김우섭 중앙대병원 성형외과 교수는 데이비드 무니(David Mooney) 미국 하버드대 응용공학과 교수와 함께 줄기세포치료의 효율성 높여 줄 골분화 방법을 발견했다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과를 담은 ‘공간형성-하이드로겔의 탄성이 줄기세포의 골분화에 미치는 기전’이라는 제목의 연구논문은 지난 9월 18일 네이처(Nature) 계열의 대표적인 소재 분야 국제 학술지인 ‘네이처 머티리얼(Nature Material)’에 게재됐다.
줄기세포 치료는 줄기세포 이식 중 세포가 일부 죽거나, 세포분화 과정을 정확하고 섬세하게 제어할 수 없어 임상에 적용하는 데 한계가 있었다.
이런 경우 공간을 형성할 수 있는 생체재료를 이용하면 분자레벨에서 신호가 나와 특정한 ‘유전자 표현형(phenotype)’으로 유도, 줄기세포의 생존율이 높아졌다. 이를 위해 시험관연구에서 생체재료의 탄성을 조절해 줄기세포의 분화를 유도한 사례는 있지만 생체에서도 같은 효과가 나타나는지에 대해서는 아직까지 밝혀지지 않았다.
이에 연구팀은 주사기로 주입하고 작은 공간을 형성할 수 있는 다공성 생체재료인 ‘하이드로겔(Void-Forming Hydrogel)’이라는 물질을 개발해 세포주입 물질로 사용했다. 그 결과 시험관은 물론 생체 내에서도 중배엽 줄기세포로 골형성을 유도할 수 있는 것으로 나타났다.
연구팀은 또 줄기세포 골분화에 적합한 생체재료의 탄성도가 60kPa(킬로파스칼)임을 밝혀냈다.
김우섭 교수는 “이번 연구는 줄기세포의 골분화를 더 효율적으로 유도함으로써 향후 줄기세포 치료의 임상응용 시기를 앞당길 수 있을 것”이라며 “또 다공성 생체재료의 적절한 탄성도를 발견해 줄기세포 골분화 연구에 획기적으로 기여할 수 있게 됐다”고 말했다.
김 교수는 이번 연구엣 하버드대 재료공학자 연구팀 중 유일하게 임상의사로 참여했다. 2012년 데이비드 무니 교수와 지방줄기세포를 이용한 새로운 바이오필러(Bio-Filler)를 개발해 주저자로 연구논문을 게재하고 미국 특허를 출원한 바 있다. 현재 대한미용성형외과학회 이사장, 미국미용성형외과학회지(ASJ) 및 대한의학회지(JKMS) 편집위원으로 활동 중이다.
