신경 조직은 한번 손상되면 쉽게 회복되지 않는다. 치료법이 있지만 부작용이 일어날 수 있는 등의 한계가 있다. 이를 보완하고 완벽히 회복할 수 있는 치료법은 없을까? 한동욱 교수를 만나 이야기를 나눠봤다.   

△안녕하세요. 최근 교수님께서 기존 치료법과 다른 방식으로 신경 조직을 복원할 수 있는 기술을 발견했다고 들었는데요. 먼저 연구를 시작하게 된 계기가 궁금합니다. 

일반적으로 신경 조직의 손상은 △교통사고 △종양 신경관련 수술의 부작용 등 다양한 요인에 의해 발생합니다. 다른 생체 조직과 달리 신경 조직은 손상 시 회복 시간이 오래 걸려요. 운이 안 좋으면 영구 장애가 발생하기도 한답니다. 

기존엔 손상된 신경 조직을 치료하기 위해 다른 신경을 이어 붙이거나 이식하는 방식을 사용했어요. 하지만 이러한 방식은 심각한 신경 결손 부위엔 적용이 어렵고 면역 거부 반응이 일어날 가능성이 크며 적용 가능한 신경 길이에 제한이 있다는 한계가 있습니다. 따라서 이러한 한계점을 보완할 수 있는 새로운 치료법 및 치료제 개발이 요구되고 있는데요. 선행 연구를 통해 알려진 정보를 토대로 공학 기술을 활용하면 기존 방식의 한계를 보완한 신경조직 복원 기술을 개발할 수 있지 않을까 싶어 연구를 시작하게 됐습니다.

△교수님의 연구 결과를 이해하기 위해선 코어셀 이중구조 섬유 시트(이하 시트)가 무엇인지 알 필요가 있을 것 같은데요. 이에 대해 설명해주실 수 있을까요?

생물체의 조직은 세포의 생장, 분화 등을 돕는 지지체와 세포로 구성돼 있습니다. 신경 조직의 주요 지지체는 *라미닌(laminin)과 콜라겐입니다. 바로 이 라미닌과 콜라겐을 적절히 이용한다면 손상된 신경 조직의 회복을 활성화할 수 있다고 생각해 연구를 진행했습니다. 시트는 라미닌과 콜라겐이 신경 조직에 잘 주입될 수 있도록 도와주는 인공물이라고 생각하시면 됩니다. 

시트는 특수한 구조의 섬유들을 일렬로 배열한 것입니다. (그림 참조). 섬유 한 가닥은 전선과 같이 내부(core)와 외부(shell), 이중 구조로 구성돼 있습니다. 전선의 중심부에 해당하는 내부는 라미닌과 콜라겐의 혼합물로 구성되며 전선의 피복에 해당하는 외부는 폴리디옥사논(polydioxanone)(이하 PDO)라는 고분자 물질로 구성돼 있습니다. 그러한 섬유들을 일렬로 배열한 것이 하드셀 코어 이중구조 섬유 시트인 것입니다. 시트가 신경 조직에 설치되면 라미닌과 콜라겐이 방출됩니다. 이 때 라미닌과 콜라겐이 지속적으로 손상된 신경 부위에 남을 수 있도록 해야 합니다. 두 물질 모두 세포에 직접 주입하면 단시간에 소모되기 때문입니다. 이를 해결하고자 무해한 생분해성 고분자인 PDO로 외벽을 제작해 장시간 두 물질이 방출될 수 있도록 했습니다. 즉 신경이 재생되는 동안에는 섬유의 구조가 유지되고 시간이 흘러 신경세포가 복원될 즈음에는 외벽이 분해되어 소멸하도록 한 것입니다.

△시트 개발을 위해 정말 다양한 기술과 이론이 접목됐군요. 그럼 해당 연구가 학문적으로 가지는 의의는 무엇인가요?

라미닌이 세포 성장 촉진에 효과를 줄 수 있다는 연구 결과는 이전에도 있었습니다. 그러나 이번 연구는 최초로 외부 자기장을 이용해 특정 방향으로 신경 돌기의 성장을 유도했습니다. 신경 돌기가 일정한 방향을 가지면 그렇지 않은 경우보다 효율적으로 신경을 복원할 수 있습니다. 또한 신경세포의 움직임을 분석해 시트가 신경 세포의 성장을 3배 이상 향상시킨다는 것을 확인했습니다.

△해당 연구 결과가 앞으로 어떻게 활용될 수 있나요?

이번 연구를 통해 공학적인 접근으로도 손상된 신경 조직을 재생시킬 수 있다는 가능성을 보여주었습니다. 기존 치료법들은 모두 의학적 접근이었거든요. 또한 손상된 신경 조직을 복원할 수 있는 새 방법을 마련했습니다. 시트는 부피에 비해 표면적이 매우 크며 높은 기공성을 보유하고 있습니다. 이로 인해 신경 분화 효과를 극대화 할 수 있어 차세대 신경세포 지지체로 개발될 가능성이 매우 크다고 생각합니다. 상용화 되기까지는 아직 수많은 검증과 실험을 거쳐야하겠지만 해당 연구가 신경 조직 손상으로 고통 받는 환자들을 부작용 없이 치료할 수 있는 데 도움이 되길 바랍니다. 더불어 해당 연구 성과가 다양한 분야에 활용돼 학문 발전에 이바지할 수 있으면 좋겠습니다.