줄기세포 탑재 마이크로로봇을 이용한 무릎 연골 재생 시술 개념도.[한국마이크로의료로봇연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 줄기세포를 탑재한 마이크로로봇을 활용해 손상된 무릎 연골을 재생 치료효과를 검증했다.

16일 한국마이크로의료로봇연구원은 바이오트 코리아, 전남대병원 정형외과, 전남대병원 영상의학과 공동연구진이 마이크로로봇 ‘스템셀 네비게이터’를 이용, 손상된 무릎 연골을 재생하는 동물실험에 성공했다고 밝혔다.

연구팀은 생분해가 가능한 다공성 마이크로구조체의 표면에 직경 1.5μm(마이크로미터 : 1μm는 100만분의 1m)의 자성입자들을 부착, 직경 350μm의 줄기세포 탑재용 마이크로로봇을 제작했다.

마이크로로봇의 ‘다공성’ 구조는 많은 수의 줄기세포를 탑재하고, 영양분을 원활하게 공급할 수 있도록 하며, 생분해성 재료로 이루어져 체내에서 서서히 분해된다.

제작된 마이크로로봇에는 사람의 지방에서 유래한 줄기세포가 탑재됐으며, 손상된 연골 부위로 정밀하게 전달·이식된 줄기세포는 연골세포로 분화돼 무릎 연골 재생 효과를 극대화할 수 있다.

연구진은 줄기세포 탑재 마이크로로봇을 손상된 연골 부위로 정밀하게 전달하고, 이를 고정시킨 뒤 연골을 재생하기까지의 전 과정을 세포 및 동물실험을 통해 검증했다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 1월 22일자에 게재됐다.

이번 연구는 현재의 줄기세포 기반 무릎 연골 재생법을 넘어 마이크로의료로봇을 통한 재생 및 치료 효과를 최초로 확인했다는 데 의의가 있다.

최근 퇴행성관절염의 진행을 늦추고 무릎인공관절수술을 피할 수 있는 방법으로 환자에게서 추출한 성체줄기세포, 연골세포와 같은 ‘자가 유래세포’를 무릎 연골에 이식 혹은 주입하는 방식으로 치료가 이뤄지고 있다.

하지만 이러한 세포 기반의 치료법은 주입된 세포가 스스로 움직일 수 있는 능력이 없다는 점이 가장 큰 단점이다. 이 때문에 윤활액 내 주사를 통한 기존의 세포 주입법은 많은 양의 세포를 필요로 하며 무릎 절개를 통한 침습적 시술을 해야 하는 부담이 있다.

연구팀은 이 같은 기존 치료법의 한계를 극복하고자 동물 골수에서 유래한 성체줄기세포를 탑재할 수 있는 ‘스템 셀 네비게이터’ 개발을 주도해왔다.

고광준 한국마이크로의료로봇연구원 박사는 “실험실 수준에서 머물렀던 지금까지의 마이크로의료로봇 연구들과 달리 생체 내 질환 치료가 가능함을 보여준 첫 사례”라며 “무릎 연골 재생 뿐만 아니라 향후 다른 질환의 치료에도 적용 가능할 것이라고 본다”고 말했다.

nbgkoo@heraldcorp.com

한국마이크로의료로봇연구원 연구진이 마이크로로봇을 시연하고 있다.[한국마이크로의료로봇연구원 제공]