이번 연구는 시지바이오와 전북대학교 고분자나노공학과 강길선 교수 연구팀이 공동으로 진행한 것으로, TGF-β3를 함유한 히알루론산 겔을 이용해 토끼 슬관절 내 연골의 재생 능력을 평가했다. 해당 연구는 과학기술논문인용색인(SCI)급 국제학술지인 바이오머티리얼 사이언스(Biomaterials Science) 저널 2월 호에 게재됐다.
연골은 뼈 사이의 마찰을 막아 관절부의 뼈를 보호하는 역할을 하는데, 연골이 손상되면 주위 관절 부위의 염증을 동반하고 만성적인 합병증을 유발할 수 있어 치료가 필요하다. 그러나 연골은 영양분을 공급하는 혈관이 통과하지 않는 조직인 데다, 인체의 무게를 지탱하며 하중을 지속적으로 받기 때문에 한번 손상되면 자연 치유가 불가하다.
그러나 현재까지 개발된 치료법으로는 연골 자체의 재생 및 회복이 불가해, 통증 및 염증 완화를 위한 약물 치료 또는 연골 주위로 윤활성을 띈 물질을 주입해 더 이상의 연골 손상을 막는 치료를 시행해 왔다. 관절염이 진행되지 않은 경우라면 손상된 연골에 미세하게 상처를 내어 골수를 자극해 골수 내 자가 줄기세포가 병변으로 흘러나오게 해 연골을 재생시키는 ‘미세천공술’과 같은 방법을 사용하고 있지만, 이러한 치료 방법 역시 근본적으로 연골 자체를 재생 및 회복시키기에는 한계가 있었다.
히알루론산은 연골을 지지하는 주요 구성 요소로, 낮은 면역원성과 높은 생체 적합성을 가지고 있어 다양한 체내 삽입용 제품의 소재로 활용되고 있다. TGF-β3는 연골 재생에 필요한 세포 외 기질(ECM)과 콜라겐 생성을 촉진할 뿐만 아니라 연골 분해 효소 및 염증 세포를 억제하여 연골을 보존하는 성장 인자 중 하나다.
연구팀은 토끼 대퇴골 미세천공술 모델을 이용해, TGF-β3가 함유된 히알루론산 겔의 안전성 및 유효성을 확인하기 위한 최적 농도를 탐색하는 시험을 진행했다. 이어 대퇴골 결손 모델과 비교해, 대퇴골 미세천공술 병행 시 재생 촉진 효과를 평가했다.
연구 결과 TGF-β3가 함유되어 있지 않은 히알루론산 겔 대비, TGF-β3가 함유되어 있는 히알루론산 겔을 도포한 군에서 연골 재생 효과가 더욱 높게 나타났다. 이러한 결과는 대퇴골 결손모델과 대퇴골 미세천공술 모델 모두에서 동일한 추세를 나타냈다. (OARSI 평가 기준 상 대퇴골 결손 모델: 1.8점 vs 3.2점, 대퇴골 미세천공술 모델 1.2점 vs 2.0점)
이러한 결과는 시지바이오가 새롭게 개발한 히알루론산 겔이 기존의 겔 제제들보다 더 뛰어난 특성을 갖고 있기 때문이었다고 시지바이오 측은 전했다. 새로운 히알루론산 겔은 관절 내에서 높은 점착성을 보이며, 관절 활액에 희석되지 않고 결손 부위에 잘 부착되어 손상된 관절을 보호할 수 있는 물리적인 윤활 및 완충 작용을 제공한다.
더불어, 히알루론산 겔은 담지된 TGF-β3를 효과적으로 방출하여 관절 결손 부위에서 공급되는 중간엽 줄기세포(Mesenchymal Stem Cell, MSC)를 자극해, 연골 재생을 촉진하는 것으로 나타났다.
유미영 시지바이오 연구2센터장은 “성장 인자 TGF-β3가 포함된 ‘히알루론산 겔’의 뛰어난 연골 재생 능력을 확인한 이번 연구결과를 바탕으로 빠른 시일 내 임상시험을 개시하여 2026년 내로 연골 재생 의료기기의 출시 및 상용화를 추진할 계획”이라며 “시지바이오는 재생의료 전문기업이라는 사명감을 가지고 재생의료 분야의 연구를 지속해, 조직의 근본적인 재생이 가능해지는 치료길을 열어 환자들이 건강한 일상으로 복귀할 수 있도록 노력하겠다”고 전했다.
하수지 기자
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