성균관대, 근육 재생 돕는 ‘스마트 바이오잉크’ 개발

[이데일리 김응열 기자] 성균관대는 의과대학 정밀의학 교실 김근형 교수 연구팀이 인체 심장이나 근육의 재생을 돕는 신개념 ‘컴퍼짓 바이오잉크’와 이를 정교하게 출력하는 ‘바이오프린팅 플랫폼’을 개발했다고 2일 밝혔다.

(왼쪽 위부터)성균관대 의학과 김근형 교수, 고려대학교 생명정보공학과 이형진 교수, 성균관대 황보한준 박사과정생, Pei Mohan 박사과정생, 최병준 석박통합과정생, 고려대학교 박찬영 석박통합과정생. (사진=성균관대)

사람 근육의 회복에는 세포가 올바른 방향으로 자라도록 유도하고 적절한 힘을 전달하는 것이 관건이다. 이를 ‘세포 기계생물학적 신호 전달’이라고 한다. 기존의 3D 프린팅 기술로는 이러한 복합적인 환경을 완벽히 재현하는 데 한계가 있었다.

김 교수 연구팀은 이러한 난제를 해결하기 위해 바이오잉크 내부에 용수철과 유사한 형태의 ‘코일 마이크로파이버’를 도입했다. 이 바이오잉크는 프린팅 과정에서 세포에 최적의 자극을 전달하며 세포가 근육 조직의 결을 따라 정렬하도록 돕는다. 실제 동물 실험 결과 대용량 근육 손실이 발생한 부위에 이 기술을 적용했을 때 근육의 구조가 원래대로 복원됐다.

연구팀은 이형진 고려대 교수 연구팀과의 공동연구로 버섯 유래 키토산을 활용한 ‘형상 회복 스캐폴드’를 개발하는 데에도 성공했다. 이 스캐폴드를 인체에 주입하면 근육이 수축과 이완을 반복할 때 발생하는 자극을 세포에 전달해 재생을 촉진한다. 몸속 염증 반응을 억제하는 효과도 있다.

김 교수는 “이번 연구 성과는 세포가 외부 자극을 물리적으로 감지해 스스로 조직을 재생하게 만드는 차세대 재생 의학 기술의 핵심”이라며 “앞으로 심장 근육이나 골격근 등 재생이 어려운 난치성 근육 질환 환자들에게 실질적인 치료 대안을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다.