[바이오타임즈] 첨단재생의료 치료제 개발사인 나노바이오시스템(대표 김장호)이 전남대학교병원 김명선 교수팀과의 공동연구를 통해 ‘만성 퇴행성 어깨힘줄 파열을 치료할 수 있는 조직공학적 인공 힘줄 개발’에 성공했다.

이는 아직 치료법이 없는 만성 퇴행성 어깨힘줄 파열 질환 치료법 개발을 위한 새로운 패러다임을 국내외 최초로 제시한 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 바이오공학 및 중재의학 분야에 저명한 국제학술지인 ‘Bioengineering & Translational Medicine(영향지수: 10.711)’에 게재됐다.
 

◇조직공학적 인공 힘줄 개발로 기존 술식의 한계점 극복 기대

만성 퇴행성 어깨힘줄 파열은 인구의 50% 이상이 겪을 정도로 매우 흔한 질환이지만, 이를 완전히 파열되기 전의 상태로 치료할 방법은 사실상 없는 실정이다. 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 치료법으로 힘줄 봉합술이 있지만, 수술 후 재파열률이 50~90%까지 높다고 알려져 있다. 또한, 줄기세포 이식술이 연구되고 있지만 이의 산업화는 매우 미비한 수준이다.

전남대학교 융합바이오시스템기계공학과 김장호 교수가 2017년 설립한 나노바이오시스템은 손상 인체조직을 재생하는 나노 줄기세포 치료제를 개발하는 바이오 스타트업이다. 융합 나노소재 줄기세포 원천기술을 활용해 손상된 인체조직 재생을 촉진하고, 원상태로 돌아가게 하는 조직 재생 치료제 개발에 주력하고 있다.

나노바이오시스템과 전남대학교병원 김명선 교수팀은 앞서 지난 2020년 ‘만성 퇴행성 어깨힘줄 파열’을 치료할 수 있는 나노소재부품 개발에 성공한 바 있다.

연구진은 힘줄조직이 정교한 나노 패턴 구조로 구성된 것에 착안해 이를 모사한 힘줄 나노 패턴 지지체를 개발하고, 토끼 동물모델에 실험한 결과 손상된 어깨 힘줄을 효과적으로 재생시킬 수 있는 것을 확인했었다.

최근 연구진은 이렇게 개발한 나노 패턴 지지체에 줄기세포를 결합해 조직공학적 인공 힘줄을 개발했다. 이후 제작된 인공 힘줄을 어깨힘줄이 손상된 소동물(토끼) 및 대동물(돼지) 모델에 이식하여 손상된 어깨 힘줄을 탁월하게 재생시킨다는 것을 확인했다.
 

◇다양한 근골격계 재생 치료에 유용하게 활용될 수 있을 것

인공 힘줄 조직이식술은 기존의 치료법(봉합술, 줄기세포 이식술)과 비교했을 때 재생된 힘줄조직의 정렬성, 콜라겐 발현 비율, 섬유화 연골 비율이 월등하게 높은 것으로 확인됐다. 힘줄조직의 기계적 특성 평가에서도 실제 힘줄조직과 매우 유사한 정도의 강도를 나타낸 것으로 확인됐다.

공동연구를 진행한 전남대학교병원 정형외과 김명선 교수는 “그간 정형외과 학계에서는 어깨힘줄 봉합수술 부위를 보강하려는 다양한 시도들이 있었지만, 유의미한 성과를 거두지 못했다. 이번 연구 결과를 통해 단순히 어깨힘줄 봉합부를 보강하는 기존 술식의 한계점을 극복하고, 힘줄 봉합 부위를 파열 전과 유사하고 더욱 완전하게 치유할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이어 김 교수는 “높은 재파열률의 한계점을 안고 있는 어깨힘줄 파열 치료뿐만 아니라, 다른 여러 관절에 존재하는 힘줄과 인대 파열 등 다양한 근골격계 재생 치료에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각한다”고 말했다.

나노바이오시스템 김장호 대표는 “개발된 인공 힘줄의 실용화를 위한 투자를 아끼지 않을 계획이다”라며 “이를 기반으로 난치성 질병들을 치료할 수 있는 다양한 조직공학적 인공조직을 개발하는 데에도 전력을 다할 것이다”라고 말했다.
 

한편 나노바이오시스템은 첨단재생의료 치료제 개발 스타트업으로 2021년 기술보증기금 등에서 약 25억 원 규모의 프리 시리즈 A 투자를 유치했으며, 올해 하반기 시리즈 A 투자 유치를 계획하고 있다.

현재 임상시험 중인 고막 재생 치료제를 비롯해 피부, 뼈, 힘줄, 연골 재생 치료제 등을 주력으로 상품화에 나섰으며, 시리즈 A 투자 유치를 통해 글로벌 재생의료 기업으로서의 발돋움한다는 계획이다.

나노바이오시스템의 핵심기술은 다양한 소재를 매우 정밀하게 가공할 수 있는 나노리소그래피(capillary force nano-lithography)이다. 이 기술을 이용하여 콜라겐과 같은 다양한 생체재료를 나노구조로 정밀하게 가공할 수 있다.

회사는 특히, 생체 조직 재생과 관련된 우리 몸 안에 있는 세포외기질(Extracellular Matrix, ECM)의 특이적 나노구조를 모사하는 조직 재생 지지체 플랫폼 원천기술을 개발해 왔다. 이는 국내외 최고 수준으로 평가받는다. 나노 지지체를 활용하여 줄기세포를 비롯한 다양한 세포의 기능을 극대화하고, 이를 통해 생체 조직 재생 촉진을 유도하는 것이 나노바이오시스템이 개발하는 조직 재생 치료제의 핵심이다.

회사는 ‘2022년도 범부처재생의료기술개발사업’에도 선정돼 화순전남대학교병원(연구책임자 선종근 교수)과 ‘연골 손상 치료를 위한 첨단 재생 나노소재 원천기술 개발 및 산업화’ 연구과제를 수행하며 15억 원의 국가 연구비를 지원받는다.

나노바이오시스템은 확보된 나노소재로 손상된 연골조직 내 세포의 기능을 극대화할 수 있는 치료법을 개발하여 연골 손상 치료를 위한 새로운 패러다임을 제시하겠다는 각오다.

[바이오타임즈=김수진 기자] sjkimcap@biotimes.co.kr

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