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[연구] 줄기세포 원하는 부위에 주입 주사법 개발

김성화 기자ksh2@healthi.kr 입력 : 2019-08-12 11:19  | 수정 : 2019-08-12 11:19

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온도 감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 
자료=KIST

 

[헬스앤라이프 김성화 기자] 하이드로젤을 이용해 줄기세포를 원하는 부위에 집중 주입할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 화제다.

 

한국과학기술연구원(KIST)은 생체재료연구단 송수창 책임연구원팀이 줄기세포를 체내 원하는 부위에 흩어지지 않게 넣을 수 있는 주사제를 개발했다고 11일 밝혔다.

 

손상된 조직 재생을 위해 줄기세포를 동물이나 사람 몸에 직접 주입하기도 하는데 이때 줄기세포들이 원치 않은 곳으로 확산하는 경우가 발생한다. 줄기세포가 치료 부위에 안착해도 주변 환경이 분화와 생존에 적합하지 않아 세포 생존율이 떨어지기도 한다.

 

연구진은 줄기세포가 퍼지지 않게 하이드로젤(Hydrogel)을 섞은 주사제를 개발했다. 하이드로젤은 90% 이상이 물로 구성된 투명하고 물렁물렁한 물질로 생체 적합성이 뛰어나 바이오 및 의료 연구에서 다양하게 활용되고 있다. 연구진이 개발한 주사제는 상온에서는 물같은 액상이지만 몸에 들어가면 체온으로 인해 말랑말랑한 젤상태로 변한다.

 

새 주사제에는 줄기세포를 분화시키는 생리활성 물질을 넣어 종류와 양을 조절하는 것도 가능하다. 연구진은 쥐 실험을 통해 이 주사제로 줄기세포를 원하는 부위에 머물게 할 수 있음을 확인했다.

 

하이드로젤에 넣은 생리활성물질의 종류와 양을 달리하며 줄기세포로 골조직, 연골조직, 지방조직 등을 재생하는 것도 가능했다. 생리활성물질을 넣었을 때는 하이드로젤만 있을 때보다 줄기세포의 생존율이 1.5배 정도 증가했다.

 

송수창 책임연구원은 "앞으로 연구를 진행해 환자 맞춤형 조직 재생기술뿐 아니라 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위를 확장할 것"이라고 말했다.

 

이번 연구결과는 국제학술지 <바이오머티리얼즈(Biomaterials)>에 게재됐다.

 

(왼쪽부터) KIST 생체재료연구단 홍기현 연구원, 송수창 박사
사진=KIST

 

 

******아래는 연구 논문 일부 발췌본 (Downloaded from Biomaterials)

 

3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate

 

Ki Hyun Hong, Soo-ChangSong

 

 

Abstract

Host-guest interaction using β-cyclodextrin (β-CD) and adamantane (Ad) allows facile modulation of guest molecule concentration in 3D hydrogels. Based on this phenomenon, we prepared a thermosensitive poly(organophosphazene) bearing β-CD hydrogel (β-CD PPZ, as host) and Ad-Arg-Gly-Asp (Ad-RGD, as guest). The structures of synthesized thermosensitive β-CD PPZ and Ad-RGD were confirmed by 1H NMR and FT-IR. The β-CD PPZ/Ad-RGD mixture was prepared by simple mixing and elicited thermosensitive properties with the formation of gelation in all Ad-RGDs mixing proportions at the body temperature. Strong and controlled host-guest interactions between β-CD PPZ and Ad-RGD were observed in 2D-NOESY, DLS, and TEM. Regulated MSC behaviors were elicited based on the use of controlled Ad-RGD amounts at the level of in vitro and in vivo. As the amount of Ad-RGD was increased in the β-CD PPZ hydrogel, MSC survival rate was enhanced and was prone to express osteogenic factors. While Ad-RGD is absent or low in hydrogel, relatively poor MSC survival rate and adipogenesis were exhibited. Altogether, we verified that survival rate and differentiation of MSCs could be controlled by host-guest interaction system with thermosensitive 3D hydrogel. This proposed 3D hydrogel controlling system with host-guest interaction is expected to be a platform technology as changing guest molecules.

 

※ 출처  < Biomaterials >


ksh2@healthi.kr

 

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