메디칼타임즈=이지현 기자녹내장 병기에 따라 안압을 조절할 수 있는 방수 유출 튜브가 개발됐다.연세대 의과대학 의학공학교실 성학준∙의생명과학부 이규배, 세브란스병원 안과 김찬윤, 강남세브란스병원 안과 최웅락 교수 연구팀은 안압이 증가해 발생하는 녹내장의 병기에 맞춰 안압 조절이 가능한 방수 유출 튜브를 제작했다고 10일에 밝혔다.이번 연구 결과는 재료 분야 국제 저명 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’(Advanced Functional Materials, IF 19.924)에 게재됐다.녹내장은 안압이 증가해 시신경이 망가지는 만성질환이다. 안압을 유지하는 방수가 충분히 배출되지 못하면서 발생한다.치료법 중 하나는 방수를 유출하는 튜브를 눈에 삽입하는 것이다. 문제는 환자 안압 변화에 따른 방수량 조절이 어렵다는 것이다. 튜브 직경에 따라 방수량이 달라지는데 실리콘 소재 튜브를 안구에 삽입하면 직경 조절이 불가하다.처음에는 직경이 큰 만큼 안압을 많이 떨어뜨린다. 실제로 이러한 초기 저안압을 경험하는 환자 비율은 50~70%에 이른다. 또 시간이 지나며 눈이 실리콘을 이물질로 인식하는 만큼 방수 방출구 주변에 섬유 조직이 과도하게 형성돼 방수의 원활한 배출을 방해하고 안압의 재상승을 유발한다.연구팀은 이러한 부작용을 해결할 수 있는 새로운 튜브를 만들고 토끼 모델에서 그 효과를 확인했다.먼저 안과 치료 레이저인 아르곤 레이저로 직경 조절이 가능한 티엠디랩 제공 형상기억 고분자 소재로 튜브를 개발했다. 또 항섬유화 약물인 플루오로우라실을 담을 수 있는 하이드로젤로 튜브 내부를 코팅했다. 튜브 직경을 줄여 초기 저안압을 예방했을 뿐만 아니라 약물이 장시간에 거쳐 일정하게 방출하도록 해 안구 표면에 섬유 조직이 생기는 것을 방지했다.이렇게 완성한 튜브를 눈에 삽입하면 하이드로젤이 분해되면서 14일 간 직경이 천천히 늘어나기 때문에 초기에 안압이 과도하게 떨어지는 것을 방지한다. 이후에는 아르곤 레이저로 직경 조절이 가능해 안정적인 안압 유지가 가능하다.연구팀은 녹내장을 유발한 토끼 모델에서 42일 동안 개발 튜브의 효과를 검증했다. 튜브 삽입 초기 14일 동안에는 기존 튜브의 평균 안압은 5mmHg 이하로 저안압이 심했으나 연구팀 튜브는 정상 안압 수준인 7.5mmHg 정도로 머물러 우수한 초기 저안압 예방 효과를 보였다.또 항섬유화 약물이 섬유 조직 생성을 억제하며 방수의 원활한 배출을 확보했을 뿐만 아니라 아르곤 레이저로 직경을 확대하며 연구 전체 기간 동안 안압이 올라가는 부작용을 방지할 수 있었다.성학준 교수는 "녹내장 방수 치료에서 사용하는 튜브는 직경 조절이 자유롭지 못해 환자 안압 변화에 대처하는데 어려움이 있었다"며 "이번에 개발한 튜브는 크기 조절이 가능한 만큼 초기 저안압은 물론 후기 고안압까지 예방할 수 있기에 기술이전 한 티엠디랩의 상용화 가치를 높였다"고 말했다.

