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여성 요실금은 1)분만시 골반근육으로 가는 신 경손상과 갱년기 여성호르몬의 감소로 인한 요도 괄약근의 약화와, 2)다산과 노령으로 인한 골반근 육의 지지 약화로 인한 요도 및 방광의 처짐이 원 인으로 알려져 있다. 여성 요실금 환자는 현재 미 국이 약 2,000만명, 한국이 400~500만명 정도로 추정되고 있으며, 노년층 여성의 급격한 증가로 인하여 매년 환자수가 증가하는 추세이다.
현재 요실금 환자를 치료하기 위해 주사요법이
나 요도 및 방광을 지지하기 위한 수술요법이 사 용되고 있다[그림 1]. 요도 괄약근이 약화된 요실 금 환자에게 주사제로 다양한 제품이 개발되어 사 용되고 있으나, 현재 가장 널리 사용되고 있는 콜 라겐 제제의 경우 1ml에 약 1,000$(한화 130만 원)의 고가 물질이어서 환자에게 용이하게 쓰일 수 없을 뿐만 아니라, 단기적인 치료효과는 있지 만 장기적으로는 흡수되어 성공률이 50~60% 밖 에 되지 않아 재주사 및 재수술이 요구되는 등 많
이 상 열
(주)BMT 대표이사
그림 1. Examples of the treatment of urinary incontinence.
Bulking agent injection Sling surgery
은 문제점을 안고 있다. 골반근육이 약화된 요실 금 환자에게는 수술적인 치료가 필요한데, 이 수 술에 사용되는 방광 및 요도를 지지해 주는 테플 론 등 생체재료들 또한 고가이고 비분해성이며, 자체 수축력을 갖지 못해 효과적인 수술용 생체재 료의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
줄기세포(stem cell)란 완전히 분화하기 전의 세포를 총칭하는 말이며, 편의상 배아줄기세포 (embryonic stem cell)와 성체줄기세포(adult stem cell)로 나눌 수 있다. 근육줄기세포(muscle stem cell)는 성체줄기세포의 일종으로서 배아줄 기세포와는 달리 윤리적인 문제에서 자유로우며, 대부분의 경우 자가 치료에 이용되기 때문에 면역 학적인 거부반응이 없다.
국내 대부분의 줄기세포 연구는 조혈모세포 (hematopoitic stem cell)와 중배엽줄기세포 (mesenchymal stem cell)에 국한되어 있고 근육 줄기세포를 연구하는 곳이 없는 실정이다. 외국에 서도 근육줄기세포에 대한 연구는 시작단계에 있 으나, 타 줄기세포에 비해 상당한 관심의 대상이 되고 있다.
본 연구팀은 근육줄기세포와 생리활성물질을 함유하는 고분자를 접목하여, 근육줄기세포의 long-term 생존율이 높은 복합 생체재료(겔형 및 고형)를 개발하였고, 이를 이용하여 요실금의 효 과적인 치료 및 수술을 위한 요도괄약근 주사치료 제 개발 및 근육줄기세포와 함께 수축할 수 있는 생체활성 지지체(bioactive scaffold)를 개발하여 상용화를 위한 준비를 하고 있다.
근육줄기세포/요실금 치료술 관련
과거의 근육세포를 이용한 세포이식과 유전자 치료는 이식된 근육세포의 생존율이 낮다는 점과 유전자의 발현이 면역반응 때문에 빠르게 감소한 다는 것이 문제점이었다. 이들 보고에 의하면 세
포 이식된 근육 세포의 대다수가 48시간 이상 생 존할 수 없었다. 그렇지만 최근에 보고에 의하면 전플라스크방법으로(preplate method) 분리한 근 육줄기세포에서 장기생존을 보고하였고, 이들 줄 기세포들은 방광내 주입시 6개월 이상 생존하였다.
근육줄기세포의 특징은 1)아주 빠르게 증식 (proliferation)하여 세포배양시 많은 양의 세포를 단시간 내에 구할 수 있으며, 2)바이러스나 기타 벡터 등으로 유전자 형질전이(transfection)가 용 이하며, 3)이식된 장기에서 골격근 근육섬유로 분 화하면 아주 안정적으로 자리를 잡게 되어 세포이 식, 장기이식에 적합하고, 4)세포와 세포가 접촉 (cell to cell contact)시 근육섬유로 분화되며 성 장이 멈춤으로써 과분화에 의한 부작용이나 암세 포로의 전환되는 걱정이 없다. 그러나 근육줄기세 포는 조혈모세포와는 달리 아직도 표준화된 근육 줄기세포표지(stem cell marker)가 정립되어 있 지 않으며, CD34, CD45 및 desmin 등이 가장 많 이 쓰이고 있으며 이들 근육줄기세포가 분화할 때 마다 표지도 변해간다. 최근에는 Sca-1, Pax 7 등 의 새로운 항체들이 새로이 나와 근육줄기세포의 성상을 밝히는 연구가 활발해지고 있다.
