3D 프린팅 기술을 활용해 대뇌의 혈관 신생을 유도하는 효과적인 약물 전달 시스템이 개발됐다. 향후 뇌경색 및 모야모야병 등과 같은 뇌 허혈성 질환 치료에 적용하면, 표적 부위에 적절한 용량의 약물 전달이 가능해져 시공간적 제한 없는 치료의 가능성이 열릴 전망이다.

서울대병원 신경외과 백선하 교수, 포항공대 기계공학과 김철홍·장진아 교수 공동 연구팀은 3D 프린팅 기술로 대뇌 혈관 신생을 유도하는 하이드로겔 패치형 약물 전달 시스템을 개발했다.

혈관 신생은 다양한 혈관 신생 성장 인자들이 복합되어 여러 단계의 과정을 거쳐 혈관이 새로 생성되는 것을 의미한다.

성숙한 뇌가 저산소증이나 허혈성 손상을 입었을 때, 대부분의 허혈성 뇌는 뇌혈류를 공급받을 수 있는 혈관 신생이 거의 이루어지지 않는다. 혈관 신생을 위해 혈관 문합술이나 측부 혈관 재생 유도 뇌 수술을 통해 뇌의 혈관 재생을 유도하지만, 이 또한 필요한 만큼의 충분한 뇌혈류를 제공하지 못하는 경우가 많다.

최근에는 혈관 신생 메커니즘을 효과적으로 조절할 수 있는 외인성 성장 인자 투여가 혈관 재생을 위한 방법으로 떠오르고 있다.

하지만 일반적으로 사용되는 정맥 주사 투여법은 목표하는 효과를 얻기 위해 고용량 혹은 반복 투여가 필요해 여러 부작용이 발생하고 효능이 저하되는 단점이 있었다.

연구팀은 생리학적으로 적절한 시간과 부위에 표적화 방식으로 혈관 신생 인자를 투여해 효과적으로 혈관 신생을 유도하는 시스템 개발에 주목했다.

연구팀은 인공 조직이나 장기를 제작할 수 있는 3D 프린팅 기술을 활용해 대뇌 혈관 신생 촉진 및 혈관 신생 인자 방출량 조절 기능을 갖춘 패치형 약물 전달 시스템을 개발했다.

이 시스템에 사용된 ‘시공간 구획화 대뇌 혈관 신생 유도 패치(SCAI)’는 생체적합성 및 생분해성 세포외 기질 기반 하이브리드 하이드로겔 잉크를 이용해 만들어졌다. 패치는 보다 강력한 혈관 신생을 유도하기 위해 외층(혈관내피성장인자,VEGF)과 내층(간세포성장인자,HGF)이 공간적으로 분리된 구조로 인쇄됐다.

 

연구팀은 SCAI 패치의 효과를 확인하기 위해 패치를 쥐의 대뇌 피질에 이식한 후, 광음향 현미경 시스템을 활용해 14일 동안 이식 부위 모니터링을 진행했다.

그 결과, 패치 이식 14일 후의 혈관의 밀도가 이식 전과 비교해 약 3.3배 증가한 것으로 나타나 대뇌 혈관 신생을 촉진하는 효능이 있음이 확인됐다.

연구팀은 “이번 연구 결과는 3D 프린팅 기술로 인쇄된 패치 개발을 통해 표적 부위에 지속적이고 순차적으로 다양한 대체 약물을 전달하는 방식이 시공간적 제한 없는 치료의 가능성을 열었다는 점에서 의미가 크다”고 설명했다.

백선하 교수는 “이번 연구 결과가 향후 뇌경색 및 모야모야병 등과 같은 허혈성 뇌질환 치료법 개발에 활용되어 환자와 가족들에게 조금이나마 보탬이 되기를 기대한다”고 말했다.

김철홍·장진아 교수는 “이번 연구를 통해 3D 프린팅으로 제작한 혈관 생성 인자로 뇌혈관 재생이 가능함을 확인했다”며 “앞으로 본 기술이 실제 임상에 적용될 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘악타 바이오머터리얼리아(Acta Biomaterialia)’ 최신호에 게재됐다.

 

C형 간염 치료를 받은 환자의 경우 미치료군에 비해 간암 발병 및 사망 위험이 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 

분당서울대병원 소화기내과 최광현·정숙향 교수 연구팀이 전국 분포 7개 대학병원에서 등록한 C형 간염 환자 2천여명을 대상으로 진행해 온 전향적 코호트 연구 결과다. 

C형 간염 바이러스는 간암 및 간 관련 사망의 주요 원인 중 하나다. 주사용 마약 사용 혹은 적절히 소독하지 않은 기구를 사용하는 문신, 피어싱, 면도, 주사로 인해 감염 위험이 높아져 주의가 필요하다. 대부분의 환자에서 특별한 증상이 나타나지 않기 때문에 건강검진 외의 방법으론 발견하기 어려워 C형 간염 검사의 국가건강검진 도입이 추진되고 있다.

현재 C형 간염은 치료제의 발전으로 2~3개월 정도의 약물 치료로 완치가 가능하지만, 이를 방치할 경우 간경변증, 간암 등 중증질환으로 발생할 가능성이 높다.

연구팀은 2007년부터 2019년까지 국내 7개 병원에서 모집된 C형 간염 환자 2054명을 평균 약 4년간 추적해, C형 간염 치료 후 치료를 받지 않은 환자군과 비교했을 때 실제 간암 발생 및 사망 위험이 얼마나 줄어드는지 알아보고자 했다.

연구대상자 중 치료를 받지 않은 환자는 619명이었으며, 인터페론 주사로 치료 받은 환자는 578명, 경구용 항바이러스제제로 치료 받은 환자는 857명이었다.

 

연구 결과, C형 간염 환자들은 경구약물로 치료했을 때 95.3%의 완치율을 보였다. 완치된 환자들을 치료를 받지 않은 환자군과 비교했을 때 성별, 간경변을 비롯한 간기능을 보정하면 간암의 위험은 59%, 간 관련 사망 위험은 74% 낮은 것을 확인할 수 있었다. 

합병증을 동반한 간경변증의 발생 위험 역시 치료군에서 90% 낮은 것으로 나타났다.

C형 간염의 완치로 나타난 긍정적 효과는 이미 간경변이 발생한 환자에게도 동일하게 나타났다. 인터페론 주사제와 경구약물 중 어떤 방법으로 치료하든 간암 발생 및 사망 위험에 있어 유의미한 차이는 발생하지 않았다.

최광현 교수는 “국내 대규모 다기관 코호트를 통해 대부분의 C형 간염 환자들을 경구 약제를 통해 성공적으로 치료할 수 있으며, 예후가 현격하게 좋아진다는 점을 체계적으로 확인했다”고 말했다.

정숙향 교수는 “C형 간염 환자를 최대한 발굴해 치료할 경우 간암 및 간 관련 사망률 및 전체 사망률을 줄여 국민건강 향상에 기여할 수 있음을 뒷받침해주는 연구로 의미가 깊다”고 강조했다.

이번 연구는 질병관리청 국립보건연구원의 지원을 받아 진행됐으며, World Journal of Gastroenterology(세계소화기학저널)에 게재됐다.