메디칼타임즈=이지현 기자 국내 연구진이 후두암에서 후두 보전이 가능한 치료제로 사용할 수 있는 세포막 유래 나노입자를 개발하는데 성공했다. 연세의대 의학공학교실 성학준 교수 연구팀은 세포 간 상호작용에 관여하는 세포막 유래 나노입자를 암 치료제로 활용할 수 있는 가능성을 발견했다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 재료 과학 분야 저명 학술지인 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials, IF 30.849) 최신 호에 게재됐다. 세포 간 상호작용은 세포의 성장 분화, 조직의 재생 등을 돕지만 암 발생, 전이에도 영향을 미친다. 세포막 유래 나노입자(cell membrane derived nanoparticle, CMNP)는 세포 간 상호작용에 관여하는 물질로 재생의공학 분야의 주요 관심 연구 주제. 하지만 CMNP의 물질적 특징을 분석한 연구는 많았지만 세포와 CMNP의 관계를 밝힌 연구는 적었다. 성학준 교수 연구팀은 세포 성장과 조직 재생 등 효과는 남기고 암 발생 등 부작용을 최소화하는 CMNP를 만들고 후두암에서 치료효과를 확인했다. 후두암은 수술을 통해 후두를 절제하기 때문에 수술 후 후두를 감싸고 있는 방패 연골과 갑상 연골 등 연골 재생이 필요하다. 연골 재생에는 CMNP을 통한 세포 간 상호작용이 필수다. 그동안 후두암 환자가 후두 절제 수술을 받으면 음식을 삼키기 힘들고 목소리를 잃는 등 삶의 질이 크게 떨어졌었다. 연구팀은 CMNP가 세포 간 상호작용을 증가시키는 역할을 밝히기 위해 후두암 세포와 골수 유래 줄기세포를 CMNP로 처리한 후 배양했다. 세포 간 접착력을 향상해주는 단백질이 보존된 CMNP로 처리한 경우 그렇지 않은 대조군에 비해 세포 간 접착력이 1.5배 높아져 세포 재생, 분화 등으로 연골 분화가 촉진됐다. 하지만 암을 유발하는 저산소유도인자 발현이 1.8배 많아졌다. 저산소유도인자 발현이 높을수록 암세포가 잘 성장한다. 연구팀은 암 성장과 전이를 막는 새로운 세포막 유래 나노입자(CMNP_PEG_apt)를 개발, 노치1 신호를 억제하는 압타머(aptamer)를 CMNP에 접합해 암세포 사멸을 유도했다. 노치1 신호는 혈관을 새로 만들어 암 성장을 촉진하고, 연골 발생 초기에 콜라겐 생성 활동을 방해해 연골 분화를 저해한다. 새로운 나노입자의 항암 효과를 확인하기 위해 후두암 세포에 나노입자를 3일 동안 처리한 뒤 암세포 사멸과 관련된 유전자 발현을 실시간 유전자 증폭 검사로 분석했다. 연구 결과 나노입자를 처리한 군에서는 암세포를 사멸하는 유전자 발현이 처리하지 않은 대조군에 비해 4.9배 많아졌다. 연골 재생 효과도 높았다. 연구팀은 골수 중간엽 줄기세포(BMSC) 펠릿(pellet)에 나노입자를 21일 동안 주입해 연골 분화 시 생성되는 세포 외 기질의 양을 분석했다. 나노입자를 처리한 군에서 처리하지 않은 대조군과 비교해 세포 외 기질의 생산이 5.7배 많았다. 연구팀은 후두암을 발현시킨 마우스 실험을 통해 나노입자의 후두암 치료 가능성을 확인했다. 28일 동안 관찰한 결과, 나노입자를 투입한 마우스 군의 암 크기는 아무것도 주입하지 않은 대조군에 비해 약 1.8배 작았다. 조직 평가에서도 성적이 우수했다. 나노입자 투입군의 암 성장 억제율은 2.15배 높았고 후두 연골의 손상도 8배 감소했다. 성학준 교수는 "지금까지 CMNP 연구는 물질 자체의 특성 밝힌 분자생물학적 연구에 한정돼 있었지만 이번 연구를 통해 세포와 CMNP의 관계와 구조 범위로 연구 분야가 확장될 것"이라고 전했다. 그는 이어 "노치1 신호를 억제하는 압타머를 접합한 나노물질이 암 성장을 억제한다는 것이 확인돼 향후 후두암뿐만 아니라 다양한 암에 적용해 치료제로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.