본 연구팀은 최근 흰쥐의 가자미 근에서 변형된 전 플 라 스 크 방 법 으 로 CD34(+), CD45(-), desmin(-)인 근육줄기세포를 분리 및 동정하였고 향후 각 의학분야에서 근육줄기세포를 이용한 연 구에 도움이 될 것으로 생각된다.
조직재생을 위한 다공성 생분해성 지지체/주사 제형 조직친화성 생체재료 관련
현재 기존 방법에 의한 조직재생용 다공성 고분 자 지지체 제조에 있어서 가장 큰 문제점 중의 하 나는 지지체 표면과 내부의 다공성이 균일하게 유 지되지 않는 것이다. 즉 고분자 지지체 제조시 지 지체 표면에서 다공질 막힘이나 내부 다공질보다
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표면 다공질 크기가 작게 나타나, 다공질의 크기 및 분포가 균일하게 제조되지 못하게 된다. 본 연 구팀은 생분해성 고분자로부터 표면과 내부의 다 공성이 균일하게 제조할 수 있는 salt 함유 melt pressing법을 고안하여 특허를 보유하고 있다(국 내 특허 제308,549호(2001)).
조직재생용 다공성 고분자 지지체 제조에 있어 서 또하나 큰 문제점은 지지체 제조에 사용되는 거의 모든 합성 생분해성 고분자들이 소수성이므 로, 제조된 지지체의 다공질 내로 세포 및 세포 배 양액, 체액 등이 제대로 침투하지 못하고, 일단 침
투된 세포들도 소수성 다공질 표면으로의 점착 및 증식에 상당한 애로가 있는 것으로 나타나고 있다.
이의 해결 방법으로 현재 가장 널리 사용되는 방 법으로는 에탄올 전적심법(EtOH prewetting method), 즉 에탄올과 물의 혼합액을 사용하여 세포배양액이 지지체 다공질 내로 잘 스며들도록 해주고 있는데, 잔량에탄올의 독성이 문제시되고 있으며, 이 방법으로는 고분자 지지체 자체를 근 본적으로 친수성으로 바꾸어 줄 수 없다는 문제점 이 있다.
본 연구팀은 세포배양액이나 체액 등이 순간적
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그림 2. 요실금 치료용 주사제형 근육줄기세포/고분자 복합 생체재료의 모식도 (A)주사제형 복합 생체재료 제조, (B)요도괄약근에 주입.
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으로 지지체 내로 침투할 수 있고, 침투된 세포들 의 지지체 내 점착 및 증식을 향상시킬 수 있도록 친수화 처리된 생분해성 고분자 제조 기술을 보유 하고 있다(국내 특허출원 제2001-54707호(2001)).
조직재생용 생분해성 고분자 지지체는 친수성 과 조직세포 적합성을 가지면서, 용도에 따라서는 (요실금 수술용 지지체의 경우에 해당) 유연성과 탄성을 갖는 것이 중요하다. 본 연구팀은 친수성 과 유연성을 동시에 지니는 생분해성 고분자 지지 체 제조 기술도 보유하고 있다(국내 특허출원 제 2001-68058호(2001)).
주사제형 요실금 치료제로 사용하기 위한 세포/
고분자 복합 생체재료를 개발하기 위해서는 체내 에 쉽게 주입이 가능하고 생체적합성과 세포와의 친화성, 세포 장기 생존율이 우수한 생체적합성 고분자 개발이 필수적이다. 본 연구팀은 조직재생 용 주사제형 졸-겔 전이 나노복합체(injectable sol-gel transition nanocomposite) 제조 기술을
보유하고 있으며(특허 출원 준비 중), 졸-겔 전이 나노복합체 제조 기술은, 생분해성과 온도감응성 을 동시에 지닌 생체적합성 고분자 매트릭스 내에 조직세포 증식 및 활성화를 촉진할 수 있는 생리 활성 물질을 함유한 생분해성 나노캡슐이 균일하 게 분산되어 있는 나노복합제 제조 기술로서, 상 온에서는 나노캡슐이 균일하게 분산된 액상 졸 (sol) 상태로 있어 원하는 부위(요실금 치료용은 방광 입구 요도관; [그림 2] 참조)에 수술과정 없 이 쉽게 주입할 수가 있고, 인체 내 주입된 후에는 체내 온도(37℃)에서 반고형 겔(gel) 상태의 나노 복합체를 형성하여 일정기간 동안 그 부위에 머물 며 조직 재생 및 기능을 향상시킬 수 있도록 고안 된 기술이다. 겔 상태의 나노 복합체는 나노캡슐 내 함유되어 있는 생리활성 물질의 서방성 방출로 인해 조직재생을 촉진시킬 수 있다. 근육줄기세포 사용시, 생리활성물질의 방출에 의해 근육줄기세 포가 근육세포로 분화되는 것을 촉진할 수가 있다.
