관절연골 치료용 줄기세포 `마이크로 의료로봇` 개발

국내 연구진이 손상된 연골을 정확하게 찾아가 치료할 수 있는 '마이크로 의료로봇'을 개발했다.
고광준 전남대 마이크로의료로봇센터 연구원과 한지원 교수, 박석호 대구경북과기원(DGIST) 교수 공동연구진은 생체에 독성을 일으키지 않는 자성 입자에 줄기세포를 탑재해 손상된 골수로 이동시킬 수 있는 줄기세포 탑재 마이크로 의료로봇을 개발했다고 17일 밝혔다.
관절연골 손상 증상은 조기 발견이 어렵고 치료 또한 통증을 감소시키는 것이 대부분이다. 인공관절 수술 대신에 환자에게서 추출한 성체줄기세포나 연골세포를 이식하는 치료도 이뤄지고 있다. 하지만 이같은 '세포 이식법'은 피부조직을 절개해야 하는 불편함이 있으며, 주사를 이용한 줄기세포 주입법은 줄기세포 자체에 능동 구동능력이 없어 환부로의 전달 효율이 낮은 문제가 존재했다.
연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 줄기세포가 탑재 가능한 관절연골 치료용 마이크로로봇을 개발했다. 생체에서 분해 가능한 폴리머로 이뤄진 3차원 다공성 구조체 표면에 자기장에 반응하는 나노자성입자들을 부착했다. 나노 자성입자는 자석에 반응하는 만큼 외부에서 자석을 이용해 다공성 구조체를 움직일 수 있다. 고광준 연구원은 "줄기세포 탑재 마이크로의료로봇은 외부 자기장에 의한 마이크로로봇 표면의 나노 자성입자의 반응에 따라 손상된 관절연골 부위로 정밀 이동할 수 있다"며 "이동한 후 줄기세포는 연골세포로 분화되고 동시에 마이크로로봇은 체내에서 서서히 분해된다"고 설명했다. 연구진은 쥐실험을 통해 마이크로의료로봇의 움직임을 제어하고 줄기세포가 연골에 닿아 치료효과를 높일 수 있다고 덧붙였다. 연구진은 이번 연구 결과를 바탕으로 동물 또는 사람에서 직접 분리해낸 줄기세포에 응용해 재현하면 추후 줄기세포 탑재 마이크로의료로봇에 의한 관절연골 치료가 가능할 것으로 기대하고 있다.
한지원 교수는 "이 시술법이 하루 빨리 임상에 적용되어 관절염으로 고통받고 계신 제 어머니를 포함한 모든 사람들에게 새로운 희망이 될 수 있도록 준비중인 전임상 실험에 더욱 최선을 다하겠다"고 말했다. 박종오 전남대 마이크로의료로봇센터장은 "약물전달체는 환부로 약물을 전달하는 효율이 중요한데 마이크로의료로봇은 이를 극대화할 수 있다"며 "줄기세포를 포함하여 다양한 생체세포를 이용한 마이크로의료로봇 기술개발의 비중이 점차 더 커지고 있다"고 말했다.
연구결과는 국제학술지인 '어드밴스드 헬스케어 머터리얼스'온라인 8일자에 게재됐으며 7월호 표지논문으로 선정됐다.
[원호섭 기자]