[바이오타임즈] 인구의 65% 이상 발생하는 퇴행성 연골 질환은 대표적인 만성 질환으로, 완전한 치료법은 없다. 연골 결손 진행 정도에 따라 미세골절술 혹은 세포치료제를 시행하고 있지만, 여전히 치료 성공률은 낮은 편이다.

그런데, 국내 연구진이 세계 최초 무릎 연골 치료를 위한 첨단 재생 나노소재를 개발했다.

첨단재생의료 치료제 개발기업 ㈜나노바이오시스템(대표 김장호)은 빛고을전남대병원 선종근 교수 연구팀과 함께 손상된 무릎 연골을 치료할 수 있는 첨단 재생 나노소재 원천기술을 개발했다고 1일 발표했다.

범부처재생의료기술개발사업으로 수행된 이 연구는 생체재료 분야 최정상급 저널로 인정받고 있는 바이오머테리얼즈(Biomaterials, IF:14)에 게재됐으며, 현재 임상실험을 위한 IRB를 승인받은 상태이다(논문 제목: Transplantable stem cell nanobridge scaffolds for accelerating articular cartilage regeneration).

연구팀은 연골을 재생시킴으로써 손상된 무릎 연골을 치료할 수 있는 새로운 개념의 첨단 재생 나노소재를 개발했다. 생분해성 바이오소재를 이용해 제작한 나노소재는 연골조직의 세포외기질 구조와 유사한 나노 패턴을 가지고 있어 연골 재생을 유도할 수 있다.

나노바이오시스템은 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 활용해 줄기세포를 비롯한 다양한 세포의 기능을 극대화하고, 이를 통해 생체 조직 재생 촉진을 유도하는 것이 나노바이오시스템이 개발하는 조직 재생 치료제의 핵심이다.

연구팀은 이번 연구에서 토끼를 이용한 전임상 실험을 통해 손상된 무릎 연골에 첨단 재생 나노소재를 이식하자 연골 재생이 촉진되었을 뿐만이 아니라, 재생된 연골이 정상 연골에서 주로 보이는 Collagen II 발현이 매우 높아짐을 확인했다.

특히, 연구팀은 첨단 재생 나노소재에 줄기세포를 함께 이식했을 때 연골세포 분화, 성장인자 분비 및 세포외기질 형성 촉진과 함께 재생된 연골이 정상적인 연골과 유사한 구조와 기계적 강도를 가질 수 있음도 증명했다.

김장호 대표는 “이번 연구는 손상된 무릎 연골 치료를 위한 첨단 재생 나노소재 개념을 세계 최초로 제안한 것에 의의가 있다”며 “본 연구가 기술개발로만 끝나지 않고 많은 환자에게 실질적인 도움을 줄 수 있도록 제품 개발에 최선을 다하겠다”라고 밝혔다.

한편 전남대학교 융합바이오시스템기계공학과 김장호 교수가 2017년 설립한 나노바이오시스템은 손상된 조직 재생을 위한 다양한 나노소재 치료제를 개발하고 있으며, 현재 주력으로 개발하고 있는 제품은 피부, 뼈(차폐막), 고막, 연골, 힘줄 조직 재생치료제이다.

나노바이오시스템의 핵심기술은 다양한 소재를 매우 정밀하게 가공할 수 있는 나노리소그래피(capillary force nano-lithography)이다. 이 기술을 활용해 콜라겐과 같은 다양한 생체재료를 나노구조로 정밀하게 가공할 수 있다. 또한, 나노 소재의 자동화 및 대량생산 시스템 공정도 구축했다.

회사가 개발한 치아조직 재생 차폐막은 4등급 의료기기로 식약처 품목허가를 완료했고, 프리미엄 피부 재생 패치는 미국 FDA에 제품 등록을 마쳤다. 두 제품 모두 판매 준비 중이다.

나노바이오시스템은 이러한 기술력을 인정받아 기술보증기금, SK증권, 에이치앤피파트너스, 연세대기술지주 등으로부터 약 50억 원 규모의 투자를 유치했으며, 현재 추가적인 시리즈 A투자 유치를 마무리하고 있다.

또한, 회사는 2017년 11월에 설립된 이후로 중소벤처기업부의 혁신 분야 창업패키지 빅3 사업과 한국연구재단의 바이오의료기술개발 원천연구사업, ‘2022년도 범부처재생의료기술개발사업’에 선정돼 국가 연구·개발(R&D) 과제를 수행하고 조직 재생 치료제들을 개발해왔다.

아울러 지난해 11월 중소벤처기업부의 ‘아기유니콘’ 지원 대상 기업에 선정됐다. 중소벤처기업부의 ‘아기유니콘200 육성사업’은 20억 원 이상 100억 원 미만의 투자를 받은 초기 창업기업 중 혁신적 사업모델과 성장성이 검증된 기업을 발굴해 기업가치 1,000억 원 이상의 예비 유니콘 기업으로 육성하는 사업이다. 중기부는 지난해 하반기 ‘아기유니콘200 육성사업’ 대상 41개 기업을 추가 선정했으며, 나노바이오시스템은 광주·전남지역에서 유일하게 선정됐다.

등록된 핵심 특허로는 다양한 조직 재생에 관련된 지지체 제작 특허인 ‘섬유아세포 배양 지지체의 선택 방법 및 체외 배양 방법’ 및 힘줄 재생 치료제와 관련된 특허인 ‘회전근개 파열 치료용 스캐폴드’ 등이 있다.

이와 함께 지난해 8월에는 전남대학교병원 김명선 교수팀과의 공동연구를 통해 ‘만성 퇴행성 어깨힘줄 파열을 치료할 수 있는 조직공학적 인공 힘줄 개발’에 성공하는 성과를 거두기도 했다. 이는 아직 치료법이 없는 만성 퇴행성 어깨힘줄 파열 질환 치료법 개발을 위한 새로운 패러다임을 국내외 최초로 제시한 바 있다.

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

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