성균관대 박성수 교수 연구팀, 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유 개발
- 근결합조직으로 근육을 구조적, 기능적으로 개선
- 환자유래 iPSC 활용, 생체 모방성 높은 근육 생성으로 자가 근육이식에 응용
- 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈에 내부 표지논문으로 게재

□ 성균관대학교(총장 유지범) 기계공학부 박성수 교수 연구팀은 하버드대 의과대학 신수련 교수팀과 공동 연구를 통해 인간 유도 만능 줄기세포를 이용하여 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유를 개발했다고 밝혔다. 

□ 수술이나 대규모 외상으로 골격근의 상당 부분이 손실되는 경우, 자연회복이 어렵고 근육이 섬유화되면서 그 기능을 상실하게 된다. 최근 의학계에서는 이에 대한 해결책으로 근육 줄기세포와 조직공학을 이용하여 ‘기능적 골격근 조직’을 개발하여 골격근 기능의 주요 측면을 재현하는 데 상당한 노력을 기울이고 있다.

□ 하지만 근육 재생을 담당하는 줄기세포인 근아세포는 근결합조직(muscle connective tissue, MCT) 섬유아세포와 상호작용하며 근육 분화가 활성화하지만, 지금까지의 연구는 이러한 주변 세포들과의 상호작용이 고려되지 않아 재생에 한계가 있었다. 연구팀은 인체 내 근육조직을 정확하게 모사하기 위해서는 근섬유와 더불어 근결합조직이 함께 제작되어야 한다고 생각했다.

□ 이에 박성수 교수 연구팀은 인간 유래 유도만능줄기세포(human induced pluripotent stem cell; hiPSC)를 근조직과 근결합조직으로 분화할 수 있는 방법을 개발하였다. 연구팀은 바이오잉크의 강성도와 전환성장인자 베타(transforming growth factor-β; TGF-β)를 조절하며 근조직 및 근결합조직으로 분화할 수 있는 최적의 환경을 구축했다. 그 결과, 조직의 원하는 위치에 근섬유와 근결합조직으로 분화하게 할 수 있었고 삼차원 동축 프린팅 방식을 이용해 근결합조직으로 감싸진 근섬유를 제작하여 세포외기질 분비와 높은 근육 성숙도를 확인할 수 있었다.

□ 연구를 총괄한 성균관대 박성수 교수는 “근섬유 다발을 모방하는 데 있어 가장 큰 난제였던 근섬유와 결합조직을 동시에 hiPSC에서 분화시킨 첫 사례”라며 “이번 연구는 환자 유래 iPSC(인간 유래 유도만능줄기세포)를 사용해 생체 모방성이 높은 근육을 만들어 자가 근육 이식에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

□ 이번 연구는 과학기술정보통신부 선도연구센터사업, 산업통상자원부/한국산업기술진흥원의 산업혁신인재성장지원(해외연계)사업과 한국연구재단 박사후국외연수사업의 지원으로 수행되었다. 이번 연구성과는 재료과학 분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 1월 15일자 내부 표지 논문으로 선정되었다.

2월 5일 월요일자 보도자료 - 첨부파일 참조