성균관대학교 김근형 교수 연구팀, 근조직·치은조직 재생을 위한 세포 배열 유도형 다공성 블럭 기술 개발
- 실크 피브로인·콜라겐 기반 바이오잉크로 세포 정렬 유도… 동물모델서 탁월한 재생 효과 입증
- 전단응력 활용한 바이오프린팅 공정으로 구강조직 재생 기술 상용화 기대

□ 성균관대학교(총장 유지범) 의과대학 정밀의학교실 김근형 교수 연구팀은 세포 정렬을 유도하는 다공성 세포블럭을 활용해 근조직 및 치은조직을 효과적으로 재생할 수 있는 신개념 기술을 개발했다. 이 기술은 고기공성과 기계적 강도를 동시에 갖춘 구조체 설계와 함께, 줄기세포의 정렬 및 기능 유도를 통해 조직 재건을 극대화할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

□ 연구팀은 실크 피브로인(silk fibroin)과 콜라겐을 혼합한 복합 바이오잉크를 개발하고, 정밀 섬유 제작 공정과 다공성 구조 생성 기술을 결합해 비등방성(anisotropic) 세포 배열형 구조체를 구현하였다. 이 구조체는 인체 근육의 배열을 모사해 줄기세포가 자연스럽게 정렬되도록 유도하며, 기계적 자극(물리적 스트레칭)을 통해 PIEZO1, Vinculin 등 기계적 감지 유전자와 Myod1, Myog, Myh2 등 근분화 유전자의 발현을 활성화시켰다.

□ 해당 기술을 마우스 대량 근손실(volumetric muscle loss) 모델에 적용한 결과, 기능적 근육 재생이 성공적으로 이루어졌으며, 이는 기존 조직공학적 접근보다 높은 재건 효율을 보여주었다.

□ 또한, 연구팀은 오메가-3 지방산(EPA, DHA 등)을 포함한 콜라겐 기반 기능성 바이오잉크를 개발하고, 전단응력 기반의 세포 배열 유도형 바이오프린팅 공정을 확립하였다. 이 공정을 통해 줄기세포가 포함된 치은조직 구조체를 제작하였으며, 동물모델 실험에서 혈관 형성과 조직 재생이 뚜렷하게 관찰되었다. 해당 기술은 향후 구강 조직 재생용 이식재로의 상용화 가능성을 시사한다.

□ 이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 질병관리청, BK21 FOUR 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 2024년 5월과 7월, 각각 Advanced Functional Materials 및 Theranostics에 게재되었다.

※ 논문명: Cell-Laden Constructs with Anisotropic Pores Fabricated by Collagen/Silk-Fibroin for Muscle Tissue Regeneration
※ 학술지: Advanced Functional Materials
※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202503933

※ 논문명: Mechanotransduction-enhanced bioconstructs fabricated using a bioink comprising collagen and omega-3 fatty acids for gingival tissue regeneration
※ 학술지: Theranostics
※ 논문링크: https://doi.org/10.7150/thno.114503

7월 24일 목요일자 보도자료 - 첨부파일 참조