[헬스앤라이프 김성화 기자] 인체 조직 중에 개발이 힘들었던 인공 식도가 동물실험에 성공하면서 인체에 적용할 수 있을지 기대를 모으고 있다.

 

서울대병원은 이비인후과 정은재 교수와 인제대 의료공학부 신정욱 교수팀이 3D 프린터로 제작한 식도에 줄기세포를 이식한 후 생물반응기에 배양해 실험동물 식도 이식에 성공했다고 24일 밝혔다.

 

식도는 단순하게 보이지만 평상시는 닫혀있다가 음식물이 들어 올 때 넓어지면서 연동운동을 해야 하기 때문에 탄성과 복원력이 필요하다. 이러한 물리적 자극은 물론 음식, 미생물, 소화효소, 위산 등에도 견딜 수 있어야 한다. 특히 무균기관인 신체내부와 음식물이 지나 다니는 식도 안쪽이 완전히 분리되지 않으면 염증과 괴사를 일으키게 된다.

 

인공식도 이식 성공의 가장 큰 관건은 이식된 식도가 빠른 시간 내에 환자의 실제 식도와 같은 기능으로 재생되는 것이다.

 

연구팀은 최대한 정상적인 식도를 구현하고자 내외부에 각각 나노 섬유와 의료용 고분자 물질인 PCL로 뼈대가 되는 지지체를 구성했다. 이 지지체에 인간유래 간엽줄기세포를 이식한 후 생물반응기에 3일간 배양했다.

 

연구팀이 특별히 제작한 생물반응기는 안쪽 식도상피세포와 바깥쪽 식도근육세포를 성공적으로 분화시켰다. 이 인공식도를 쥐에게 이식한 결과 식도가 정상적으로 기능했다.

 

현재까지 식도는 물론 구강 및 인두암등의 수술적 결손부위는 소장이나 대장처럼 여분의 동일 장기 조직을 얻을 수 없다. 신체 다른 부분을 이식하는 것이 표준치료였으나 재건 수술로 인한 합병증과 경제적 손실이 있었다. 무엇보다 이식 부위가 식도 기능을 100% 발휘하지 못하는 것도 문제점이었다.

 

정은재 교수는 “복잡한 식도의 기능을 대체할 수 있는 인공식도 개발에 한 발 다가선 연구”라고 의의를 밝히며 “대동물 실험은 이미 성공적으로 끝난 만큼 조만간 임상시험을 시작할 수 있을 것”이라고 기대했다.

 

이번 연구는 국제 학술지 <조직공학(Tissue Engineering)> 최근호에 게재됐다.

 

******아래는 논문 원본 일부 발췌본 (Downloaded from Tissue Engineering)

 

Tissue-Engineered Esophagus via Bioreactor Cultivation for Circumferential Esophageal Reconstruction

 

In Gul Kim, PhD Yanru Wu, MS, Su A. Park, PhD, Hana Cho, MS,  Jun Jae Choi BS, Seong Keun Kwon MD, PhD, Jung-Woog Shin, PhD, and Eun-Jae Chung, MD, Ph

 

Abstract

The use of biomaterials for circumferential esophageal repair is technically challenging in a rat model, and an optimal scaffold implantation technique with nutritional support is essential. The purpose of this study was to investigate the effects of three-dimensional printed esophageal grafts and bioreactor cultivation on muscle regeneration and reepithelialization from circumferential esophageal defects in a rat model. Here, we designed an artificial esophagus that can enhance the regeneration of esophageal mucosa and muscle through the optimal combination of a two-layered tubular scaffold and mesenchymal stem cell-based bioreactor system. The graft was verified by the performance comparison with an omentum-cultured esophageal scaffold. We also applied a new surgical anastomosis technique and a thyroid gland flap over the implanted scaffold to improve graft survival. Although no regenerated mucosal layer was observed around the implants of the control group, histological examination of the regenerative esophagi along the scaffold revealed that the bioreactor system and omentum-cultured groups showed more than 80% of the mucosal regeneration without a fistula. The regenerated tissues showed that the integration of the esophageal scaffold and its native esophageal tissue was intact and were covered with layers of stratified squamous epithelium with several newly developed blood vessels. Therefore, this study describes a novel approach for circumferential esophageal reconstruction.

 

※ 출처  Tissue Engineering

ksh2@healthi.kr

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