▲ (좌)Advanced Functional Materials 논문 표지, (우)분당차병원 신경외과 한인보 교수

차 의과학대학교 분당차병원(원장 김재화) 신경외과 한인보 교수는 3일, 성균관대학교 바이오메카트로닉스학과 김근형 교수팀과 탈세포화된 세포외기질(세포 사이의 기질과 기저막)과 줄기세포를 이용한 3D 바이오프린팅 기술로 근육 재생 증진 효과를 확인했다고 밝혔다.

이번 연구는 저명 국제학술지인 'Advanced Functional Materials(IF: 18.808)' 12월호 표지 논문으로 선정됐다.

3D 바이오프린팅은 살아 있는 세포를 원하는 형상으로 쌓아 올려 조직이나 장기를 제작하는 기술이다. 

신경과 근육은 세포 내 구성요소의 배열이 고도로 조직화된 구조다. 특히, 골격근 섬유는 세포 내 구성요소의 배열이 한 방향으로 된 체계화된 조직으로, 광범위하게 근육이 손상된 경우 근육 구조를 재생하는 전략개발이 중요하다.

▲ 광범위 근육 손상 동물모델에서 전기 자극을 가하지 않고 3D 바이오프린팅한 경우보다 전기자극을 가하며 3D 바이오프린팅한 경우에 근육 재생 및 기능 회복이 2 배 이상 효과적이었다.

신경외과 한인보 교수팀은 돼지 근육조직에서 유래한 탈세포화된 세포외기질과 사람 유래 지방줄기세포를 바이오잉크로 사용하고, 동시에 전기자극을 가해 프린팅 한 근육 조직을 근육이 손상된 동물 모델에 이식했다. 

그 결과 세포 단위실험에서 프린팅된 세포가 일렬로 배열되었을 뿐 아니라 기능이 우수한 조직화된 근육구조를 생성하는 것을 확인했다.

▲ 탈세포화된 세포외기질과 사람유래 지방줄기세포를 바이오잉크로 사용하고 동시에 전기자극을 가하는 모식도

분당차병원 신경외과 한인보 교수는 "이번 연구를 바탕으로 조직화되고 체계적인 근육조직 재생을 위해 적합한 바이오잉크를 개발하고 전기자극 등의 새롭고 획기적인 복합전략을 사용한다면 근육손상 환자 치료에 효과적으로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구로 한인보 교수는 국가지정 생물학연구정보센터(BRIC, Biological Research Information Center)의 '한국을 빛낸 사람들(한빛사)'에도 선정됐다. 

한 교수는 골재생을 위한 4D 프린팅과 3D 바이오프린팅 연구를 '어플라이드 피직스 리뷰(Applied Physics Reviews, IF: 19.162)'와 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF: 13.273)'에 발표하며 2021년 한 해 동안 총 3회 한국을 빛내는 사람들에 등재됐다. 최근 1년간 3회 이상 등재된 연구자는 1%에 불과하다. 

한 교수는 척수 손상 환자를 위한 안전하고 효능 좋은 줄기세포 치료제를 개발하기 위한 연구는 물론 세계 최초로 골다공증성 척추골절 환자 대상의 줄기세포 임상시험을 완료하고, 줄기세포 연구 및 치료로 척수 재생용 줄기세포 치료 분야를 선도하고 있다.