"골육종 치료와 뼈 재생 동시에 잡다" 가톨릭대, 새로운 생체소재 개발

이현 바이오메디컬화학공학과 교수팀 '테라제너레이티브 생체소재' 개발
강희민 고려대 교수, 정현도 한양대 교수와 공동연구...국제학술지에 논문 게재

권태혁 기자 | 2024.07.17 16:52

가톨릭대학교 성심교정 전경./사진제공=가톨릭대

가톨릭대학교는 최근 이현 바이오메디컬화학공학과 연구교수와 한기남 박사과정이 골육종 치료와 뼈 재생 촉진 효과를 가진 맞춤형 생체소재 '테라제너레이티브'(Thera-generative)를 개발했다고 17일 밝혔다.

골육종은 뼈가 급속히 성장하는 아동·청소년기에 발병하는 악성 종양이다. 암세포가 혈액을 통해 폐나 간으로 전이될 수 있어 재발률이 높다. 현재 주로 사용되는 약물 치료는 약물의 체내 잔류 효과가 적고 필요한 위치에 약물을 표적하기 어렵다. 또 약물 내성 위험까지 큰 것으로 알려졌다. 골육종 제거 수술로 종양을 제거할 때도 암세포를 완전히 제거하기 힘들고 외부 감염 확률이 높다. 난치병인 셈이다.

이 교수팀은 골육종 제거 수술 후 해당 위치를 채우는 동시에 암의 재발과 감염을 억제하고 골 재생까지 촉진하는 생체소재를 개발했다.

연구팀은 생분해성 고분자인 PLA(폴리젖산)와 HAp(하이드록시아파타이트)를 나노 스파이크 형태로 코팅한 nMg(마그네슘 입자)를 혼합해 생체소재 필라멘트를 만들었다. HAp는 조직 재생 능력이 탁월한 인체 뼈 구성물질이다.

이후 뼈의 재생 속도를 높일 수 있도록 DNA 제제와 폴리도파민을 융합한 aDNA를 추가했다. 연구팀은 이렇게 개발한 새로운 생체소재를 '테라제너레이티브'라고 명명했다. 치료법을 의미하는 'Therapy'의 Thera와 재생을 뜻하는 'Regenerative'의 generative의 합성어다.

테라제너레이티브는 골육종 치료는 물론 뼈 재생력을 높이는 데에도 탁월한 효과를 보였다. 물리적 강도가 우수하고 광열 특성을 갖춘 nMg 덕분에 광열 치료에서 암세포 사멸 및 항균 효과, 종양 형성 억제 성능이 뛰어났다.

조골세포와 혈관내피세포를 활용한 실험에서도 다른 실험군보다 월등히 높은 조직 재생 성능을 나타냈다. 동물 실험에서는 신생골 형성 정도가 크게 향상됐으며, 골조직 형성 관련 인자(BMP-2, ALP, OCN)와 혈관 재생 인자(CD31), 면역반응 인자의 발현도(TGF-β)가 큰 폭으로 상승했다.

이 교수는 "골육종 치료와 재생을 목적으로 각각 사용되던 생체소재의 한계를 넘어 치료와 재생 능력을 동시에 확보할 수 있는 테라제너레이티브 생체소재를 개발했다"며 "이번에 개발한 생체소재가 실제 임상에 적용되면 환자의 부담을 상당 부분 경감할 수 있을 것"이라고 전했다.

한편 이 교수팀은 △한국연구재단의 '창의도전연구지원사업'과 '개인기초연구지원사업' △해수부의 '수산배양육생산기술개발사업' △과기정통부·복지부의 '범부처재생의료기술개발사업'의 지원을 받았으며, 강희민 고려대 신소재공학부 교수, 정현도 한양대 신소재공학부 교수와 함께 연구를 수행했다.

연구 결과는 재료·응용 분야 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'(Advanced Functional Materials, IF=18.5, JCR=4.2%)에 게재됐다.