무세포 연골 지지체, 뼈 재생 유도… '즉시 사용 가능한 이식재'로 나아가

스웨덴 룬드대학교 연구진이 손상된 뼈를 재생하도록 유도하는 무세포 연골 지지체를 개발했다. 이번 연구 결과는 Proceedings of the National Academy of Sciences에 게재됐다. 이 이식재는 강한 면역 반응을 유발하지 않으면서 뼈 치유를 촉진하며, 동물 모델에서 성공적으로 검증됐고 현재 인간 대상 연구가 준비 중이다.

암 치료 후 또는 류마티스 관절염·골관절염 같은 심각한 관절 질환, 심각한 감염으로 인해 뼈의 큰 부분이 파괴되거나 제거되면 신체가 스스로 손상을 복구하는 데 어려움을 겪을 수 있다. 연구진은 전 세계적으로 매년 200만 명 이상이 골이식 수술을 필요로 하는 것으로 추산한다. 현재 치료법은 대개 환자 자신의 조직이나 세포를 사용하는 데 의존하는데, 이 접근법은 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리며 환자가 이미 겪고 있는 신체적 부담을 가중시키고 의료비 상승 요인이 된다.

새 방법을 개발하기 위해 연구팀은 먼저 실험실에서 연골 조직을 배양한 뒤 '탈세포화(decellularization)'라는 과정을 통해 모든 살아있는 세포를 제거했다. 그러면 구조적 지지와 생물학적 신호를 제공하는 자연적인 프레임워크인 세포외 기질(extracellular matrix)이 남는다. 프레임워크가 온전하게 유지되기 때문에 신체 자체 세포를 안내할 수 있는 성장인자도 여전히 포함되어 있다. 손상 부위에 이식하면 남아 있는 연골 구조가 청사진 역할을 하여 신체가 손상된 뼈를 단계적으로 재건하도록 돕는다.

이 연골 구조는 안정적이고 잘 제어되며 재현 가능한 세포주에 기반하며, 강한 면역 반응을 유발하지 않으면서 뼈 형성을 자극할 수 있다. 연구진은 이를 면역 체계와 상호작용하며 대형 골결손을 복구할 수 있는 '즉시 사용 가능한(off-the-shelf)' 기성 이식재로 설명한다. 이 소재는 사전에 제조해 보관할 수 있기 때문에 향후 인간 골조직 이식의 임상적 사용을 위한 중요한 단계를 의미한다.

연구진은 재현 가능한 제조 공정을 갖춘 조직공학의 보편적이고 비환자특이적 접근법이 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리는 환자 맞춤형 이식재보다 큰 장점을 제공한다고 밝혔다. 다음 연구 단계에서는 생산을 확대하고 표준화하면서 사람을 대상으로 이 방법을 평가하는 데 초점을 맞출 예정이다. 여기에는 팔과 다리의 긴뼈에 발생한 심각한 결손처럼 먼저 시험할 부위를 결정하고, 임상시험 수행을 위한 윤리적 검토와 규제 승인 문서를 마련하며, 품질과 안전성을 유지하면서 대규모로 수행할 수 있는 제조 공정을 구축하는 것이 포함된다.