성균관대 김근형 교수 연구팀, 회전근개 복합 조직 재생 모델 개발
- 다양한 인체 복합 조직 재생을 위한 세포-구조체 바이오프린팅 플랫폼 기술

□ 성균관대학교(총장 유지범) 의학과 김근형 교수 연구팀(정밀의학교실: 김원진, 채수정, 황보한준, 조서율)은 회전근개(rotator cuff) 복합 조직을 재생할 수 있는 새로운 바이오프린팅 기술을 개발하는 데 성공했다. 이번 연구는 힘줄, 골조직, 그리고 두 조직을 이어주는 섬유연골을 포함한 복합 조직의 미세환경을 모사하는 데 중점을 두었다.

□ 회전근개의 힘줄-골 복합 조직은 힘줄에서 골조직으로 갈수록 기계적 특성과 무기질 함량이 점진적으로 변화하는 특성을 지닌다. 이로 인해 수술로 복합 조직을 재생하는 데 어려움이 있었으며 특히 섬유연골의 재생이 큰 과제로 남아 있었다.

□ 회전근개를 제작하는 기존 기술들은 복합 조직의 미세환경을 재현하기 위해 다양한 소재와 세포를 적용했으나 완전한 복합 조직 재생에는 한계가 있었다.

□ 이를 극복하기 위해 성균관대 김근형 교수 연구팀은 지방줄기세포 기반의 두 가지 바이오잉크를 활용하여 힘줄, 골조직, 섬유연골을 동시에 재생할 수 있는 혁신적인 in situ 3D 바이오프린팅 기술 플랫폼을 개발했다. 이 기술은 연세대 이상천 교수팀, 대구가톨릭대 권동락 교수팀, 고려대 이형진 교수팀과의 공동 연구를 통해 토끼 회전근개 파열 모델에서 효능을 입증하였으며, 재생된 조직은 기계적 특성 면에서 정상 회전근개와 유사한 결과를 보였다.

□ 더불어 연구팀은 블레이드-바이오프린팅 플랫폼을 통해 최적 배열 구조의 근육 조직 재생 기술도 개발하여, 이 기술을 광주과학기술원 류동렬 교수팀과 동물 근육 손실 모델에 적용한 결과 근육 조직의 재생 효과가 획기적으로 향상되었다는 사실을 확인하였다.

□ 또한, 기존 인공 피부 조직에서 재생이 어려웠던 피부 망상 융기(rete ridge) 구조를 갖춘 세포 포함 지지체도 개발하여, 한강성심병원 전욱 교수팀과의 협업을 통해 동물 모델에서 피부 재생 효과를 크게 높이는 데 성공했다.

□ 김근형 교수는 “이번 연구는 인체 복합 조직을 모사하여 복합 세포 구조체를 제작할 수 있는 새로운 바이오프린팅 플랫폼을 개발한 것”이라며 “하나의 조직을 넘어 다양한 조직과 이들을 연결하는 접합부까지 재생하는 새로운 치료 전략을 제시할 수 있을 것”이라고 기대를 밝혔다.

□ 이번 연구 결과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 그리고 질병관리청의 지원으로 수행되었으며, 생체재료 분야 국제학술지 Bioactive Materials(IF: 18, JCR 상위 0.9%)*, 제조공학 국제학술지 International Journal of Extreme Manufacturing(IF: 16, JCR 상위 0.7%)**, 그리고 재료 분야 국제학술지 Advanced Functional Materials(IF: 18, JCR 상위 4.1%)***에 각각 10월 11일, 15일, 18일 온라인으로 게재되었다.

  *	논문명: 3D bioprinted multi-layered cell constructs with gradient core-shell interface for tendon-to-bone tissue regeneration, Bioactive Materials (DOI: 10.1016/j.bioactmat.2024.10.002).
 **	논문명: Bioengineered skin-substitutes incorporating rete-ridges using a bioprinting process, International Journal of Extreme Manufacturing (DOI: 10.1088/2631-7990/ad8739).
***	논문명: Enhanced Myogenic Differentiation of Human Adipose-Derived Stem Cells via Integration of 3D Bioprinting and In Situ Shear-Based Blade Coating, Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202406591).

10월 31일 목요일자 보도자료 - 첨부파일 참조