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가톨릭대 의과대학 연구팀, 하이드로겔 시스템을 이용한 태아 신경관결손 수술법 개발

가톨릭대 의과대학 연구팀, 하이드로겔 시스템을 이용한 태아 신경관결손 수술법 개발

재생의학과 모체태아분야 융합 연구를 통한 새로운 치료 영역 발전

좌측부터 전흥재 · 양대혁 · 신종철 · 고현선 교수

좌측부터 전흥재 · 양대혁 · 신종철 · 고현선 교수

가톨릭대학교 의과대학 의생명과학교실 전흥재 교수(세포/조직공학연구소장, 공동교신저자), 양대혁 교수(공동제1저자)팀이 산부인과학교실 모체태아연구팀(신종철 명예교수-공동교신저자, 고현선 서울성모병원 산부인과 교수-공동제1저자)과 다학제 협력을 통해 ‘가시광 경화성 키토산 하이드로겔 시스템을 이용한 새로운 태아 신경관결손 수술법’을 개발했다.

이번에 개발한 태아 신경관결손 수술법은 가시광 경화성 키토산 하이드로겔 시스템을 이용한 기법으로, 산모의 자궁 속 태아 수술 시 접착제 없이 10여초 간의 가시광선 조사로 수술 부위가 봉합되며, 물리학적 팽창도 가능하여 태아의 빠른 성장에 따른 접착 부위 손상을 막을 수 있다. 또한 이 하이드로겔 시스템에는 각종 성장인자 및 약제를 탑재시킬 수 있어 향후 다양한 태아 치료 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.

태아의 신경관결손은 선천성 기형 중 가장 흔한 형태로, 신생아의 척추에 개방형 구멍이 생기면서 그곳으로 척추신경 및 조직세포가 빠져나오게 되는 것으로, 임신 중 태아의 척수가 양수에 노출되면 중증 신경학적 장애를 안고 살아갈 수 있는 질환이다. 이에 따라 생후 치료보다 태아치료가 예후가 좋다는 점이 임상연구를 통해 증명되고 있어 수술에 따른 위험도를 줄이면서 효과적인 태내 치료를 위한 연구들이 많이 시도되고 있다.

최근 동물연구 결과에 의하면, 태아의 신경관결손을 봉합하는 데 생체재료인 콜라겐 및 젤라틴 스펀지와 이를 고정하기 위한 시아노아크릴레이트 접착제가 사용된다.

그러나 이 접착제의 독성으로 인해 조기 유산 등의 부작용이 발생할 수 있고, 접착제를 이용하여 병변을 봉합하는 기존의 생체 재료는 임신 기간 동안 태아의 기하급수적인 성장과 피부 상피의 급격한 팽창을 거의 수용하지 못한다는 큰 단점이 있었다. 태아 피부에 접착된 비팽창성 물질은 주변 양수 환경에 노출된 조직을 커버하기보다는 찢어지거나 벗겨질 가능성이 높기 때문이다.

하지만 이번에 새로운 수술법에 사용된 하이드로젤은 세포/조직공학연구소가 소재의 원천기술을 보유하고 있는 것으로, 일반적으로 다량의 수분을 함유할 수 있는 3차원 망상구조로 이루어져 액체와 고체의 중간 형태의 특성인 고유의 친수성과 유연성으로 생체적합성이 우수한 재료다.

특히, 기존 치료법과는 달리 양수 내 젖은 상태에서 접착제 없이 10여초 간의 가시광선 조사에 의하여 수술 부위가 봉합되며, 태아의 성장과 함께 물리학적 팽창 기능도 가능하다. 또한 각종 성장인자 및 약제 탑재가 가능하여, 태아 치료용으로 개발 가능성과 유용성이 기대되는 제제이다.

모체태아의학은 임신의 시작에서 출산 후까지 임신부와 태아, 신생아의 건강을 다루는 분야다. 두 생명체 즉, ‘임산부와 태아’를 동시에 다루고 있고, 인간 생명의 출발을 담당한다는 점에서도 의미있고 중요한 분야다.

1950년대까지는 임신 중인 태아에 대한 진단과 치료가 불가능했으나, 1960년대 이후부터 전자 태아 감시장치, 초음파 및 양수천자술 등의 진단법이 개발되었고, 최근에 이르러 태아 MRI, 분자유전학 검사 등 태아 이상 유무에 대한 진단 방법은 급속히 발전해 왔다.

그러나 진단과 달리 치료적 측면에서 볼 때, 태아의 이상을 발견하더라도 자궁 속에 있는 위치적 특성상 출생 후 조기 수술이나 조기 교정 등의 진행이 대부분이며, 선천성 기형에 대한 외과적 태아 치료는 매우 제한적이다.

태아의 치료는 태아의 중증 질환이 태내에서 진행되는 것을 중단시켜 사망 또는 중증 후유증을 최소화할 수 있는 장점이 있으나, 태아가 양수 내에 존재하는 특수환경이므로, 일반적 수술 치료와는 달리 매우 어렵고, 조기 진통, 조기 양막 파열, 태반 박리, 자궁파열 또는 열개 등 심각한 산과적 합병증을 일으키기도 한다.

향후 더 많은 연구가 이루어져야 하겠으나, 재생의학과 모체태아의학의 융합 연구를 통해 선천성 기형의 자궁 내 치료는 물론 출생 후 치료 분야도 발전시켜 건강한 생명 탄생에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 가톨릭교회의 가르침인 ‘생명은 수태되는 순간부터 존엄성을 갖고 생명권을 보장한다’(pro-life)는 기치 아래 수행되었으며, 세계적인 학술지인 <Carbohydrate polymers>(IF=11.2)지에 게재되었고, 산업통상자원부 (No. 20018324)와 한국연구재단 (2020R1A2C1007588)의 지원으로 이루어졌다.

뇌척수수막류 병변을 지닌 쥐 태아의 가시광선 광감응성 글리콜키토산 하이드로젤의 치유능을 보여주는 결과

뇌척수수막류 병변을 지닌 쥐 태아의 가시광선 광감응성 글리콜키토산 하이드로젤의 치유능을 보여주는 결과