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NEW 김문석, 최상돈 교수팀이 내인성 줄기세포의 이동, 정착, 재생까지 제어하는 차세대 액티브 드레싱 개발해
- 2026-04-27
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(사진설명) 이예진 제1저자 겸 아주대 대학원 분자과학기술학과 석사과정, 김문석 교수, 최상돈 교수
아주대학교 김문석(응용화학과, 대학원 분자과학기술학과) 교수와 최상돈(첨단바이오융합대학, 대학원 분자과학기술학과) 교수 연구팀이 몸속 줄기세포의 이동부터 정착, 조직 재생까지 단계적으로 유도할 수 있는 '액티브 드레싱(Active Dressing)' 기반 플랫폼을 개발했다.이번 기술은 단순히 세포를 전달하는 수준을 넘어, 체내 미세 환경에서 줄기세포의 행동을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 재생 의공학 전략으로서의 가능성을 보여줬다.기존의 줄기세포 치료는 몸 밖에서 배양한 세포를 질환 치료에 직접 적용하는 방식을 주로 사용했다. 하지만 외부에서 배양된 줄기세포(외인성)의 질환 치료는 타인의 줄기세포 활용으로 인한 환자 거부감, 세포치료 안전성, 환자맞춤형 세포 생산의 어려움, 막대한 비용 발생의 문제점이 있다.
한편 몸 안에는 이미 내인성 줄기세포가 존재하며, 질환이 발생하면 *화학주성인자(Chemoattractant)를 통해 이를 질환 부위로 이동시켜 손상된 조직을 치료하는 자가재생치료 메커니즘이 존재하고 있다.
연구팀은 이런 외부 배양 줄기세포 활용 치료 한계를 극복하기 위해 먼저 화학주성인자 단백질(SDF1) 구조로부터 AI를 활용하여 화학주성인자(SDF1) 모방 액티브 펩타이드(SMP)를 발굴하였다. 이 펩타이드는 기존 SDF1 단백질 화학주성인자보다 몸 안에서 훨씬 안정적이며 생산 비용도 200분의 1 이하로 경제적이다. 또한 SMP 화학주성인자를 통해 몸안의 내인성 줄기세포를 질환 부위로 오랜 시간 동안 지속해서 이동시키기 위하여 **클릭 화학 기반 가교 반응을 활용한 히알루론산 드레싱을 설계했다.
(사진설명) 줄기세포의 이동, 정착, 재생까지 제어하는 차세대 액티브 저비용 드레싱의 모식도
이 드레싱은 생체에 안전한 히알루론산을 쉽고 정교하게 결합하는 '클릭 화학' 기술을 적용하여 드레싱으로 제조되었다. 상처 부위에서 SMP 화학주성인자 방출을 오랜 시간 유지시켜 내인성 줄기세포를 기존 방식 대비 약 10배 이상 많이 이동하도록 유도했다.
동물 실험 결과, 이 플랫폼은 외부에서 주입한 줄기세포뿐만 아니라 체내에 원래 존재하던 줄기세포까지 동시에 상처 부위로 유도하는 '줄기세포 이중 리크루팅(dual recruitment)' 효과를 보였다. 이를 통해 세포의 초기 유입과 장기적인 조직 재생 과정이 연속적으로 강화되어, 혈관 형성과 조직 구조 회복이 크게 향상된 것으로 나타났다.
또한 연구팀은 줄기세포 활성화-이동 및 혈관 형성의 특정 신호 전달 경로 규명을 통해 전체 재생 메커니즘을 규명했다. 이는 개발된 플랫폼이 단순한 드레싱 전달체를 넘어 조직 재생 과정을 체계적으로 설계할 수 있는 정교한 기술임을 입증한 것이다. 이번 기술은 향후 당뇨성 궤양이나 만성 창상 등 치료가 어려운 질환에 활용될 수 있으며, 정밀 제어 기반 재생 치료 기술의 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다.
연구는 한국연구재단의 '미래도전연구지원' 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 이예진(분자과학기술학과 석사과정) 학생과 김영훈(분자과학기술학과) 석사가 제 1저자로 그리고 난치성 질환 치료제용 의료소재를 개발하는 (주)메디폴리머도 연구에 참여했다.
해당 연구 결과는 'SDF1 모방 펩타이드(SMP)가 함유된 클릭 가교 히알루론산 드레싱을 이용한 외인성 및 내인성 줄기세포의 시너지적 모집으로 상처 치유 촉진'이라는 제목으로 화학공학 분야의 국제 학술지인 <케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)> 4월호에 게재되었다.
*화학주성인자(Chemoattractant) : 세포가 화학물질의 농도 기울기를 따라 이동하도록 유도하는 물질
**클릭 가교 반응 : 클릭 가교 반응은 특정 작용기 간의 선택적, 빠른 반응성을 이용하여 물질 사슬을 서로 연결하는 방법으로 부산물이 거의 없으며, 높은 효율과 정밀한 구조 제어가 가능해 약물전달체 제조 반응 분야에서 주목받고 있음