심장 되살리는 '바이오잉크 심장패치' 개발

포스텍 등 심장 유래 바이오잉크로 '인 비보 프라이밍' 개발

손상된 심근에 이식하는 새로운 치료법인 '인 비보 프라이밍'(in vivo priming). 사진=포스텍 제공

[파이낸셜뉴스 포항=김장욱 기자] 최근 포스텍(포항공과대학교)과 서울성모병원, 홍콩시립대학교를 중심으로 한 국제 공동연구팀이 줄기세포의 기능을 향상시켜 혈관을 재생하고, 심근경색 부위를 개선하는 '바이오잉크 심장패치'를 개발, 눈길을 끈다.

포스텍 창의IT융합공학과 장진아 교수와 산스크리타 다스 박사, 시스템생명공학부 박사 과정 정승만 연구팀, 가톨릭대 박훈준 교수팀, 홍콩시립대 반기원 교수팀은 ㈜에스엘바이젠에서 개발한 유전자 조작 줄기세포(엔지니어드 줄기세포, HGF-eMSC)를 배합해 패치형태의 바이오잉크를 만들고, 이를 손상된 심근에 이식하는 새로운 치료법을 개발했다.

연구팀은 이를 '인 비보 프라이밍'(in vivo priming)이라고 이름 붙였다. 이 명칭은 유전자 조작 줄기세포가 내뿜는 성장인자를 지속적으로 노출시켜 중간엽 줄기세포의 기능이 극대화시킨 상태를 체내에서도 유지시킬 수 있다는 원리를 이용한다는 뜻에서 만들어졌다.

연구팀은 우선 줄기세포의 치료 잠재력을 향상시키기 위해 기존의 줄기세포(BM-MSC)에 간세포 성장 인자를 지속적으로 생산하도록 유전자를 조작했다. 이 '엔지니어드 줄기세포'(HGF-eMSC)를 줄기세포와 혼합해 바이오잉크 패치를 심근경색이 진행된 심장근육에 이식했다.

연구팀은 주사로 전달할 수 있는 세포의 양이 제한적인 것을 감안, 심장 유래 세포외기질 바이오잉크를 사용해 패치 형태로 만들었다.

패치형태로 이식된 세포는 중간엽 줄기세포만 이식한 실험군에 비해 체내에서 더 오래 생존하고, 더 많은 수의 심근 세포가 살아남았다. 혈관 형성 및 세포 생장에 도움을 주는 사이토카인 분비가 극대화되면서 양분을 원활하게 전달해 혈관 재생을 촉진할 분 아니라 심근세포의 생존기능을 강화하기 때문으로 확인됐다.

연구팀은 엔지니어드 줄기세포를 통해 이식된 줄기세포는 궁극적으로 혈관 재생을 향상시키고, 심근경색 부위를 개선시킴으로써 심근경색 치료의 획기적인 치료법이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

장 교수는 "이번에 개발된 엔지니어드 줄기세포와 바이오프린팅 기술을 활용, 이미 식약처와 FDA 등에서 승인을 받은 성체줄기세포의 기능을 강화시킬 수 있다"면서 "머지않아 새로운 개념의 심근경색 치료제를 개발하는 것이 목표"라고 밝혔다.

한편 포스텍은 지난 2017년 가톨릭대 연구팀과 함께 개발한 바이오프린팅을 바탕으로 심혈관 질환 치료제 개발에 착수했으며, 현재 전남대와 대동물 유효성 평가도 진행 중이다.

또 세포를 프린팅하기 위한 3D 프린터, 소프트웨어, 바이오잉크를 개발하고 있는 티앤알바이오팹에 기술이전을 완료했다.

[e-mail] 김장욱 기자