최근에 노팅엄 대학의 연구팀이 자연 치유 과정을 모방하고 뼈 재생을 촉진하며 염증을 줄이는 혁신적인 펩타이드-혈액 젤을 개발했다고 합니다.
이 연구는 2024년 12월 24일에 발표되었고 재생 의학 분야에 새로운 가능성을 열었다고 합니다.
재생성 혈종(RH)과 펩타이드-혈액 젤
근육이 찢어지거나, 발을 찧거나, 뼈가 부러졌을 때, 인체는 손상된 조직을 복구하기 위해 대한히 놀라운 치유 메커니즘을 활성화한다고 합니다.
특히 큰 부상에서는 혈액이 액체 상태에서 응고되며 재생성 혈종(RH)이라는 치유 매트릭스를 형성하죠.
RH는 치유를 촉진하는 다양한 생체 분자를 포함하고 있고, 이를 기반으로 한 재생 잠재력을 높이는 기술은 재생 치료의 주요 연구 분야로 주목받고 있습니다.
이번 연구에서 노팅엄 대학의 과학자들은 펩타이드 암피필(Peptide Amphiphiles, PA)라는 나노구조 형성 분자를 혈액과 결합해 RH의 성질을 모방하는 젤을 개발했습니다.
이 젤은 자연 혈종의 조성과 기능적 특성을 재현하면서도 치유 능력을 더욱 향상시켰습니다.
펩타이드-혈액 젤의 치유 메커니즘
펩타이드-혈액 젤은 RH의 동적 미세 환경을 재구성하며 중요한 성장 인자를 저장하고 제어된 방식으로 방출합니다.
실험에서 이 젤은 VEGF, TGF-β, PDGF와 같은 생체 분자를 저장하고 점진적으로 방출해, 자연 혈종과 유사한 치유 반응을 성공적으로 모방했다고 합니다.
또한 실험 결과, 이 젤은 중간엽 기질 세포, 내피 세포, 섬유아 세포의 성장을 지원하며, 이들이 젤에 부착 및 침투하도록 유도했습니다.
이러한 세포들은 치유 과정에서 중요한 역할을 합니다.
특히, 젤은 성장 인자를 지속적이고 균형 있게 방출해 조직 재생 과정인 혈관 신생, 기질 형성, 세포 증식을 장기간 지원했습니다.
뼈 재생에서의 응용
연구팀은 펩타이드-혈액 젤을 심각하게 손상된 뼈를 복구하는 데 사용했습니다.
쥐의 두개골에 치명적인 크기의 결함을 만들었고 각 쥐의 혈액으로 젤을 제조한 뒤 이 결함 부위에 이식했습니다.
6주 후, 젤은 새로운 뼈 조직을 형성하며 손상 부위를 건강한 뼈로 복구했습니다.
젤로 처리된 부위는 뼈 밀도와 조직 구조에서 개선된 모습을 보였으며, 상업적 뼈 대체물과 유사한 성능을 나타냈습니다.
동시에 염증 지표인 TNF-α와 IL-1β의 수치가 낮아지고, 염증이 감소하고 치유 환경이 개선되었음을 보여줬습니다.
재생 의학의 새로운 가능성
펩타이드-혈액 젤은 재생 의학에 획기적인 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있습니다.
환자 본인의 혈액으로 젤을 제조함으로써 거부 반응 위험을 줄였고, 기술의 접근성을 높였습니다.
또한, 젤은 3D 프린팅 기술을 통해 맞춤형 모양과 구조로 제작될 수 있습니다.
특정 부상이나 치료 목적에 맞는 솔루션을 제공할 수 있습니다.
연구의 공동 저자인 Dr. Cosimo Ligorio는 다음과 같이 설명했습니다.
“환자의 혈액을 간단하고 안전한 고도로 재생 가능한 이식물로 전환할 수 있는 가능성은 매우 흥미롭습니다.
혈액은 비용이 거의 들지 않고 쉽게 얻을 수 있는 자원이죠.
우리의 목표는 임상 환경에서 환자의 혈액을 신속하고 안전하게 재생 가능한 이식물로 변환할 수 있는 도구를 제공하는 것입니다.”
펩타이드-혈액 젤은 간단하면서도 혁신적인 기술로, 뼈 재생뿐만 아니라 다양한 조직 재생 치료에 폭넓게 활용될 가능성을 보여줍니다.
이번 연구는 재생 의학의 미래를 한 단계 도약시키는 중요한 발판이 될 것입니다.
출처: https://www.nmn.com/news/scientists-engineer-peptide-blood-gels-that-regenerate-bone