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(앞 좌측부터 시계반대방향) 정형외과 김재화, 이순철 교수, 김정인 연구교수, 김진수 박사과정생

차 의과학대학교 분당차병원 정형외과 김재화·이순철 교수 연구팀이 회전근개 수술 후 손상된 힘줄과 뼈가 보다 견고하게 연결될 수 있도록 돕는 인공지지체와 엑소좀 모사체를 결합한 재생 치료 기술을 개발했다.

연구팀은 회전근개 파열 동물모델을 이용한 실험에서 개발한 인공지지체를 적용한 그룹이 기존 치료군에 비해 힘줄과 뼈가 연결되는 접합부의 재생이 향상되고, 재생 조직의 강도도 증가한 것을 확인했다. 이번 연구는 세계적 권위의 국제학술지 'Small'(IF 11.8)에 '골 부착성 엑소좀 모사체와 기울기 구조를 적용한 회전근개 힘줄-뼈 접합부 재생 기술 개발(Harnessing Gradient Topography and Dual-Mode Bioactive Delivery via Bone-Adhesive Exosome Mimetics for Rotator Cuff Tendon-Bone Interface Repair)'이라는 제목으로 게재됐다.

중장년층에서 흔히 발생하는 회전근개 파열은 통증과 함께 어깨를 들어 올리거나 물건을 드는 동작이 어려워 일상생활에 큰 불편을 초래하는 질환이다. 회전근개 수술은 파열된 힘줄을 다시 뼈에 고정하는 방식으로 시행되지만, 수술 후에는 힘줄과 뼈를 연결하는 접합부가 정상 조직이 아닌 섬유성 흉터 조직으로 치유되면서 충분한 강도를 확보하지 못하고 재파열로 이어질 수 있다.

기존 인공지지체는 힘줄과 뼈에 서로 다른 소재를 사용해 층 사이가 분리되거나 두 조직이 원활하게 연결되지 않는 한계가 있었다. 연구팀은 이를 개선해 힘줄에서 뼈로 갈수록 구조와 성분이 점진적으로 변하는 하나의 인공지지체를 개발했다. 힘줄 부위에서는 힘줄 재생을, 뼈와 맞닿는 부위에서는 섬유연골과 뼈 형성을 촉진해 두 조직이 자연스럽게 연결되도록 했다. 인공지지체는 생분해성 소재로 제작돼 조직 재생을 돕는 발판 역할을 한 뒤 체내에서 서서히 분해된다.

또한 연구팀은 세포 간 신호 전달을 담당하는 엑소좀의 기능을 모방한 '엑소좀 모사체'를 적용했다. 수술 초기에는 항염증·항산화 작용을 유도하고, 이후에는 힘줄과 뼈의 재생을 촉진하는 치료 물질이 작용하도록 설계했다. 이를 통해 회복 단계에 맞춰 필요한 치료 물질을 순차적으로 전달하는 이중 전달 시스템을 구현했다.

회전근개 파열 동물모델에서 치료 효과를 평가한 결과, 개발한 치료 기술을 적용한 그룹은 기존 치료군보다 힘줄과 뼈의 접합부가 더 잘 재생되는 것으로 나타났다. 뼈와 섬유연골 형성이 증가하고 재생 조직의 배열도 정상 조직과 유사하게 회복됐으며, 힘줄 재생을 방해하는 지방 조직은 감소했다. 특히 힘줄과 뼈가 견디는 힘도 향상돼 접합부가 더욱 견고하게 회복된 것을 확인했다.

정형외과 김재화 교수(차움 원장)는 "이번 연구는 단순히 찢어진 힘줄을 봉합하는 것을 넘어, 힘줄과 뼈가 만나는 접합부를 정상 조직에 가깝게 재생하는 새로운 치료 가능성을 제시했다"며 "향후 회전근개뿐 아니라 아킬레스건, 십자인대 등 힘줄이나 인대가 뼈와 연결되는 다양한 정형외과 질환의 재생 치료에도 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 생체재료 분야의 세계적 권위의 국제학술지 'Small' (IF: 11.8)에 게재되었으며 BRIC(생물학연구정보센터)의 '한국을 빛낸 사람들(한빛사)'에 등재되며 연구의 우수성을 인정받았다.

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