줄기세포 탑재한 초소형 로봇으로 손상된 무릎연골 재생

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 줄기세포에 기반한 로봇으로 손상된 무릎 연골을 재생시키고, 몸속에 삽입하는 의료로봇의 상용화 가능성을 제시했다.

한국마이크로의료로봇연구원은 바이오트 코리아, 전남대병원 정형외과, 전남대병원 영상의학과와 마이크로로봇 ‘스템셀 네비게이터(Stem cell navigator)’를 이용해 이같은 실험에 성공했다고 16일 밝혔다.

줄기세포 탑재 마이크로로봇을 이용한 토끼 무릎 연골 재생 모습.<사진=한국마이크로의료로봇연구원>

연구팀은 생분해가 가능한 다공성 마이크로구조체의 표면에 직경 1.5마이크로미터의 자성입자들을 부착해 직경 350마이크로미터의 줄기세포 탑재용 마이크로로봇을 제작했다. 연구진이 제작한 마이크로로봇에는 사람의 지방에서 유래한 줄기세포가 탑재됐다. 손상된 연골 부위로 정밀하게 전달·이식된 줄기세포는 연골세포로 분화돼 무릎 연골 재생 효과를 극대화할 수 있다.

연구진은 이 로봇을 손상된 연골부위로 보내고, 이를 고정시켜 연골을 재생시켰다. 연구진은 세포실험과 토끼를 이용한 동물실험으로 이를 검증했다.

최근 퇴행성관절염의 진행을 늦추고 무릎인공관절수술을 피하기 위해 환자에게서 추출한 성체줄기세포, 연골세포와 같은 ‘자가 유래세포’를 무릎 연골에 이식하거나 주입하는 치료가 이뤄지고 있다.

이 치료법은 주입된 세포가 스스로 움직일 수 있는 능력이 없다는 단점이 있다. 따라서 윤활액 내 주사를 통한 기존 세포 주입법은 많은 양의 세포를 필요로 하며 무릎 절개를 통한 침습적 시술을 해야 하는 부담이 있다.

연구팀이 개발한 ‘스템 셀 네비게이터’는 동물 골수에서 유래한 성체줄기세포를 탑재해 이러한 한계를 극복할 수 있다.

장영준 바이오트코리아 대표는 “작년 말 준공한 GMP 시설로 골관절염 분야 스템 셀 네비게이터의 임상 실험을 위한 과정을 수행해 나갈 계획”이라고 말했다.

고광준 한국마이크로의료로봇연구원 연구원은 “실험실 수준에서 머물렀던 마이크로의료로봇 연구들과 달리 생체 내 질환 치료가 가능함을 보여준 첫 사례”라며, “무릎 연골 재생 뿐만 아니라 다른 질환의 치료에도 적용 가능할 것이라고 본다”고 강조했다.

국내 마이크로의료로봇 분야를 이끌어 온 박종오 한국마이크로의료로봇연구원장도 “국내 산·학·연·병이 협력해 첨단 마이크로의료로봇 기술을 선도하고 동물실험을 통해 치료효과까지 입증했다는 데 의미가 있다”고 소감을 전했다.

연구 결과는 로봇연구분야 국제 학술지 ‘사이언스 로보틱스(Science Robotics)‘에 지난달 22일자로 게재됐다.