3D 프린팅기술을 이용하여 죽은 심장세포를 효과적으로 재생시키는 새로운 줄기세포 치료기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 

가톨릭대학교 서울성모병원은 순환기내과 박훈준(
사진 왼쪽) 교수와 포스텍 기계공학과 조동우 교수 연구팀이 차세대 미래유망기술로 각광받는 3D 세포프린팅 기법으로 심근경색 등 허혈성 심장질환자의 심장기능 회복에 유용한 ‘혈관화 심근패치’를 개발해 주목을 받고 있다고 9일 밝혔다.
 
이 심근패치는 심장에서 유래한 세포외기질 바이오잉크를 이용하여 심장줄기세포와 중간엽 줄기세포를 3D 세포프린팅으로 이중 배열하고 내부에 혈관내피성장인자를 집어넣어 세포간 상호작용을 극대화시킨 세포 융합 플랫폼이라고 할 수 있다. 괴사된 심근조직의 혈관생성을 돕고 이식 후 단시간 내 주변 혈관 구조와 연결되어 전달하는 줄기세포의 생존률과 분화도를 향상시키는 효과가 있다. 

연구팀은 심근경색 동물모델을 이용한 전임상 실험을 통해 심장외막에 이식한 심근패치가 심근경색 부위의 섬유화 감소, 모세혈관 증가 및 재형성 방지 작용을 촉진, 심장기능을 빠르게 회복시킨다는 것을 확인했다. 또 심근패치로부터 방출된 심장줄기세포가 심근경색 부위로 이동, 신생혈관을 만들고 일부는 심근세포로 분화하는 것도 확인했다. 

3D 세포 프린팅 기술은 다양한 세포를 최적의 위치에 원하는 형상으로 배열할 수 있다는 장점이 있으며, 심장유래 세포외기질 바이오잉크는 조직의 미세환경을 구현함으로서 줄기세포의 증식, 분화 및 기능향상에 도움을 준다.


최근 세계보건기구(WHO)에 의하면 허혈성 심혈관계 질환은 2009년 기준 성인의 35.3% 유병률을 차지하는 매우 흔한 질환이고 전체 사망원인 중 1위를 차지하고 있는 중증질환으로 꼽힌다. 더욱이 고령 인구의 증가와 사회경제적인 발전 및 서구화된 생활습관 변화로 인해 환자 발생률이 계속 증가하고 있어 개선이 시급한 실정이다.

박훈준 교수는“이번 연구 클러스터 활동으로 임상적용 가능한 줄기세포주를 확립하고 3D 세포프린팅 기술 등 조직공학기술을 접목해 차세대 줄기세포 치료제 플랫폼을 개발할 계획”이라고 말했다.

연구결과는 생체재료 분야 국제 학술지 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials)’ 최근호에 게재됐다.

이기수 의학전문기자 kslee@kmib.co.kr