"대사 부산물인 줄 알았는데"…분당차병원, 젖산의 '뼈 재생' 기전 찾았다

줄기세포 손상 부위로 유도하고 골분화 촉진하는 스캐폴드 개발
젖산의 OR5AN1 수용체 활성화 확인…골절·골결손 치료 확장 기대

[파이낸셜뉴스] 분당차병원 연구진이 단순히 손상된 뼈를 지지하는 역할을 넘어 줄기세포를 불러들이고 뼈세포로의 분화까지 유도하는 '능동형 골재생 소재'를 개발했다. 골재생용 생체소재의 역할을 물리적 지지대에서 세포의 움직임과 분화를 조절하는 플랫폼으로 확장했다는 점에서 주목된다.

31알 차 의과학대학교 분당차병원에 따르면 정형외과 이순철 교수 연구팀이 줄기세포 유도와 골분화 기능을 동시에 갖춘 차세대 골재생 스캐폴드를 개발했다. 이번 연구의 핵심은 골재생에 필요한 과정을 하나의 소재 안에 결합한 것이다. 연구팀은 스캐폴드 표면에 줄기세포를 손상 부위로 유도하는 단백질 'SDF-1'을 결합하고 내부에는 칼슘과 젖산을 방출하는 젖산칼슘을 적용했다.

실제 손상 초기에는 SDF-1이 줄기세포를 끌어들이고 이후 젖산과 칼슘이 공급되면서 모여든 줄기세포의 골분화를 촉진하는 방식이다. 식물 유래 셀룰로오스와 생체적합성 고분자를 기반으로 해 골재생에 필요한 구조적·생화학적 신호를 하나의 플랫폼에 담았다.

특히 연구진은 젖산이 사람 골수유래 중간엽줄기세포의 'OR5AN1' 수용체와 연계돼 세포 내 칼슘 신호와 골형성 관련 지표를 증가시키는 기전을 확인했다. 젖산을 단순한 대사 부산물이 아닌 골재생 과정에 관여하는 생체 신호로 활용할 가능성을 제시한 것이다.

동물모델에서도 해당 스캐폴드를 적용한 그룹에서 새로운 뼈 형성과 골조직 성숙이 개선된 것으로 나타났다.

재생의료 업계 한 관계자는 "골재생 소재의 경쟁력은 단순히 결손 부위를 채우는 데서 벗어나 세포가 실제 재생 과정에 참여하도록 얼마나 정교하게 유도하느냐로 이동하고 있다"며 "줄기세포 유인과 골분화 신호를 하나의 소재에서 구현했다는 점은 향후 기능성 골재생 소재 개발 측면에서 주목할 만하다"고 평가했다.
또 다른 업계 관계자는 "향후 대동물 시험과 안전성 검증 등을 거쳐 실제 임상 적용 가능성을 확인하는 과정이 중요하다"며 "골절이나 대규모 골결손뿐 아니라 인공관절 주변 골재생 등으로 적용 범위가 확대될 수 있을지가 관전 포인트"라고 설명했다.

이순철 교수는 "손상 부위에 줄기세포를 모으고 스스로 뼈를 만들도록 유도하는 생체소재를 구현했다는 데 의미가 있다"며 "골절과 골결손, 인공관절 수술 후 골재생 등 다양한 정형외과 치료에 활용될 것으로 기대한다"고 강조했다.

한편 이번 연구는 국제학술지 'Carbohydrate Polymers'(IF 13.2)에 게재됐으며 생물학연구정보센터(BRIC)의 '한국을 빛낸 사람들'에도 등재됐다.

[email protected] 김경아 기자