왼쪽부터 하버드대 신수련 교수, 성균관대 박성수 교수, 한석규 박사, 이명철 박사.

 

[대학저널 이선용 기자] 성균관대학교 기계공학부 박성수 교수 연구팀이 하버드대 의과대학 신수련 교수팀과 공동 연구를 통해 인간 유도 만능 줄기세포를 이용하여 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유를 개발했다.

수술이나 대규모 외상으로 골격근의 상당 부분이 손실되는 경우, 자연회복이 어렵고 근육이 섬유화되면서 그 기능을 상실하게 된다. 최근 의학계에서는 이에 대한 해결책으로 근육 줄기세포와 조직공학을 이용하여 ‘기능적 골격근 조직’을 개발하여 골격근 기능의 주요 측면을 재현하는 데 상당한 노력을 기울이고 있다.

하지만 근육 재생을 담당하는 줄기세포인 근아세포는 근결합조직(muscle connective tissue, MCT) 섬유아세포와 상호작용하며 근육 분화가 활성화하지만, 지금까지의 연구는 이러한 주변 세포들과의 상호작용이 고려되지 않아 재생에 한계가 있었다. 연구팀은 인체 내 근육조직을 정확하게 모사하기 위해서는 근섬유와 더불어 근결합조직이 함께 제작되어야 한다고 생각했다.

이에 박성수 교수 연구팀은 인간 유래 유도만능줄기세포(human induced pluripotent stem cell; hiPSC)를 근조직과 근결합조직으로 분화할 수 있는 방법을 개발하였다. 연구팀은 바이오잉크의 강성도와 전환성장인자 베타(transforming growth factor-β; TGF-β)를 조절하며 근조직 및 근결합조직으로 분화할 수 있는 최적의 환경을 구축했다.  

 

근결합조직으로 감싸진 근섬유 개발 모식도.

그 결과, 조직의 원하는 위치에 근섬유와 근결합조직으로 분화하게 할 수 있었고 삼차원 동축 프린팅 방식을 이용해 근결합조직으로 감싸진 근섬유를 제작하여 세포외기질 분비와 높은 근육 성숙도를 확인할 수 있었다.

연구를 총괄한 성균관대 박성수 교수는 “근섬유 다발을 모방하는 데 있어 가장 큰 난제였던 근섬유와 결합조직을 동시에 hiPSC에서 분화시킨 첫 사례”라며 “이번 연구는 환자 유래 iPSC(인간 유래 유도만능줄기세포)를 사용해 생체 모방성이 높은 근육을 만들어 자가 근육 이식에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

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