 받았다고 26일 공시했다. 오스론은 인체의 뼈 영역 결손 및 손상부위를 재생하고 뼈 형성을 촉진시키는 광범위한 뼈 세포치료제이다. /cgapc@fnnews.com 최갑천기자

세원셀론텍(대표이사 박헌강)은 손상된 뼈 조직을 효율적이고 광범위하게 재생시킬 수 있는 뼈 재생치료기술 관련 국내 특허 2건을 취득했다고 4일 밝혔다. 이번에 특허 받은 ‘골수 유래 골 생성용 유핵세포 분리 방법’은 뼈 조직 재생이 필요한 환자로부터 골수를 소량 채취한 뒤 시술 장소에서 뼈 조직 생성용 유핵세포만을 분리하여 주입하는 방법으로 응급환자나 반복된 재수술 환자에게 효과적인 뼈 조직 생성이 가능하고 임플란트 및 뼈 이식 등의 대체가 가능토록 한다. 이 특허 기술은 지난 2006년 11월 서울대병원과 함께 보건복지가족부 메디클러스터 컨소시엄 사업자로 선정돼 개발 중인 ‘자가세포를 이용한 뼈 조직재생용 복합치료기술(ASTEM-B™)’에 이용되는 핵심 기술 중 하나다. 세원셀론텍은 현재 이 두가지 기술을 국제특허에도 출원 중이다. /pride@fnnews.com 이병철기자