직경 3㎜ 미만의 소구경 인공혈관은 혈전 형성과 불완전한 내피화, 내막 비후 등의 문제로 장기간 혈관이 막히지 않고 유지되는 데 한계가 있었다. 국내 연구진이 혈관 내부를 미리 세포로 피복해 혈전 발생을 줄이고 혈관조직 재생을 촉진하는 차세대 소구경 인공혈관을 개발했다.
순천향대학교는 의대 재생의학교실 이병택 교수와 순천향대 천안병원 외과 배상호 교수 공동 연구팀이 이식 후 혈관조직 재생을 유도할 수 있는 코어-쉘(core-shell) 구조의 섬유형 인공혈관을 개발했다고 2일 밝혔다.
연구팀은 돼지 심장에서 추출한 탈세포화 세포외기질(cECM)과 생분해성 고분자, 줄기세포, 바이오리액터 기술을 융합해 새로운 형태의 소구경 인공혈관을 제작했다.
핵심은 인공혈관을 이식하기 전에 내부에 혈관내피세포와 유사한 세포층을 형성하는 '사전 내피화' 기술이다. 이를 통해 이식 직후 발생할 수 있는 혈전 형성을 줄이고, 혈관 내부의 세포 정착과 조직 재생을 유도하는 것을 목표로 했다.
연구팀은 인공혈관의 중심부에 기계적 안정성을 제공하는 생분해성 고분자 PCL을 배치하고, 외부층에는 세포의 부착과 조직 재생을 돕는 심장 유래 세포외기질을 적용했다.
또 자체 제작한 관류형 바이오리액터를 활용해 골수 유래 중간엽줄기세포를 실제 혈류와 유사한 환경에서 2주간 배양했다. 그 결과 인공혈관 내강의 약 97%가 세포로 피복되는 것으로 나타났다.
동물실험에서도 긍정적인 결과가 확인됐다. 연구팀이 사전 내피화한 인공혈관을 쥐의 복부대동맥에 이식한 결과, 1개월 동안 100%의 개통률을 유지했다.
이번 연구는 기존 소구경 합성 인공혈관의 주요 한계로 꼽혀온 혈전과 불완전한 내피화 문제를 개선하는 동시에, 단순히 혈관을 대체하는 것을 넘어 이식 후 실제 혈관조직의 재생을 유도하는 재생의학적 접근이라는 점에서 의미가 있다는 설명이다.
이병택 교수는 "이번 연구는 인공혈관을 이식한 뒤 숙주 세포의 유입과 혈관조직 재생을 유도하는 플랫폼으로 개발했다는 데 의미가 있다"며 "장기 이식시험과 대동물 연구를 통해 안전성과 유효성을 검증하고, 심장병 환아의 수술이나 혈액투석용 혈관 접근로 등 계획된 수술에 적용할 수 있는 재생형 소구경 인공혈관으로 발전시키겠다"고 말했다.
연구 결과는 바이오소재 분야 국제학술지 '바이오액티브 머티리얼스(Bioactive Materials)' 9월호에 게재됐다.