▲ (왼쪽부터) 단국대 양희석 교수 및 전진 박사   © 뉴스파고

[뉴스파고=한광수 기자] 단국대학교 양희석 교수 연구팀이 우유에서 얻은 단백질을 활용해 면역반응을 조절하고 손상된 말초신경의 재생을 돕는 생분해성 소재를 개발했다.

이번 연구는 사고나 외상으로 말초신경이 끊어졌을 때 주로 사용하는 ‘자가신경이식’의 한계를 보완할 새로운 신경재생 소재를 제시했다는 데 의미가 있다.

자가신경이식은 환자의 정상 신경 일부를 떼어 손상된 부위에 이식하는 방식으로 치료 효과는 우수하지만, 사용할 수 있는 신경의 양이 제한되고 채취 과정에서 또 다른 조직 손상이 발생할 수 있다는 문제가 있다.

이를 대신하기 위해 손상된 신경 사이를 연결하는 인공 신경유도관에 성장인자를 넣는 연구가 진행돼 왔지만, 외부에서 주입한 성장인자가 체내에서 빠르게 분해돼 효과를 장기간 유지하기 어렵다는 한계도 있었다.

연구팀은 우유의 주요 단백질인 카제인(casein)에 주목했다. 카제인과 생체적합성 고분자인 PVA를 기반으로 홍합 접착단백질에서 착안한 DOPA를 적용해 ‘MDP-DOPA 하이드로젤 신경유도관’을 제작했다.

핵심은 카제인을 단순히 신경을 지지하는 구조물로 사용하는 데 그치지 않고, 카제인에서 유래한 펩타이드인 β-casomorphin 등이 손상 부위의 면역반응을 조절하고 신경세포 성장을 돕도록 설계했다는 점이다.

연구 결과 새 소재는 손상 부위의 염증 반응을 줄이면서 신경이 재생되기 좋은 환경을 만들었고, 신경세포의 신경돌기 성장도 촉진한 것으로 나타났다. 10㎜ 길이의 좌골신경이 손상된 동물실험에서는 보행기능과 신경 신호 전달 능력이 향상됐으며, 신경 손상에 따른 근육 위축도 크게 줄었다.

특히 현재 표준 치료법으로 사용되는 자가신경이식에 근접한 수준의 회복 효과를 보였다고 연구팀은 설명했다.

양희석 교수는 “이번 연구는 우유 유래 단백질을 단순한 생체재료를 넘어 면역반응을 조절하고 조직재생을 유도하는 생체신호 소재로 활용했다는 데 의미가 있다”며, “향후 말초신경 재생뿐만 아니라 다양한 조직재생 및 차세대 생체 인터페이스 소재로 확장할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지 「Soft Science」(IF 15.9)에 ‘Flexible and immunomodulatory milk-derived protein hydrogels as transient interfacing scaffolds for peripheral nerve integration’이라는 제목으로 게재됐다.

연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 기초과학연구역량강화사업(Core-facility)의 지원을 받아 수행됐으며, 한국과학기술연구원(KIST) 정윤기 박사가 공동 교신저자, 단국대 박사 졸업생 전진 박사가 공동 제1저자로 참여했다.