신개념 난치성 신경병증성 통증 제어 기술 ‘신경-근육 재생 구조체’ 개발

(위 / 왼쪽에서) 김준선 교수(교신저자, 고려대), 김동성 교수 (교신저자, 포항공대), 조동우 교수 (교신저자, 포항공대) (아래 / 왼쪽에서) 권진주 박사 과정(공동 제1저자, 고려대), 엄성수 박사 (공동 제1저자, 포항공대), 공정식 박사 (공동 제1저자, 포항공대) [사진=고려대]

[이뉴스투데이 이승준 기자] 고려대학교는 김준선 보건환경융합과학부 교수 연구팀과 포항공과대학교 연구팀이 조직공학 기술 및 생체 신경 이식 기술을 활용, 신경병증성 통증을 줄이는 신개념 신경-근육 재생 구조체를 개발했다고 3일 밝혔다.

외상 및 질병에 의해 손상된 말초신경 말단에 발생하는 신경종(neuroma)은 신경 재생을 방해함으로써 근소실과 운동기능 저하뿐 아니라 감각 이상 및 신경병증성 통증을 야기한다. 이에 대한 치료법으로 임상적으로 손상 또는 절단된 신경을 근육에 이식하는 수술이 시행되지만, 자가 근육 이식만이 가능하다는 점에서 적용이 매우 제한적이다.

이에 공동 연구팀은 신개념의 신경-근육 재생 구조체(eRIPEN)를 개발해 재생 치료에 새로운 방법을 제시했다. 포항공대 연구팀은 조직공학 기반의 3D 세포 프린팅 및 나노 섬유 전기방사 기술을 통해 생체 근육을 모사한 3D 근육 구조체를 제작했다. 고려대 연구팀은 구조체에 대한 생체 적합성 확인 및 3D 근육 구조체와 신경이식술 개발을 통해 생체 내 신경의 직접 이식을 통해 신경-근육 재생 구조체 (eRIPEN)를 성공적으로 구현함으로써 조직학적·전기생리학적 신경-근육 재생 및 통증 조절 효과를 확인했다.

현재까지의 조직공학 기술 기반의 인공 근육 구조체 연구들은 근육의 기능적 재생보다는 근육 부피 재건에 초점을 맞추고 있다. 특히 환자들이 겪고 있는 극심한 고통인 신경병증성 통증에 대한 중재 및 치료 효과에 관한 연구는 전혀 없기에 실제 임상에 적용하기에는 어려운 실정이다.

김준선 고려대 교수 연구팀은 자가 신경 이식을 통해 신경병증성 통증 발생을 효과적으로 제어함과 동시에, 신경-근 접합을 통한 생체신호 기반의 제어기능을 입증하는 데이터를 확보했다.

공동 연구팀은 8개월 이상의 장기간에 걸쳐 eRIPEN 생체 내 안정성 및 생체 적합성을, 근섬유로의 분화 및 자체적인 혈관 형성이 가능토록 했다. 또 근육 구조체 내 분화한 근섬유에 이식된 신경의 재생을 통해 새로운 신경-근 접합부가 형성돼 신경 흥분에 따른 근수축 반응이 나타났다. 

이번에 개발된 신개념의 신경-근육 재생 구조체는 인공 근육 구조체 시장 선점이 가능할 것으로 예상하며, 조직 공학적 신기술과 의료 기술과의 과학적 융합 플랫폼 구축의 기반이 될 것이라 기대된다.

김준선 고려대 교수는 “이번 연구 결과를 통해 신경 및 근육 손상으로 고통받고 있는 환자들에게 신경병증성 통증의 경감뿐 아니라, 운동기능의 회복 효과를 기대할 수 있는 신개념의 치료법을 제시할 수 있다. 특히, 이번 연구는 통증 및 근재생의 통합적 치료 기술로써 이용될 수 있다는 점에서 신체적·정신적으로 건강한 삶과 사회 구축에 공헌할 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 연구는 김동성 포항공대 기계공학과 및 조동우 포항공대 기계공학과 교수 연구팀과 공동으로 진행했다. 연구 결과는 지난 11월 1일 세계적 학술지 ‘Advanced Materials (Impact Factor: 27.4)’의 전면 표지 논문으로 선정됐다.