국내 연구진이 세계 최초로 타인의 성체줄기세포를 기반으로 한 난치성 기관 결손 환자용 맞춤형 3D 바이오프린팅 인공 기관(trachea)을 개발해 이식에 성공했다.
가톨릭대학교 의과대학 김성원 교수 연구팀이 작년 8월 3D 바이오프린팅 인공 기관(trachea)을 이식해 수술 후 6개월의 추적 관찰 결과 성공적인 생착을 확인했다고 7일 밝혓다.
이번 첨단재생의료 임상 연구는 김성원 서울성모병원 이비인후과 교수, 박선화 박사, 배자성 갑상선내분비외과 교수 주도로 이진우 가천대 교수와 주식회사 티앤알바이오팹의 공동연구로 진행됐다. 남인철 인천성모병원와 조동우 포스텍 교수도 참여했다.
약 20여년 수행된 이번 연구는 성체줄기세포 기반 환자 맞춤형 3D 바이오프린팅 인공 기관을 실제 임상에 적용하는 임상 실용화 연구라는 점에서 의미가 깊다.
서울대교구 가톨릭세포치료사업단 서울성모병원 바이오의약품 GMP 세포생산실의 실제 성체 줄기세포/연골세포를 바이오 프린팅해 3차원 맞춤형 인공 기관을 제작한 뒤, 이를 난치성 기관 결손 환자에게 이식해 치료를 진행한 세계 최초의 연구 개발 및 임상시험이다.
호흡과 밀접한 연관이 있는 기관(trachea)은 기도의 제일 윗부분으로 목에서 흉부까지 연결된 튜브 형태의 구조물로, 공기의 유입과 유출이 이뤄진다.
또 기관지 속 분비물을 배출하는 통로로 갑상선암을 비롯한 두경부암, 선천적 기형, 외상 등으로 인해 좁아지거나 손상이 발생할 수 있다.
중환자실 치료를 위한 기관 삽관술과 절개술을 받은 환자는 기관 협착이 잘 발생하며, 두경부암 수술 과정에서 같이 제거되어 기관의 결손이 발생하기도 한다.
기존 치료법은 수술이 복잡하고 위험할 뿐 아니라 이전 상태로 기관을 완벽히 복원할 수 없어 기관 골격 구조 재건과 동시에 기관 기능을 유지하는 재건 방법이 절실히 요구되나 대체 현재 치료제가 없는 난치성 질환이다.
이에 난치성 기관 결손 환자들을 위해 진행된 ‘사람 신경능 유래 코 줄기세포 기반 바이오잉크를 활용한 3D 바이오프린팅 호흡기도 재생 임상 실용화 연구’가 시작됐다.
살아있는 세포를 실제 장기조직의 구조와 유사하게 세포 프린팅해 활성화된 이식용 장기와 조직을 만드는 3D 바이오프린팅 방법으로 지금까지 존재하지 않았던 환자 이식용 인공기관을 제작해 환자에게 이식한 것이다.
이번 연구는 코막힘 증상의 치료를 위해 다빈도로 시행되는 ‘코 하비갑개 수술’ 과정에서 폐기되는 인체 조직을 재활용해 새로운 기능성 성체줄기세포 공급원으로 사용했다.
또 초자연골 재생을 위한 연골세포 역시 코중격 수술 과정에서 폐기되는 인체 연골조직으로부터 분리, 배양해 사용됐다.
김성원 교수는 “이번 이식 성공은 환자 맞춤형 3D 바이오프린팅 인공 장기 이식 실용화 기술 발전에 토대를 이루며 향후 각종 난치성 질환에 대한 첨단바이오의약품 개발에도 큰 역할 할 것”이라고 밝혔다.
조재민 기자 (
