교통사고나 뇌졸중 등으로 인해 중추신경계가 손상되면 이차적인 신경변성이 일어나 신경조직에 결손이 생기고 물혹(낭포성 공동)이 발생하는데, 이는 신경회로의 재생을 억제하고 줄기세포의 생착을 방해하는 등 회복에 큰 저해요소가 되고 있다.

이러한 낭포성 공동의 생성을 억제하기 위해 다양한 생체재료들이 개발되었지만, 고형의 물질들은 불규칙한 형태의 손상부위를 효과적으로 메워주지 못하고 젤 타입의 물질들은 조직 내 강도나 지속성의 문제로 인한 기능 수행에 한계가 있었다. 최근 국내연구진이 중추신경계 손상 후 물혹(낭포성 공동)이 생기는 것을 억제하는 신개념의 하이드로젤(hydrogel)*을 개발하여, 척수 손상 시 중추신경계 조직의 재생을 유도하는 새로운 치료법을 제시하였다. 
 

아주대학교 의과대학 뇌과학과/신경과 김병곤 교수팀은 한국과학기술연구원(KIST) 의공학연구소 생체재료연구단 송수창 박사팀과 공동연구를 통해 면역세포를 젤(gel) 내에 머물게 하여 물혹(낭포성 공동)의 생성을 억제하는 주입형 하이드로젤 개발에 성공했다. 연구진은 개발한 하이드로젤이 외상 후 발생하는 물혹을 억제하여 2차 손상으로부터 신경세포들을 보호하고 재생을 돕는 것이 가능하다고 밝혔다. 

아주의대 김병곤 교수와 KIST 송수창 박사 공동연구팀은 첫째, 불규칙한 손상부위를 메우기 위한 온도감응성 하이드로젤의 적용, 둘째로 조직 내 지속성 문제를 해결하는 빠른 조직 재생효과를 유도하기 위한 면역시스템이라는 두 가지 측면에서 접근하였다. 연구진은 상온에서는 액상을 유지하지만 체온에서는 증가된 온도로 인해 고형의 젤로 변화하는 온도감응성 폴리포스파젠 하이드로젤이라는 물질을 사용했다. 또한 면역 반응을 조절하는 대식세포**를 효과적으로 잡아주는 물질(이미다졸(imidazole)) 그룹을 하이드로젤에 도입함으로써, 하이드로젤 내에 대식세포가 효과적으로 머물게 하여 생성된 섬유성 세포외기질단백질이 하이드로젤 부위를 채워줌으로써 조직결손을 메우는 시스템을 개발할 수 있었다.

아주의대 김병곤 교수는 이번 연구결과에 대하여 “I-5 하이드로젤의 조직재생 효과가 실험한 거의 모든 동물에서 재현성 있게 관찰돼 실제 척수손상 환자에서도 효과가 있을 가능성이 매우 농후하다”고 설명하고 “현재까지 보고된 어떠한 하이드로젤 보다도 뛰어난 효과를 보인 만큼 임상시험으로 연계되기를 기대한다”고 말했다. 또한 KIST 송수창 박사는 “이 기술은 각종 다른 조직재생 인자들과 함께 사용되어 신경변성 억제를 넘어선 신경재생을 유도하는 시스템으로 적용될 수 있을 것"이라고 전망하였다.

연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 한국연구재단 바이오의료기술개발사업 “줄기세포 및 유전자 전달을 위한 다기능 온도감응성 하이드로젤 개발”과제(총괄과제책임자, KIST 송수창 박사), 중견연구자(도약)지원사업(과제책임자, 아주의대 김병곤 교수) 및 KIST 기관고유사업의 지원으로 이루어졌으며, 연구결과는 국제학술지 ‘Nature Communications’ (IF: 12.124) 9월 14일(화) 온라인 판에 게재되었다.