대구경북첨단의료산업진흥재단(이사장 이영호, 이하 ‘대구첨복재단’) 이동현 연구원은 건국대 및 경희대와의 공동연구를 통해 연골재생에 유리한 바이오 소재를 찾아냈다. 이 연구내용은 ‘Science and Technology of Advanced Materials’ 저널(IF 4.784) 3월 1일자에 ‘Comparison of polysaccharides in articular cartilage regeneration associated with chondrogenic and autophagy-related gene expression’(관절연골재생에 효과 있는 다당류 보고)의 제목으로 게재된다. 이번 논문은 관절염 치료제가 통증완화제에서 연골 재생 주사로 발전할 수 있는 디딤돌이 될 것이란 점에서 주목된다. 기존 관절주사제에 적용되고 있는 히알루론산(HA) 소재보다 연골재생능력이 우수한 소재가 등장할 것으로 기대된다.

〈이동원 연구원 사진〉

이번 논문은 건국대학교 도선희 교수, 경희대학교 권일근 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 작성됐다. 연구에서는 생체 재료로 널리 쓰이는 소재인 히알루론산(HA), 젤란검(GG), 알지네이트(Alginate), 아가로스(Agarose)를 각각 주사 가능한 수화젤 지지체로 제작하여 물성, 세포실험, 동물실험(토끼)을 통해 비교평가를 수행했다. 이 결과를 바탕으로 연골 재생용 지지체로써 적합한 생체재료를 선별하고, 이후 후속 연구를 통해 연골 재생에 특화된 injectable(주사제) 연골 치료제를 개발하고자 했다.

※히알루론산(HA) : 기존 관절 주사제로 사용되는 약물. 아미노산과 우론산으로 이뤄진 다당류
※젤란검(GG) : gellan gum, 포도당,글루콘산,람노스가 규칙적으로 반복되는 사슬 모양의 다당류
※알지네이트(Alginate) : 다시마,미역 등으로부터 추출된 복합다당류
※아가로스(Agarose) : 그물과 같은 구조를 갖고 있는 다당류, 우무/한천의 주성분으로 흔히 알려져있음

나이가 들어감에 따라 연골은 손상되기 쉽지만, 한번 손상되면 회복이 굉장히 힘들다. 고령자뿐 아니라 잘못된 자세나 운동으로도 발생한다. 심한 경우 수술을 하는데, 정상 연골세포를 추출해 이식하거나, 뼈에 구명을 내서 골수가 흘러나오도록 재생을 유도하는 방식으로 치료한다. 수술 전 의약적 치료방법은 면역 반응을 제어해 고통을 줄이는데 집중됐다. 관절염 치료제 세계 시장은 2016년도 이미 365억달러(약42조원) 규모였다.

대구첨복재단과 건국대, 경희대 연구팀은 세포실험을 통해 GG, Alginate, Agarose 소재가 골관절염에 대한 항염증 효과를 가진다는 사실을 확인했다. 특히 토끼 골관절염 모델에 각각의 수화젤을 적용하여 비교한 결과, GG와 Agarose를 기반으로 하는 수화젤이 다른 소재에 비해 매끄러운 표면을 유지했고, 연골 조직에 존재하는 proteoglycan과 type II collagen에 대해 강한 양성 염색을 나타냈다. 이러한 결과로 보아 GG와 Agarose가 다른 소재들 보다 연골 재생에 적합한 것으로 밝혀졌다.

이동현 연구원은 대구첨복재단 실험동물센터(센터장 김길수) 의료기기평가팀에 근무중이다. 경희대학교 치대를 졸업하고 19년 5월 대구첨복재단에 입사했다. 19년 6월 Chemical Engineering Journal 저널(IF 8.355)에 ‘생분해성 수화젤/골이식재 복합체 개발 및 평가’ 관련 논문을 게재하기도 했다.

이영호 대구첨복재단 이사장은 “관절염은 손가락, 손목, 허리, 무릎 등 다양한 위치에서 발생해 많은 이들을 힘들게 했다. 이번 연구에서 효과가 규명된 물질을 기반으로 기존 치료제를 접목시켜 연골 재생과 통증 억제 효과가 동시에 나타나는 치료제가 개발되길 기대한다”고 밝혔다.