혁신 의료기기 만들 신개념 기술 잇단 개발
암 검출 휴대용 플랫폼·상처회복 도움 전기밴드 등 등장
국내에서 차세대 의료기기 기술을 잇따라 개발해 상용화 기대감을 높이고 있다.
7일 학계 등에 따르면 국내 연구진이 암 돌연변이 유전자 고감도 검출 '휴대용 플랫폼', 흉터 줄이고 상처 회복에 도움주는 전기밴드, 허혈성 손상 줄이는 혈소판 유래 생체재료 등을 개발하는데 성공했다.
한국생명공학연구원 강태준 박사팀은 최근 미국 하버드 의대와 부속 매사추세츠 종합병원(MGH), 성균관대 연구팀과 함께 바이오마커(질병 진행 정도를 진단하는 생물학적 지표) 검출 성능을 획기적으로 높인 암 진단 플랫폼 '스코프(SCOPE)'를 개발했다.
연구팀은 '크리스퍼 카스 13a 유전자 가위(CRISPR-Cas13a)'를 이용, 암세포가 내뿜는 세포 외 소포체의 메신저 RNA(mRNA)를 대폭 증가시키는 방법으로 감도를 높인 암 진단 플랫폼을 개발했다.
연구팀은 이 플랫폼을 이용해 비소세포폐암을 유발한 쥐의 세포 외 소포체 샘플에서 극소량인 40μM(마이크로몰·100만분의 1몰) 농도로 초기 폐암을 진단하는 데 성공했다.
대장암 환자 샘플에서도 기존 유전자증폭(PCR) 검사보다 높은 민감도로 세포 외 소포체에 존재하는 암 관련 돌연변이 유전자를 40분 만에 검출해냈다.
연구팀은 국내 분자 진단 전문기업 레보스케치와 협력, 플랫폼을 소형화해 의료현장이나 연구현장에서 간편하게 활용할 수 있도록 했다.
연구팀은 암 관련 바이오마커를 간소화한 방법으로 감지해 암 진단과 모니터링 현장에서 신속한 의사결정을 지원할 수 있을 것으로 기대했다.
삼성서울병원 신경과 최병옥 교수와 피부과 이종희 교수는 최근 연세대 신소재공학과 김상우 교수팀과 함께 전자기파 에너지 하베스팅 기술을 활용한 '자가구동' 상처치료 전자약(전기밴드)을 개발했다.
상처에 전기자극을 주면 주변 섬유아세포가 이동해 혈류증가, 염증 감소, 콜라겐 분비를 유도해 세포가 재생된다.
이번에 개발된 전기밴드는 TV, 노트북, 핸드폰 등 일반 전자기기에서 방출되는 50·60 헤르츠(Hz) 전자기파를 전기에너지로 바꾸는 에너지하베스팅 기술을 이용했다. 배터리 충전이나 외부 전원 공급 없이 구동할 수 있다는 의미다.
김 교수에 따르면 그동안 주로 정보기술(IT)에 적용했던 에너지 하베스팅 기술을 바이오 의학 분야에 접목한 것으로 미래 신산업 창출에 기여할 수 있다.
세포 이동 실험에선 배양접시 위에 상처를 모방한 빈 공간을 만들고 전기자극을 줬더니 주변 세포의 95.6%가 이동하는 것으로 확인됐다.
상처에 새살이 돋아나는 것과 같은 원리다. 전기자극이 없을 땐 63.1% 정도만 이동했다고 연구팀은 설명했다.
전기자극으로 인한 부작용은 나타나지 않았다.
세포독성 검사에서 세포 생존율은 100%였다. 자극으로 인한 DNA 손상도 발견되지 않아 안전했다고 연구진은 평가했다. 마우스 실험을 통해서도 전기밴드 치료 효과를 확인했다.
분당서울대병원 산부인과 이정렬 교수는 최근 서울대학교 융합과학기술대학원 이강원 교수, 분당차병원 김지향 교수팀과 함께 자가 혈소판 유래 인자를 캡슐화한 피브린 하이드로겔(PFH, Platelet-drived Factors-Encapsulated Fibrin Hydrogel)을 개발하고 비임상 시험을 통해 PFH가 난소 이식 후 허혈 손상 완화와 난소 기능 보존에 효과적임을 입증했다.
연구팀은 난소 이식시 허혈성 손상 문제를 극복하기 위해 '자가 혈소판 유래 인자를 캡슐화한 피브린 하이드로겔(PFH)'를 개발하고 이를 난소 이식 시 적용하는 방법으로 마우스 대상 비임상 연구를 수행했다.
PFH는 혈소판이 풍부한 혈장(PRP)과 피브린 하이드로겔을 결합시킨 생체 재료다.
혈장에는 재생의학에서 널리 사용되고 있는 다양한 성장인자와 사이토카인을 포함하고 있어 조직 재생을 촉진시키는 것으로 알려져 있다.
연구진은 6~8주 된 마우스를 대상으로 이식할 난소에 PFH를 적용한 후 난소 기능이 소실된 개체에 이식해 효과를 분석했다.
다양한 농도의 혈장이 포함된 PFH를 실험 그룹에 나누어 적용하고 조직의 허혈성 손상 완화 및 난포 보존율을 평가했다.
연구 결과 난소 조직 이식 후 허혈 손상을 효과적으로 완화하고 난포의 생존율과 체외 수정 결과를 향상시키는데 있어 PFH가 중요한 역할을 할 수 있음을 확인했다.
특히 낮은 농도의 혈장이 포함된 L-PFH 그룹에서 난포의 수와 질이 가장 잘 유지되었는데 이는 난소 조직의 재혈관화가 빠르게 이루어지고 난포가 손상없이 생존했음을 의미한다.
또 유전자 분석 결과 L-PFH 그룹은 이식 후에 정상 난소 조직과 유사한 유전자 발현 패턴을 보였으며 이는 난소 기능이 회복되었음을 시사한다.
반면 높은 농도의 혈장이 포함된 H-PFH 그룹에서는 과도한 혈관 신생이 오히려 난소 기능 회복의 효율성을 저해할 수 있는 잠재적 위험이 있다는 점을 확인했다.
이번 연구 결과는 PFH가 난소 동결 후 재이식 성공률을 증대시키고 이식된 난소의 기능을 강화시켜 임신 성공률을 높일 수 있는 생체 재료로써 가능성이 높다는 것을 시사한다.
연구팀은 이번에 개발한 PFH는 인체 적용 시 자가 혈액을 사용해 제작할 수 있기 때문에 생체 적합성과 안전성이 높기에 향후 임상 시험을 통해 PFH의 안전성과 효과를 확인하고 실제 환자들에게 적용할 수 있는 방법을 모색한다는 계획이다.
E-헬스 통신 강찬우 기자 ehealth@e-healthnews.com 2024.11.07 06:45