순천향대학교 연구진이 이식 후 혈관조직의 재생을 촉진하고 혈전 발생을 줄일 수 있는 차세대 소구경 인공혈관을 개발했다.
순천향대는 의과대학 재생의학교실 이병택 교수와 순천향대 천안병원 외과 배상호 교수 공동 연구팀이 돼지 심장에서 추출한 탈세포화 세포외기질(cECM)과 생분해성 고분자, 줄기세포, 바이오리액터 기술을 융합한 인공혈관을 개발했다고 2일 밝혔다.
연구팀은 기계적 안정성을 갖는 생분해성 고분자 PCL을 중심부에 배치하고 세포부착과 조직재생을 돕는 심장유래세포외기질을 외부층에 적용한 코어-쉘 구조의 섬유형 인공혈관을 제작했다.
직경 3㎜ 미만의 소구경합성 인공혈관은 혈전형성과 불완전한 내피화, 내막 비후 등으로 장기간 개통 상태를 유지하기 어려워 임상 적용에 한계가 있었다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 이식 전 인공혈관 내부에 혈관 내피세포와 유사한 세포층을 형성시켜 혈전 발생을 줄이고 혈관조직 재생을 유도하도록 했다.
자체 제작한 관류형 바이오리액터에서 골수 유래 중간엽줄기세포를 실제 혈류와 유사한 환경으로 2주간 배양한 결과 인공혈관내강의 약 97%가 세포로 피복됐다. 혈관 내피 관련 지표와 혈관신생 유전자도 활성화된 것으로 나타났다.
쥐의 복부 대동맥에 사전 내피화한 인공혈관을 이식한 실험에서는 1개월 동안 100% 개통률을 유지했다.
인공혈관 내부에서 97% 이상의 혈관 내피 피복과 혈관기능에 관여하는 eNOS 발현이 확인됐으며 혈관 벽에는 평활근 세포층도 연속적으로 형성됐다. 염증 관련 M1 대식세포는 감소하고 조직 재생과 관련된 M2 대식세포는 증가하는 경향을 보였다.
이병택 교수는 "인공혈관을 이식 후 숙주세포의 유입과 혈관조직 재생을 유도하는 플랫폼으로 개발했다는 데 의미가 있다"며 "장기이식시험과 대동물연구를 통해 안전성과 유효성을 검증하겠다"고 말했다.
이어 "심장병 환아의 폰탄 수술이나 혈액투석용 혈관 접근로 등 계획된 수술에 적용할 수 있는 재생형 소구경 인공혈관으로 발전시키겠다"고 밝혔다.
연구결과는 바이오소재 분야 국제학술지 '바이오액티브 머티리얼스(Bioactive Materials)' 9월호에 게재됐다. 이병택·배상호 교수가 교신저자, 파하드·최민지 박사와 이현용 교수가 공동 제1저자로 참여했다.
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