한강성심병원 화상연구소, 세계 최초 3D 프린팅 ‘간 블록’ 제작
간 손상 동물에 이식하자 간이 1주 만에 정상수준으로 회복...
간이식이 유일한 치료법인 급성 간부전, 새로운 치료길 열어
국내 연구진이 3D 세포 프린팅 기술로 손상된 간 기능을 회복시키는 ‘간 블록(Hepatic block Scaffolds)’을 개발했다. 이 간 블록을 손상된 간에 이식하면, 간 블록 안에 있는 인간 지방조직 유래 줄기세포가 밖으로 방출돼 손상된 간의 기능을 대신하여 간 재생을 유도하는 방법으로 간을 회복시킨다는 것이다.
한림대학교한강성심병원 화상연구소 전욱 교수팀은 지난 1월 12일 세계 최초로 3D 세포 프린터와 인간 지방조직 유래 줄기세포를 이용해 손상된 간 기능을 회복시키는 ‘간 블록(Hepatic Block Scaffolds)’을 만드는데 성공했다.
‘3D 세포 프린팅’ 기술은 조직공학과 재생의학 분야의 학문이다. 인간유래 세포와 천연 고분자 물질로 만들어진 ‘바이오 잉크’가 ‘세포 프린터’를 통해 피부, 혈관, 연골 등의 장기로 출력되는 미래 의학기술로도 불린다.
연구팀은 ‘3D 세포 프린팅’ 기술로 2014년부터 3년간의 연구 끝에 돼지 피부 유래의 ‘type 1 콜라겐’을 바이오 잉크로 사용하고, ‘인간 지방조직 유래 줄기세포(ASC: Adipose Stem Cell)’를 이용해 간 블록을 제작했다.
이 간 블록을 간 손상 동물모델에 이식한 결과 대조군에 비해 '인간 지방조직 유래 줄기세포(ACS) 간 블록'을 이식받은 실험군에서 간 기능이 빠르게 회복됐다. 건강한 쥐와 간 손상 쥐를 비교하는 실험 가운데, 간 손상 쥐 그룹에 인간 지방유래 줄기세포 간 블록을 이식하고 1주 뒤 혈액을 분석한 결과 GOT, GPT, TBIL, ALP1가 감소하고, 반대로 알부민(ALB) 알부민(ALB)2 형성이 증가한 것으로 나타났다.
GOT, GPT, TBIL, ALP가 감소했다는 의미는 간 손상이 줄고 회복하고 있다는 의미다. 알부민은 간 기능뿐 아니라 전반적인 건강 상태를 나타내는 ‘건강회복의 지표’로 사용되며, 이 수치가 높을수록 건강한 간으로 볼 수 있다.
| CTL (정상 쥐) | DMN_CTL (간 손상 쥐) | DMN_only scaffold (콜라겐 간 블록) | DMN_ASC scaffold (ASC 간 블록) |
GOT | 100.000 | 192.391 | 166.304 | 133.696 |
GPT | 100.000 | 160.000 | 125.000 | 77.143 |
TBIL | 100.000 | 145.000 | 100.000 | 115.000 |
ALP | 100.000 | 224.670 | 127.863 | 108.634 |
ALB | 100.000 | 90.822 | 79.623 | 87.123 |
※ 간손상 동물모델에 인공간 블록을 이식하고 1주 후에 혈액을 분석한 결과
‘인체 지방유래 줄기세포 간 블록 그룹(DMN_ASC scaffold)’에서 GOT와 GPT 수치가 정상과 유사한 수준으로 회복. 특히 CTL그룹의 혈액 수치를 100%로 치환해 비교한결과 ‘인체 지방유래 줄기세포 간 블록 그룹’에서 높은 회복을 보였다.
장기이식관리센터에 따르면 2000년부터 현재까지 누적된 간이식 희망 대기자는 약 4700명에 달한다. 이 가운데 전격성 간부전 환자는 간이식을 받지 못할 경우 사망률이 85% 이른다.
간부전 환자에게 새로운 치료 대안이 필요한 가운데 이 연구는 ‘재료화학저널 B(Journal of Materials Chemistry B)’ 2017년 1월호에 게재되며 효과적인 간 치료법 개발에 청신호가 됐다는 평가를 받고 있다.
전욱 교수는 “이번 연구로 항원성이 낮은 인간 중간엽 줄기세포가 이종이식이 가능함을 확인하였으며, 이 기술을 바탕으로 손상된 간에 직접 주입하는 간기능 회복 주사제형 개발과 장기이식용 형질전환 돼지를 이용한 인체 이식 가능한 인공 간 제작 연구를 하고 있다”면서 “기존에 간 손상에 따른 급성 간부전 환자들은 간이식만이 치료 방법이었다. 이 간 블록 기술이 인체에 적용할 수 있다면 간이식을 기다리는 동안 사망하는 환자수도 줄일 수 있고, 더 나아가 인공 간을 제작하는데 핵심 기술로 사용될 수 있다”고 말했다.
References
1 간 기능 검사시 측정하는 혈청 내 효소들
. GOT(glutamic oxaloacetic transaminase): 글루타민산 옥살로초산 트란스아미나제
. GPT(glutamatepyruvate transaminase): 글루탐산 피루브산 트랜스아미네이스
. TBIL(total bilirubin): 총빌리루빈
. ALP(alkaline phosphatase): 알칼리 포스파타아제
2 알부민(ALB): 영양 상태의 지표이자 인체의 건강 상태를 나타내는 중요한 효소. 알부민 수치가 낮아지는 원인으로 간과 신장 기능 저하 단백질 섭취 부족, 노화에 의한 생성량의 감소 등을 들 수 있다.
