최근 범부처재생의료기술개발사업단(단장 조인호)은 서울대학교 강경선 교수와 김다현 박사, 류철원 객원교수(바이오고 대표) 연구팀이 나노 산화 그래핀을 이용한 스캐폴드 가교기술을 개발, 기존 생체 스캐폴드의 한계점인 이식 후 빠른 생분해와 염증발생 문제를 극복했다고 밝혔다.

전 세계적으로 장기부족 현상이 일어나면서 인공장기, 오가노이드 등이 대안으로 제시되고 있지만 정교하고 미세한 인체장기 구조를 구현하는 데 어려움이 있는 실정이다. 

이에 최근 동물 장기에서 세포를 모두 제거한 탈세포 스캐폴드에 사람의 세포를 주입하는 재세포화 기술이 주목받고 있다. 

탈세포 스캐폴드를 활용하면 기존 장기의 미세구조와 생화학적 특성을 최대한 보존할 수 있기 때문인데, 생체에 이식 시 약한 물성으로 인해 쉽게 생분해 되고 분해된 물질이 염증을 유발한다는 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 나노 산화 그래핀을 펩타이드 결합을 통해 탈세포 스캐폴드에 가교결합 시켜 기계화학적 물성을 크게 강화시켰다.

또한, 나노 산화 그래핀이 생체 내 효소의 활성을 저해하고 항염증 효과를 통해 스캐폴드를 보호함을 규명했다. 기존 스캐폴드의 경우, 1~2주면 모두 소실되고 염증이 발생했으나 연구팀이 개발한 스캐폴드는 생체 이식 약 60일 이후에도 다량 안정적으로 유지됨을 밝힌 것이다.

나노 산화 그래핀을 탈세포 지지체에 가교결합 시키는 기술을 통해 물성 강화 및 면역원성이 감소된 생체 스캐폴드를 제작하고 이를 이용해 이식 시 생존능이 높으면서 생체 내 기능성, 재생능이 향상된 생체 모사 인공 간 제작기술 또한 개발됐다. 

해당 인공 간은 실제 마우스 간과 유사한 구조임이 확인됐으며, 생체 외 기능성도 높게 유지되었다. 주목할 점은 급성 간부전 및 만성 간부전이 유발된 마우스 모델에 이식한 결과, 각각 손상된 간을 효과적으로 재생하여 간 기능 회복에 성공했다는 것이다.

특히, 강경선 교수는 강스템바이오텍의 설립자(founder)이며 기술고문 역할을 수행 중에 있어 본 개발 기술을 강스템바이오텍의 만능줄기세포(universal stem cell) 플랫폼 기술 및 오가노이드 기술과 접목할 경우, 안정성 높은 이식재 및 인공장기 개발이 가능해져 강스템바이오텍의 오가노이드 기반 이식재 상업화에 중요한 촉매 역할이 될 수 있을 것으로 보인다.

한편, 본 연구성과는 범부처재생의료기술개발사업단이 추진하는 재생의료 원천기술 개발 사업 및 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 세종과학펠로우십 사업의 지원으로 수행하였으며, 세계적 국제학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ (IF=17.694)에 게재되었다.