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NEW 김문석·최상돈 교수팀, 줄기세포 상처 치료 효율 높일 新소재 개발
- 2025-09-23
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아주대 연구진이 줄기세포와 드레싱제를 결합하는 방식으로 상처 치료를 위한 새로운 소재를 개발했다. 이를 활용하면 상처 치유의 속도를 개선할 뿐 아니라 줄기세포 치료의 효율성과 안정성을 동시에 높일 수 있어 새로운 치료의 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 보인다.
김문석 교수(응용화학과·대학원 분자과학기술학과)·최상돈 명예교수(첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과) 연구팀은 줄기세포 유도형 창상 치유 드레싱 제형을 개발했다고 밝혔다.
해당 내용은 ‘P1 물질이 적재된 가교 결합 소장 점막하 조직 지지체를 기반으로 줄기세포 이동을 활용한 상처 치유 증진(Enhanced wound healing via stem cell migration using a substance P1-loaded cross-linked small intestinal submucosa scaffold)’이라는 논문으로 약효 향상 분야 국제 저널인 <저널 오브 컨트롤드 릴리즈(Journal of Controlled Release)>에 8월 온라인 게재됐다.
이번 연구에는 아주대 대학원 분자과학기술학과 석사과정을 마친 김신아 졸업생과, 대학원 분자과학기술학과 석사과정의 김예진 학생이 제1저자로 참여했다. 난치성 질환 치료제 활용을 위한 의료·친환경 소재를 개발하고 있는 ㈜메디폴리머(대표 김문석)도 연구에 함께 했다.
줄기세포(stem cell)는 인체의 세포와 조직을 이루는 근간이 되는 세포로, 반복적 분열·재생산을 통해 자기 복제가 가능하다. 또한 여러 특수화된 세포로 분화할 수 있는 독특한 능력을 지니고 있다. 이러한 특성 덕분에 기존 약물 치료나 수술만으로는 한계가 있던 여러 난치성 질환의 치료와 손상 조직의 재생 치료에 폭넓게 활용되고 있다.
상처가 발생하면 우리 몸은 염증 반응과 세포 재생 과정을 통해 손상 부위를 회복하려 하지만, 심한 손상이나 만성 상처의 경우 자연적인 회복만으로는 충분하지 않다. 이에 줄기세포 기반 치료법이 주목받고 있으나, 외부에서 채취·배양해 환자에게 주입한 줄기세포가 상처 부위에 안정적으로 자리 잡아 치료 효과를 오래 유지하기는 쉽지 않다. 체내 이식 후의 빠른 소실과 낮은 생착률 등의 문제로 실제 임상적 적용에는 많은 제약이 따랐기 때문이다. 줄기세포가 환자의 체내에 이식된 후, 질환 부위가 아닌 다른 장기나 조직으로 이동하면서 소실되고 생착률 또한 낮아지게 되는 것. 이렇게 되면 손상된 장기나 조직 미세환경에서의 줄기세포 기능은 떨어질 수밖에 없다.
아주대 연구팀은 외부 배양 줄기세포를 활용한 치료가 가진 이러한 근본적 한계점을 극복하기 위해, 새로운 융합적 치료 전략을 제안했다. 체내 이식한 대부분의 줄기세포를 손상된 질환 부위로 정확히 이동시키기 위해 AI를 활용해 발굴한 화학유인물질인 ‘SP1 펩타이드’를 소장점막하 드레싱제에 결합해 적용하는 복합적 접근 방식을 설계한 것이다. 이 새로운 방식은 주입된 외인성 줄기세포가 상처 부위에 적용된 소장점막하조직 드레싱제로 이동해 정착하고, 장기간 상처 치료 환경을 제공할 수 있다.
‘SP1 펩타이드’는 신경펩타이드 계열의 생리활성 물질로, 아주대 연구팀이 최근 AI를 기반으로 발굴한 화학유인물질(chemoattractant)이며 국내 및 미국에 특허 등록되어 있다. 이 물질은 손상된 조직 주변에 존재하는 줄기세포나 주입된 외인성 줄기세포가 상처 부위로 능동적으로 이동하도록 유도하며, 동시에 세포 내 신호 전달 경로를 활성화시켜 세포의 생존력과 증식 능력을 증대시키는 역할을 한다.
연구팀이 활용한 드레싱제는 소장점막하조직 유래 탈세포화 외기질(extracellular matrix, ECM)로, ECM의 고유한 생화학적 신호와 함께 삼차원적 인체 조직과 유사한 다공 형태 구조의 미세환경을 가지고 있다.
연구팀은 이러한 복합 전략을 활용한 창상 동물모델 실험을 통해, 단순 줄기세포 주입만으로는 얻을 수 없었던 시너지 효과를 확인했다. 화학유인물질 SP1 펩타이드와 소장점막하조직 드레싱을 동시에 적용했을 때 줄기세포가 상처 부위에 체류하는 시간이 유의미하게 연장됐고, 창상에 신생혈관 형성이 촉진되어 산소와 영양분 공급이 원활해짐으로써 상처 회복이 가속화됐다. 더불어 면역조절 효과가 동반되어 염증 반응이 조절됐고, 이는 치료 과정 중 발생할 수 있는 부작용을 현저히 줄였다.
연구를 주도한 김문석 교수는 “이번 연구를 통해 줄기세포 질환 타깃 치료의 효율성과 안정성을 동시에 높일 수 있는 새로운 개념의 치료 패러다임을 제시한 셈”이라고 설명했다.
최상돈 명예교수는 “난치성 창상처럼 임상적 치료가 어려운 질환에 적용될 수 있는 가능성이 높아, 조직재생의공학 분야에서 차세대 창상 치료제로 발전할 것으로 기대한다”라고 전했다.
이번 연구는 한국연구재단 미래소재디스커버리 및 미래융합파이오니어사업의 지원을 받아 수행됐다.