가톨릭세포치료사업단 뉴스레터 24호

[근골격계 질환 연구클러스터 – 인공관절, 골유합, 건재생에 있어서 세포 치료의 임상적용]

정형외과 질환은 대부분 통증과 기능 장애를 야기하는 외상성/퇴행성 근골격계 질환으로 고령 인구의 증가, 스포츠 및 여가 활동의 증가로 환자수는 가파르게 상승하고 있다. 예를 들어, 어깨 회전근 개 질환과 관련된 수술 건수도 매해 1.3~1.9배 가량 증가 추세를 보였으며 비수술적 치료 현황도 매년 10.0~15.0%씩 증가되어 2013년을 기준으로 2004년에 비해 약 36배 증가한 수치를 보이며, 2021년 현재는 그 수치를 훨씬 상회할 것으로 추정된다. 이런 현실을 반영한 결과, 정형외과 환자 수의 폭발적인 증가와 함께 수술 등의 침습적 치료의 남용 및 과도한 적용은 적지 않은 합병증과 더불어 의료사회적 비용을 증가시켰다. 또한, 수술적 치료의 적용이 되지 않는 작은 병변에 대한 비수술적 보존적 치료는 병변의 궁극적인 치료를 도모할 수 있는 방법의 부재로, 통증 등의 증상 조절 위주의 치료로 국한되어 왔다.

정형외과는 척추 및 사지 등 광범위한 인체 부위를 다루는 과로서, 본 근골격계 질환 연구 클러스터는 척추, 상지, 하지로 나누어서 각각 연구를 진행하고 있다.

파트 1. 고관절 (하지) 고관절은 인공관절 치료가 활발히 이루어지고 있는 분야로서, 본 클러스터에서는 3D printing 방법을 인공관절 표면 코팅에 적용함으로써 가장 이상적이고 강력한 골세포 integration을 유도하고자 하였다.

파트 2. 척추 기존의 골대체제들의 한계점을 극복하기 위해 줄기세포를 이용한 골조직 재생에 대한 연구가 활발한 가운데, 2006년 소개된 유도만능줄기세포를 이용한 척추 유합을 위한 골조직 재생의 효과를 규명하였다. 3D 세포 배양법을 통해 유도만능줄기세포에서 골모세포로 분화시킨 후 이를 동물모델에 이식하여 골조직생성 가능성에 대해 확인하였다. 또한, 3D 세포 배양 및 세포 이식을 위한 scaffold를 찾는 연구를 진행하였으며, 현재까지는 collagen-based scaffold가 polymer-based scaffold보다 세포 생존에 유리하고 골조직이 생성됨을 확인할 수 있었다.

파트 3. 회전근 개 질환 (상지) 파열된 회전근 개의 원천적 치료 방법 및 수술적으로 봉합된 건의 궁극적인 치료 방법의 개발을 목적으로, 줄기세포에서 분화시킨 Tenocyte-like cells를 회전근 개 병변의 치료로 현재 임상적으로 사용되고 있는 아텔로콜라겐과 융합하고, 그 효능을 입증하기 위하여 회전근 개 파열 in vivo 동물 모델에 적용하였다. 아텔로콜라겐과 함께 회전근 개에 이식한 Tenocyte-like cells의 섬유조직 및 세포외기질 생성 능력과 건세포 분화능력을 확인하고, 회전근 개 파열의 비수술적 치료 측면 및 수술 후 보완 치료제로서 그 치유 효과를 규명하고 있다.