광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고

‘연골재생‘ 위한 줄기세포 기반 초자연골 스페로이드 분화 촉진 플랫폼 개발

POSTECH-서울성모병원 공동연구팀, 투과성 나노섬유웰을 통한 초자연골 스페로이드 분화 효율 향상 및 가속화 달성

박영재 기자 | 기사입력 2021/09/23 [10:28]
종합뉴스
교육
‘연골재생‘ 위한 줄기세포 기반 초자연골 스페로이드 분화 촉진 플랫폼 개발
POSTECH-서울성모병원 공동연구팀, 투과성 나노섬유웰을 통한 초자연골 스페로이드 분화 효율 향상 및 가속화 달성
기사입력: 2021/09/23 [10:28] ⓒ 브레이크뉴스 대구경북
박영재 기자
트위터 페이스북 카카오톡
필자의 다른기사 보기 인쇄하기 메일로 보내기 글자 크게 글자 작게

  POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 POSTECH 기계공학과 김동성 교수, 통합과정 이성진 씨, 가톨릭대학교 서울성모병원 류마티스내과 주지현 교수, 남유준 박사(현 ㈜입셀 연구소장) 공동연구팀이 산소와 성장인자의 투과를 촉진하는 나노섬유웰 기반 세포배양 플랫폼을 개발해, 줄기세포의 초자연골(hyaline cartilage) 스페로이드로의 분화 효율을 현격히 향상시켰다고 23일 밝혔다.

 

▲ 연구진  © 포스텍


이번 연구성과는 바이오 가공기술 분야의 대표 국제학술지인 ‘바이오패브리케이션(Biofabrication)’에 최근 게재됐다.

 

효과적인 연골재생을 위해서는 줄기세포 스페로이드가 섬유연골(fibrous cartilage)이 아닌 건강한 연골의 주 성분이며 치료 효과가 우수한 초자연골로 분화돼야 한다. 줄기세포 스페로이드를 종래의 불투과성 세포배양 용기에서 연골 분화를 진행할 경우, 스페로이드 주변의 불균질한 연골 분화 환경으로 인해 초자연골로의 분화 효율이 저해됐다.

 

이런 단점을 극복하기 위해 연구팀은 나노섬유 막에 대한 마이크로 딥드로잉 공정을 개발, 연골막을 모사하는 투과성 나노섬유웰을 제작했다. 나노섬유웰의 투과성 벽면을 통해 연골 분화에 필수적인 산소와 성장인자들이 원활히 투과가 가능해 줄기세포 스페로이드에 균일한 연골 분화 환경을 공급할 수 있게 됐으며, 이를 통해 줄기세포 스페로이드의 초자연골로의 분화를 촉진하는 데 성공했다.

 

또한, 연구팀은 기존 불투과성 세포배양 용기에서 20일이 소요된 연골 분화 기간이 나노섬유웰을 활용하면 14일로 단축될 뿐 아니라 연골 기능도 매우 향상되는 것을 확인했다. 마지막으로, 연골 결손 쥐 모델을 사용해 나노섬유웰을 활용해 제작된 초자연골 스페로이드를 연골 손상 부위에 이식했을 경우, 8주 후에 이식된 부분에 섬유연골이 아닌 초자연골과 유사한 조직으로 재생이 이루어지는 것을 확인해 치료 효과를 확인했다.

 

▲ 나노섬유웰을 통한 줄기세포 스페로이드의 초자연골로의 분화를 촉진  © 포스텍


POSTECH 김동성 교수는 “실제 연골막을 통해 산소와 영양분이 연골에 공급되는 것에 영감을 받아 투과성 나노섬유웰을 개발했으며 덕분에 줄기세포 스페로이드에 균질한 연골 분화 환경을 구현해 냄으로써 초자연골로 분화 효율을 향상시켰다”며 “연구 결과는 퇴행성 관절염 등의 비가역성, 난치성 연골 질환의 효율적인 재생 치료 방안이 될 가능성이 있다”고 기대감을 밝혔다.

 

한편, 본 연구를 통해 개발된 기술은 셀로이드㈜에 기술이전이 진행 중이며, ㈜입셀과 공동연구를 통해 상용화 개발을 진행 중이다. 이 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단 바이오·의료기술개발사업 및 중견연구사업과 보건복지부의 재원으로 보건의료기술연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

 

<아래는 구글번역기로 번역한 기사 전문이다.>

<The following is the full text of the article translated by Google Translate.>


Development of a stem cell-based supernatural bone spheroid differentiation promotion platform for ‘cartilage regeneration’

 

 POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-Hwan) is a joint research team led by Professor Dong-Seong Kim of the Department of Mechanical Engineering at POSTECH, Professor Seong-Jin Lee of the integrated course, Professor Ju-Hyun Ju of Rheumatology at the Catholic University of Korea Seoul St. It announced on the 23rd that it has developed a cell culture platform based on nanofiber wells that promotes permeation and has significantly improved the differentiation efficiency of stem cells into hyaline cartilage spheroids.

 

The results of this research were recently published in Biofabrication, a leading international academic journal in the field of bioprocessing technology.

 

For effective cartilage regeneration, stem cell spheroids are the main component of healthy cartilage, not fibrous cartilage, and must be differentiated into supercartilage with excellent therapeutic effect. When the stem cell spheroids were differentiated into cartilage in a conventional impermeable cell culture vessel, the differentiation efficiency into supercartilage was inhibited due to the heterogeneous chondrogenic differentiation environment around the spheroids.

 

To overcome this drawback, the research team developed a micro-deep drawing process for the nanofiber membrane and fabricated a permeable nanofiber well that mimics the periosteum. Oxygen and growth factors essential for cartilage differentiation can smoothly permeate through the permeable wall of the nanofiber well, making it possible to supply a uniform chondrogenic differentiation environment to the stem cell spheroids, which promotes the differentiation of stem cell spheroids into supercartilage. succeeded in doing

 

In addition, the research team confirmed that the cartilage differentiation period, which took 20 days in the existing impermeable cell culture vessel, was shortened to 14 days using the nanofiber well, and the cartilage function was greatly improved. Finally, when supercartilage spheroids produced using nanofiber wells using a cartilage defect mouse model were transplanted into the cartilage damaged area, the transplanted area was regenerated into a tissue similar to supercartilage rather than fibrocartilage after 8 weeks. to confirm the therapeutic effect.

 

Professor Dongseong Kim of POSTECH said, “Inspired by the supply of oxygen and nutrients to cartilage through the actual perichondrium, we developed a permeable nanofiber well, which improved the efficiency of differentiation into supercartilage by realizing a homogeneous cartilage differentiation environment in stem cell spheroids. "The research results have the potential to be an effective regenerative treatment method for irreversible and intractable cartilage diseases such as degenerative arthritis," he said.

 

Meanwhile, the technology developed through this research is being transferred to Celloid Co., Ltd., and commercialization development is in progress through joint research with Ipcell Co., Ltd. This research was carried out with the support of the National Research Foundation's bio and medical technology development project and mid-level research project with the funding of the Ministry of Science and ICT, and the Health and Medical Technology R&D project with the funding of the Ministry of Health and Welfare.

편집국장 입니다. 기사제보:phk@breaknews.com
ⓒ 브레이크뉴스 대구경북. 무단전재 및 재배포 금지
트위터 페이스북 카카오톡
  • 도배방지 이미지

포스텍 관련기사목록
더보기
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고