줄기세포의 이동, 정착, 재생까지 제어하는 차세대 액티브 저비용 드레싱의 모식도. 아주대 제공.
줄기세포의 이동, 정착, 재생까지 제어하는 차세대 액티브 저비용 드레싱의 모식도. 아주대 제공.
아주대학교 연구팀이 몸속에 이미 존재하는 줄기세포를 손상 부위로 끌어와 정착과 조직 재생까지 단계적으로 유도하는 차세대 '액티브 드레싱(active dressing)' 플랫폼을 개발했다. 이는 외부에서 줄기세포를 주입하는 기존 치료 방식의 한계를 넘어 체내 자가 재생 능력을 정밀하게 활용하는 기술로 주목받는다.

아주대는 김문석 응용화학과·대학원 분자과학기술학과 교수와 최상돈 첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과 교수 연구팀이 내인성 줄기세포의 이동부터 정착, 조직 재생까지 제어할 수 있는 액티브 드레싱 기반 플랫폼을 개발했다고 27일 밝혔다.

기존 줄기세포 치료는 몸 밖에서 배양한 줄기세포를 환부에 직접 주입하는 방식이 주를 이뤘다. 그러나 이 방식은 타인의 줄기세포 사용에 대한 거부감, 세포치료 안전성 문제, 환자 맞춤형 생산의 어려움, 높은 비용 부담 등 여러 한계를 안고 있다.

반면 인체에는 이미 내인성 줄기세포가 존재하며, 질환이 발생하면 특정 물질이 줄기세포를 손상 부위로 유도해 스스로 회복하는 자가 재생 메커니즘이 작동한다.

이때 핵심 역할을 하는 것이 '화학주성인자(chemoattractant)'다. 세포가 화학물질의 농도 차이를 따라 특정 위치로 이동하도록 유도하는 물질로, 손상 부위가 줄기세포를 불러들이는 신호 역할을 한다. 연구팀은 이 점에 주목해 대표적인 화학주성인자 단백질인 SDF1의 구조를 분석하고, 인공지능(AI)을 활용해 이를 모방한 액티브 펩타이드 'SMP'를 개발했다.

SMP는 기존 SDF1 단백질보다 체내 안정성이 높고 생산 비용도 200분의 1 이하로 낮아 경제성이 뛰어나다는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 SMP를 장시간 안정적으로 방출하기 위해 '클릭 가교 반응'을 적용한 히알루론산 드레싱도 함께 설계했다. 클릭 가교 반응은 특정 작용기끼리 빠르고 선택적으로 결합해 물질 구조를 정밀하게 연결하는 기술로, 부산물이 거의 없고 효율이 높아 약물 전달체와 의료소재 개발 분야에서 주목받는다.

연구팀은 생체에 안전한 히알루론산에 이 기술을 적용해 드레싱을 제작했으며, 상처 부위에서 SMP가 장시간 방출되도록 설계해 기존 방식보다 약 10배 이상 많은 내인성 줄기세포를 손상 부위로 유도하는 데 성공했다.

동물실험 결과, 이 플랫폼은 외부에서 주입한 줄기세포뿐 아니라 체내에 원래 존재하던 줄기세포까지 동시에 끌어오는 '줄기세포 이중 리크루팅(dual recruitment)' 효과를 나타냈다.

초기 세포 유입과 장기적인 조직 재생이 동시에 강화되면서 혈관 형성과 조직 구조 회복도 크게 향상했다. 연구팀은 줄기세포 활성화와 이동, 혈관 형성과 관련한 특정 신호 전달 경로도 규명해 전체 재생 메커니즘을 밝혀냈다. 이번 기술은 당뇨성 궤양과 만성 창상처럼 치료가 어려운 질환에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 한국연구재단 '미래도전연구지원' 사업 지원을 받아 수행했다. 이예진 아주대 대학원 분자과학기술학과 석사과정 학생과 김영훈 석사가 제1저자로 참여했으며, 난치성 질환 치료제용 의료소재를 개발하는 기업 메디폴리머도 공동 연구에 함께했다. 연구 결과는 화학공학 분야 국제 학술지 'Chemical Engineering Journal' 4월호에 실렸다.
수원=정진욱 기자