[위즈뉴스] 한국연구재단은 18일, 연세대 조승우 교수와 신지수 박사, 연세의료원 최동훈 교수로 구성된 연구팀이 줄기세포나 약물을 조직 표면에 간편히 붙여 전달하는 하이드로젤 테이프를 개발했다고 밝혔다.
개발된 테이프는 동결건조된 제형으로 별도의 처리 없이 기성품(ready-to-use tissue tape)처럼 간편하게 사용할 수 있으며, 줄기세포를 이식하거나 주사하는 대신 테이프처럼 붙이는 방식으로 전달하면 조직에 미치는 영향을 줄일 수 있는 한편 사용자의 편의성을 크게 높일 수 있는 것으로 알려졌다.
하이드로젤은 수분 함유량이 90% 이상이며 젤리와 같은 특성을 지닌 제형으로 미용을 위한 팩이나 컨택트렌즈, 상처 치유를 위한 드레싱 등에 널리 쓰이고 있다.
연구팀은 홍합이나 멍게 같은 해양생물의 수중 접착력을 모사한 히알루론산 기반 하이드로젤을 기존 주사제 제형에서 붙이는 패치 제형으로 변형해, 기능성과 편의성을 크게 향상시켰다.
히알루론산(Hyaluronic acid, HA)은 인체 조직 전체에 널리 존재하는 천연 다당류로서, 다양한 체내 생리적 작용을 조절한다. 특히, 피부조직에 많이 분포하여 보습작용을 하는 것으로 알려져 화장품의 주성분으로 활발히 활용되고 있다.
페놀 유도체 성분에서 비롯된 우수한 접착력과 탄력성, 그리고 하이드로젤 패치 내부에 형성된 나노섬유 구조가 세포의 생착을 돕는 한편 약물전달 효율을 높임으로써 기능성을 크게 개선할 수 있었다.
연구팀은 이번 연구에서 실제 심근경색 소동물 모델 '랫트(Rat)'의 손상된 심장 표면에 히알루론산 하이드로젤 패치를 테이프처럼 붙이고 그 위에 줄기세포를 분사하여 하이드로젤 패치 내부에 흡수되도록 했다.
그 결과 심박출률 같은 심장기능이 개선되었고, 심근비대증이 완화되었으며 심혈관 조직의 재생도 돕는 것을 확인했다.
이번 연구에서는 또, 줄기세포 이외의 치료단백질 전달효과도 확인했다. 재생효과가 있어 상처치료에 사용되는 혈관유도성장인자를 탑재한 하이드로젤 패치 테이프를 생쥐의 창상 부위에 적용했다.
그 결과 자가치유가 힘들 정도로 컸던 창상 부위가 빠르게 회복되는 것을 확인할 수 있었다.
나아가, 약물 스크리닝이나 질병 모델링 분야에서 주목받는 미니 장기 '오가노이드'는 차세대 세포치료제로도 기대를 모으고 있지만 마땅한 이식기술이 없는 실정이다.
오가노이드 는 실제 인체 조직과 구조적, 기능적으로 유사해 질병 모델링 및 약물 스크리닝 등을 통한 신약개발에 활용 가능성이 높은 장기 유사체이다.
연구팀은 이번에 개발한 테이프를 이용해 생쥐에서 간, 소장, 위 등 다양한 오가노이드를 원하는 위치에 부착시킬 수 있음을 확인했다.
조승우 교수는 "세포와 약물을 전달하던 기존 방식의 단점을 극복했다"며 "하이드로젤 테이프를 이용해 줄기세포 및 약물을 손쉽고 편리하게 질환 부위에 안전하고 효과적으로 전달하는 방법으로 상용화 가능성이 크다”고 설명했다.
이번 연구성과를 담은 논문은 'Tissue Tape-Phenolic Hyaluronic Acid Hydrogel Patches for Off-the-Shelf Therapy'라는 제목으로 SCI급 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머테리얼스(Advanced Functional Materials, IF=15.621)’ 9월 2일자에 게재됐다.
이번 연구는 또, 과학기술정보통신부와 한국연구재단 중견연구지원사업 및 바이오·의료기술개발사업의 지원으로 수행됐다.
