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기존의 줄기세포 치료는 몸 밖에서 배양한 세포를 질환 치료에 직접 적용하는 방식을 주로 사용했다. 하지만 외부에서 배양된 줄기세포(외인성)의 질환 치료는 타인의 줄기세포 활용으로 인해 환자들의 거부감이 컸다. 또한 세포치료 안전성, 환자맞춤형 세포 생산의 어려움, 막대한 비용 발생의 문제점이 있었다.
연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 화학주성인자 단백질(SDF1) 구조로부터 AI를 활용, 화학주성인자(SDF1) 모방 액티브 펩타이드(SMP)를 발굴했다. 이 펩타이드는 기존 SDF1 단백질 화학주성인자보다 몸 안에서 훨씬 안정적이며 생산 비용도 200분의 1 이하로 경제적이다.
연구팀은 이어 클릭 화학 기반 가교 반응을 활용한 히알루론산 드레싱을 설계했다. 이 드레싱은 생체에 안전한 히알루론산을 쉽고 정교하게 결합하는 ‘클릭 화학’ 기술을 적용해 제조한 것이다. 상처 부위에서 SMP 화학주성인자 방출을 오랜 시간 유지시켜 내인성 줄기세포를 기존 방식 대비 약 10배 이상 많이 이동하도록 유도했다.
연구팀의 동물 실험 결과 이 플랫폼은 외부에서 주입한 줄기세포뿐만 아니라 체내에 원래 존재하던 줄기세포까지 동시에 상처 부위로 유도하는 ‘줄기세포 이중 리크루팅(dual recruitment)’ 효과를 보였다. 이를 통해 세포의 초기 유입과 장기적인 조직 재생 과정이 연속적으로 강화돼 혈관 형성과 조직 구조 회복이 크게 향상된 것으로 나타났다.
아주대는 “이번에 개발된 플랫폼은 조직 재생 과정을 체계적으로 설계할 수 있는 정교한 기술”이라며 “향후 당뇨성 궤양이나 만성 창상 등 치료가 어려운 질환에 활용될 수 있을 것”이라고 평가했다.
이번 연구는 한국연구재단의 미래도전연구사업의 지원을 받아 수행했다. 연구에는 이예진(분자과학기술학과 석사과정) 학생과 김영훈(분자과학기술학과) 석사가 제 1저자로 참여했다. 연구 결과는 화학공학 분야 저명 국제학술지(Chemical Engineering Journal) 4월호에 게재됐다.
