성균관대, 김근형 교수 연구팀 회전근개 복합조직 재생 ‘바이오프린팅’ 기술 개발

[캠퍼스人+스토리] 지방줄기세포 기반 바이오잉크 활용
힘줄·골조직·섬유연골 동시 재생

김근형(왼쪽부터) 성균관대학교 의학과 교수, 김원진 성균관대 박사, 채수정, 황보한준, 조서율 박사과정생. /성균관대

성균관대학교는 김근형 의학과 교수 연구팀이 회전근개(Rotator cuff) 복합 조직을 재생할 수 있는 새로운 3D바이오프린팅 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

성균관대에 따르면 이번 연구는 힘줄, 골조직, 그리고 두 조직을 이어주는 섬유연골을 포함한 복합 조직의 미세환경을 모사하는 데 중점을 뒀다.

회전근개의 힘줄-골 복합 조직은 힘줄에서 골조직으로 갈수록 기계적 특성과 무기질 함량이 점진적으로 변화하는 특성을 지닌다. 이로 인해 수술로 복합 조직을 재생하는 데 어려움이 있었으며, 섬유연골의 재생은 큰 과제였다.

기존 기술들은 복합 조직의 미세환경을 재현하기 위해 다양한 소재와 세포를 적용했으나 완전한 복합 조직 재생에는 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 김 교수 연구팀은 지방줄기세포 기반의 두 가지 바이오잉크를 활용해 힘줄, 골조직, 섬유연골을 동시에 재생할 수 있는 혁신적인 3D 바이오프린팅 기술 플랫폼을 개발했다. 이 기술은 이상천 연세대 교수팀, 권동락 대구가톨릭대 교수팀, 이형진 고려대 교수팀과의 공동 연구를 통해 토끼 회전근개 파열 모델에서 효능을 입증했다. 재생된 조직은 기계적 특성 면에서 정상 회전근개와 유사한 결과를 보였다.

연구팀은 또 기존 인공 피부 조직에서 재생이 어려웠던 피부 망상 융기(rete ridge) 구조를 갖춘 세포 포함 지지체도 개발해, 전욱 한강성심병원 교수팀과의 협업을 통해 동물 모델에서 피부 재생 효과를 크게 높이는 데 성공했다.

김 교수는 "이번 연구는 인체 복합 조직을 모사해 복합 세포 구조체를 제작할 수 있는 새로운 바이오프린팅 플랫폼을 개발한 것"이라며 "하나의 조직을 넘어 다양한 조직과 이들을 연결하는 접합부까지 재생하는 새로운 치료 전략을 제시할 수 있을 것"이라고 말했다.