[더파워 이우영 기자] 환자의 정상 신경을 떼어 손상 부위에 이식하지 않고도 말초신경 재생을 유도할 수 있는 소재가 개발됐다. 우유의 주요 단백질인 카제인을 활용한 신경유도관으로, 동물실험에서 현재 표준 치료법인 자가신경이식에 버금가는 회복 효과를 보였다.
단국대학교 양희석 의생명시스템학전공 교수 연구팀은 카제인과 생체적합성 고분자 PVA, 홍합 접착단백질 원리에서 착안한 DOPA를 결합한 ‘MDP-DOPA 하이드로젤 신경유도관’을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구의 핵심은 카제인을 단순한 구조재가 아니라 신경재생을 유도하는 기능성 소재로 활용했다는 점이다.
연구팀은 카제인에서 유래한 β-casomorphin 등의 펩타이드가 손상 부위의 염증과 면역반응을 조절하고 신경세포 성장을 돕도록 설계했다. 신경을 물리적으로 연결하는 역할에 그치지 않고 재생에 유리한 미세환경까지 조성하도록 한 것이다.
현재 말초신경 손상 치료에는 환자의 정상 신경을 떼어 손상 부위에 이식하는 자가신경이식이 널리 사용된다. 치료 효과는 우수하지만 이식 가능한 신경의 양이 제한적이고 정상 신경을 채취하는 과정에서 추가 조직 손상이 발생할 수 있다는 한계가 있다.
이를 보완하기 위해 인공 신경유도관과 성장인자를 이용한 방법이 연구돼 왔지만 외부에서 주입한 성장인자가 체내에서 빠르게 분해돼 효과를 오래 유지하기 어렵다는 문제가 있었다.
이미지 확대보기그림설명 : (A) MDP-DOPA하이드로젤 도관의 제작 공정 모식도. (B) 신경재생을 위한 MDP. (사진제공=단국대)
연구팀은 이 문제를 신경유도관 자체에 생체신호 기능을 부여하는 방식으로 풀었다.
10mm 길이의 좌골신경이 손상된 동물을 대상으로 실험한 결과 새 소재는 손상 부위의 염증 반응을 완화하고 신경재생에 유리한 환경을 형성했다. 신경돌기 성장도 촉진된 것으로 나타났다.
기능 회복도 확인됐다. 실험동물의 보행 기능과 신경 신호 전달 능력이 개선됐고 신경 손상으로 발생하는 근육 위축도 크게 줄었다.
연구팀은 이 같은 결과가 자가신경이식과 비교해 유사한 수준의 회복 효과를 보여줬다고 설명했다. 다만 현재 성과는 동물실험 단계로, 실제 환자 치료에 적용하기 위해서는 추가적인 검증이 필요하다.
양희석 교수는 "이번 연구는 우유 유래 단백질을 단순한 물리적 생체재료를 넘어 면역반응을 조절하고 조직재생을 유도하는 생체신호 소재로 활용했다는 데 큰 의미가 있다"며 "향후 말초신경 재생뿐만 아니라 다양한 조직재생 및 차세대 생체 인터페이스 소재 기술로 폭넓게 확장할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구에는 한국과학기술연구원 정윤기 박사와 단국대 박사 출신 전진 박사 등이 참여했다. 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 기초과학연구역량강화사업의 지원을 받아 수행됐으며, 성과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘Soft Science’에 게재됐다.
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