3D 바이오프린팅 기술이 접목된 줄기세포 기반의 재생 치료를 통해, 림프 부종으로 손상된 림프절을 침습적 수술 없이 회복시킬 가능성이 열렸다.
분당서울대병원 성형외과 정재훈 교수 연구팀은 호남대학교 강효진 교수·동국대학교 이주희 교수와 협력해 인체 지방에서 유래한 줄기세포를 3D 바이오프린팅을 통해 림프절 모방 세포틀(스캐폴드·Scaffold)로 제작하고, 이를 손상된 림프절에 이식하는 동물 실험을 통해 림프절의 재생 효과를 관찰하는 데 성공했다.
림프 부종은 림프절이 손상되거나 절제된 뒤 림프액의 순환이 원활하지 않아 팔, 다리 등이 붓는 만성 질환이다. 환자 불편이 크고, 통증과 감염이 반복되기도 해 삶의 질이 크게 떨어진다. 최근 유방암 등 암을 치료할 때 림프절을 함께 절제하는 사례가 늘며 환자 수가 늘고 있다.
그러나 이러한 림프부종은 재활 치료만으로는 회복에 한계가 있고, 림프절을 이식하거나(림프절 이식술) 정맥으로 우회 통로를 만드는(림프 정맥 문합술) 수술적 치료는 부작용과 지속성에 대한 우려가 있어 이를 대신할 치료법이 필요한 상황이다.
이에 연구팀은 인체의 세포 재생 매커니즘을 이용하는 ‘재생 의학’에 주목, 비교적 채취하기 쉬운 인체 지방 유래 줄기세포를 기반으로 한 치료법 마련에 나섰다. 줄기세포는 아직 분화되지 않아 다른 세포로 분화할 수 있는데, 이를 손상된 림프절에 이식해 림프계가 스스로 재구성되도록 촉진하는 원리를 이용한 것이다.
문제는 줄기세포만 단독으로 이식하는 방법으로는 줄기세포가 림프 조직 내에 머무르지 못하고 대부분 흩어지거나 사멸해 충분한 재생 효과를 내지 못한다는 것이다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 림프 조직을 모방한 세포틀(스캐폴드)을 3D 바이오프린팅으로 제작하고, 이 안에 줄기세포를 고정해 안정적으로 생존할 수 있도록 했다.
연구팀이 3D 바이오프린팅 기술로 제작한 줄기세포 스캐폴드를 쥐 모델에 이식한 결과, 줄기세포만 단독으로 이식할 때보다 림프관과 혈관 생성이 더욱 촉진되고 면역세포가 모여들어 재생 반응이 활발하게 일어났다. 이에 따라 림프절처럼 작용하는 새로운 구조가 만들어져 림프액 역류와 다리 부종이 현저히 감소하는 것이 관찰됐다.
이번 연구는 림프절 이식술 같은 침습적 수술 치료 없이, 줄기세포를 통해 손상된 림프 조직을 재생하는 치료법이 실제 동물 실험에서 효과를 보였다는 점에서 의미가 있다.
정재훈 교수는 “현재의 수술적 치료는 효과적인 방법이지만, 이식술의 경우 떼어낸 림프절에서 똑같이 부종이 발생할 수도 있고, 정맥 문합술은 시간이 지나 다시 림프 순환이 막힐 수 있어 부작용이 적은 새로운 치료법이 필요하다”며 “이번 동물 실험에서 3D 바이오프린팅 기반 스캐폴드의 재생 효과를 확인한 만큼, 인체에도 적용될 수 있도록 후속 연구를 이어갈 것”이라고 밝혔다.
한편, 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘국제 바이오프린팅 저널(International Journal of Bioprinting)’에 최근 게재됐다.
분당서울대병원 성형외과 정재훈 교수 연구팀은 호남대학교 강효진 교수·동국대학교 이주희 교수와 협력해 인체 지방에서 유래한 줄기세포를 3D 바이오프린팅을 통해 림프절 모방 세포틀(스캐폴드·Scaffold)로 제작하고, 이를 손상된 림프절에 이식하는 동물 실험을 통해 림프절의 재생 효과를 관찰하는 데 성공했다.
림프 부종은 림프절이 손상되거나 절제된 뒤 림프액의 순환이 원활하지 않아 팔, 다리 등이 붓는 만성 질환이다. 환자 불편이 크고, 통증과 감염이 반복되기도 해 삶의 질이 크게 떨어진다. 최근 유방암 등 암을 치료할 때 림프절을 함께 절제하는 사례가 늘며 환자 수가 늘고 있다.
그러나 이러한 림프부종은 재활 치료만으로는 회복에 한계가 있고, 림프절을 이식하거나(림프절 이식술) 정맥으로 우회 통로를 만드는(림프 정맥 문합술) 수술적 치료는 부작용과 지속성에 대한 우려가 있어 이를 대신할 치료법이 필요한 상황이다.
이에 연구팀은 인체의 세포 재생 매커니즘을 이용하는 ‘재생 의학’에 주목, 비교적 채취하기 쉬운 인체 지방 유래 줄기세포를 기반으로 한 치료법 마련에 나섰다. 줄기세포는 아직 분화되지 않아 다른 세포로 분화할 수 있는데, 이를 손상된 림프절에 이식해 림프계가 스스로 재구성되도록 촉진하는 원리를 이용한 것이다.
문제는 줄기세포만 단독으로 이식하는 방법으로는 줄기세포가 림프 조직 내에 머무르지 못하고 대부분 흩어지거나 사멸해 충분한 재생 효과를 내지 못한다는 것이다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 림프 조직을 모방한 세포틀(스캐폴드)을 3D 바이오프린팅으로 제작하고, 이 안에 줄기세포를 고정해 안정적으로 생존할 수 있도록 했다.
연구팀이 3D 바이오프린팅 기술로 제작한 줄기세포 스캐폴드를 쥐 모델에 이식한 결과, 줄기세포만 단독으로 이식할 때보다 림프관과 혈관 생성이 더욱 촉진되고 면역세포가 모여들어 재생 반응이 활발하게 일어났다. 이에 따라 림프절처럼 작용하는 새로운 구조가 만들어져 림프액 역류와 다리 부종이 현저히 감소하는 것이 관찰됐다.
이번 연구는 림프절 이식술 같은 침습적 수술 치료 없이, 줄기세포를 통해 손상된 림프 조직을 재생하는 치료법이 실제 동물 실험에서 효과를 보였다는 점에서 의미가 있다.
정재훈 교수는 “현재의 수술적 치료는 효과적인 방법이지만, 이식술의 경우 떼어낸 림프절에서 똑같이 부종이 발생할 수도 있고, 정맥 문합술은 시간이 지나 다시 림프 순환이 막힐 수 있어 부작용이 적은 새로운 치료법이 필요하다”며 “이번 동물 실험에서 3D 바이오프린팅 기반 스캐폴드의 재생 효과를 확인한 만큼, 인체에도 적용될 수 있도록 후속 연구를 이어갈 것”이라고 밝혔다.
한편, 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘국제 바이오프린팅 저널(International Journal of Bioprinting)’에 최근 게재됐다.
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