성균관대 의과대학 김근형 교수 연구팀, 근육 재생시키는 휴대용 ‘바이오-건’ 개발
- 빠르고 간편한 근육 재생용 다공성 세포구조체 제작
- 실험으로 근육 조직 및 근 기능 회복 효능 검증

□ 과도한 근육 손실(volumetric muscle loss, VML)은 교통사고나 전시 상황과 같은 위험하고 긴급한 상황에서 외부 충격으로 인해 골격근의 20%에 해당하는 큰 부피의 손실이 발생한 경우를 말한다. VML은 인간의 일반적인 재생능력으로는 완전한 재생이 불가능하며 근육 기능 상실과 같은 후유증이 존재한다. 의학계에서는 이를 해결하기 위해 조직공학적 방법으로 VML을 치료하려는 연구가 계속되고 있다.

□ VML을 치료하기 위한 대표적인 조직공학적 방법으로는 세포가 포함된 바이오 프린팅 공정이 있다. 그러나, 이 방식은 복잡한 프린팅 공정 때문에 많은 시간이 필요하고, 또한, 복잡한 공정조건을 정립해야 하므로 쉽게 사용할 수 없으며 위급한 현장 상황에 즉각적으로 적용할 수 없다는 문제점이 존재한다.

□ 이러한 문제점들을 해결하기 위해 성균관대학교(총장 유지범) 의학과 김근형 교수 연구팀(주저자 조서율, 이지운)은 휴대가 가능하며, 빠르고 효과적인 방식으로 근육세포재생이 가능한 휴대용 바이오-건(Bio-Gun) 제작 시스템을 개발하였다.

□ 연구팀은 Gel-Ma 바이오잉크를 다공성 바이오-폼(Bio-form) 제작이 가능한 바이오-건을 사용하여 세포구조체를 제작하였다. 바이오-건은 휴대가 가능한 크기로 제작되어 사용자가 손쉽게 해당 시스템을 이동시킬 수 있으며, 건의 손잡이를 누르는 것만으로 세포가 포함된 바이오-폼 제작이 가능하므로 누구나 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 연구팀은 제작된 바이오-폼이 뛰어난 세포 성장 및 근-분화능을 보이는 것을 확인했다.

□ 제작된 바이오-폼은 동물 근육 손상 모델에 적용되어, 근육 조직 재생 및 근 기능 회복 효능을 검증하는 데 사용되었다. 바이오-폼 구조는 기존의 바이오프린팅 방식을 통해 제작된 세포구조체에 비교해 뛰어난 근육 조직 재생을 보였으며, 운동성 측정을 통해 근육 기능 회복에 관해서도 더 뛰어난 결과를 보이는 것으로 확인되었다.

□ 김근형 교수는 “휴대용 바이오-건을 활용하여 제작된 바이오-폼이 근육의 재생에 효과적임을 보였으며 바이오-폼의 다공성 구조를 변형시키거나 바이오 세라믹 등의 소재를 추가하여 다양한 복합 조직의 재생에도 활용할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다.

□ 연구팀의 이번 연구결과는 산업통상자원부 한국산업기술평가관리원 바이오산업핵심기술개발사업과 성균관대학교 및 교육부, 한국연구재단의 4단계 두뇌한국21 사업의 지원으로 수행되었으며, 조직재생 공학 국제 학술지인 npj Regenerative Medicine(IF: 14.4)에 지난 6월 10일 게재되었다.

* 논문명: The one-step fabrication of porous hASC-laden GelMa constructs using a handheld printing system (2023. 6. 10).

6월 21일 수요일자 보도자료 - 첨부파일 참조