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

Bio통신원(고려대학교)

등록2024.12.04
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고려대학교(총장 김동원) 보건환경융합과학부 김준선 교수 연구팀과 포항공과대학교(총장 김성근) 연구팀은 조직공학 기술 및 생체 신경 이식 기술을 활용해, 신경병증성 통증을 줄이는 신개념 신경-근육 재생 구조체를 개발했다.

본 연구는 김동성 포항공대 기계공학과 및 조동우 포항공대 기계공학과 교수 연구팀과 공동으로 진행했다. 연구 결과는 지난 11월 1일(금) 세계적 학술지 ‘Advanced Materials (Impact Factor: 27.4)’의 전면 표지 논문으로 선정됐다. (Volume 36, Issue 44)
- 논문명: Engineered Regenerative Isolated Peripheral Nerve Interface for Targeted Reinnervation
- DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202406652

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 김준선 고려대 교수 연구팀은 포항공대 연구팀과 함께 신개념의 신경-근육 재생 구조체(eRIPEN)를 개발하여 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 있으며, 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.

본 연구팀은 8개월 이상의 장기간에 걸쳐 eRIPEN 생체 내 안정성 및 생체 적합성을 확인했으며, 근섬유로의 분화 및 자체적인 혈관 형성이 가능함을 확인했다. 또한, 근육 구조체 내 분화한 근섬유에 이식된 신경의 재생을 통해 새로운 신경-근 접합부가 형성되어, 신경 흥분에 따른 근수축 반응이 나타남을 확인했다.

본 연구를 통해 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.

연구를 진행한 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.”라고 밝혔다.

▲ 본 연구를 통해 개발된 신경-근육 재생 구조체(eRIPEN)의 제작 이미지. [사진=고려대학교]

본 연구는 자가 신경 이식을 통해 기능적인 신경 및 근육 재생이 가능함을 확인했으며, 통증 억제에도 효과적이며 운동/감각 기능의 동시적 효과를 기대할 수 있는 신개념의 신경-근육 재생 구조체를 개발했다는 데에 창의성과 혁신성이 높음.

▲ Advanced Materials 전면 표지 이미지(Volume 36, Issue 44) [사진=고려대학교]

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