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성과명골, 연골 재생을 동시에! 신개념 조직 재생 기술 개발

Directed regeneration of osteochondral tissue by hierarchical assembly of spatially organized composite spheroids(Advanced Science (IF: 16.806, 2020년 기준))

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지원사업
이공분야기초연구사업(중견연구, 기초연구실), 원천기술개발사업(자연모사기술개발사업)
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
한양대학교
연구자
신흥수, 이진규, 이서윤
발표일
2021-11-21
조회수
114

골, 연골 재생을 동시에! 신개념 조직 재생 기술 개발


줄기세포구상체 자가조립을 통한 골-연골 조직 재생 기술 개발



개요

신흥수 교수(한양대학교) 연구팀이 골과 연골로 자발적으로 분화될 수 있는 인공조직을 만들고, 이를 실제 조직과 유사한 수준으로 재생시킬 수 있음을 보였다고 밝혔다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 이공분야기초연구사업(중견연구, 기초연구실), 원천기술개발사업 (자연모사기술개발사업)의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지‘어드밴스드 사이언스 (Advanced Science)’에 2021년 11월 21일 게재(온라인)되었다.


연구 내용

아직 미분화된 줄기세포의 증식이나 분화를 조절하여 손상조직에 이식할 세포를 얻기 위한 연구가 활발하게 진행되는 중 실제 골-연골의 세포들은 3차원 미세환경 내에서 세포-세포 혹은 세포-세포외기질의 상호작용을 통해 자가조립을 이루고 각각 골 또는 연골 조직으로 분화하여 정상적인 이중층 구조를 이룰 수 있다는 점에 착안하여 이를 조직공학적으로 모사하고자 하였다.
골, 연골 특이적 세포외기질을 모사하기 위해 전기방사기법을 통해 제조된 생분해성 나노섬유에 골, 연골 분화유도인자를 고정하여 줄기세포와 함께 응집시킨 3차원 세포구상체를 형성하는 기술을 개발하였다. 줄기세포구상체들이 세포의 자가조립 및 자가 조직화현상에 의해 강하게 접합되어 골-연골 이중 층 구조체를 형성할 수 있는 기술을 확립하였으며, 이렇게 만들어진 이중 층 내에 존재하는 줄기세포들은 각각 골, 연골 세포로 분화하고 있음을 체외 배양을 통하여 증명하였다.
줄기세포구상체의 자가조립으로 형성된 이중층 구조를 토끼의 무릎 부위 대퇴골 활차구 결손 모델에 삽입하였을 때, 조직학적으로 골-연골 조직을 동시에 실제 조직과 유사한 수준으로 재생시키는 것을 증명하였다.


기대 효과

다양한 조직 결손을 가진 환자에 직접 이식하는 세포치료뿐 아니라 체외에서 진행할 수 있는 유전 질환 모델링, 개인 맞춤형 의약품, 약물 효능 평가 등 다양한 방면에 활용될 가치가 있을 것으로 기대한다.


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