단국대 양희석 교수팀, 우유 단백질 활용해 '말초신경 재생' 돕는 신소재 개발

- 카제인 성분 기반 생분해성 신경유도관 제작…동물실험서 자가신경이식 수준 회복 효과 입증

- 기존 '자가신경이식' 부작용·한계 극복 기대… 국제 학술지 '소프트 사이언스' 게재

- 생체고분자와 홍합 접착단백질 원리 결합…"차세대 생체 인터페이스 소재로 확장 기대"

[비욘드포스트 이봉진 기자] 단국대학교 양희석 교수(의생명시스템학전공) 연구팀이 우유에서 추출한 단백질을 활용해 면역반응을 조절하고 손상된 말초신경의 재생을 촉진하는 생분해성 신경재생 소재를 개발했다고 밝혔다.

사고나 외상 등으로 말초신경이 훼손되었을 때 임상에서 가장 널리 쓰이는 치료법은 환자 본인의 정상 신경을 떼어내 손상 부위에 이식하는 ‘자가신경이식’이다.
이 방식은 치료 효과가 우수하지만, 이식에 사용할 수 있는 신경의 양이 제한적이고 정상 신경을 채취하는 과정에서 2차 조직 손상을 유발할 수 있다는 뚜렷한 한계가 존재했다.

이를 대체하기 위해 끊어진 신경 사이를 연결하는 인공 신경유도관에 신경 성장을 돕는 물질을 주입하는 방법 등이 학계에서 연구돼 왔다. 그러나 외부에서 주입된 성장인자는 체내에서 빠르게 분해되어 장기적인 치료 효과를 유지하기 어렵다는 문제에 부딪혔다.

양희석 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 우유의 주요 단백질인 ‘카제인(casein)’에 주목했다. 연구팀은 카제인과 생체적합성 고분자인 PVA, 그리고 홍합 접착단백질 원리에서 착안한 성분(DOPA)을 융합하여 ‘MDP-DOPA 하이드로젤 신경유도관’을 성공적으로 제작했다.
이번 연구의 핵심은 카제인을 단순히 신경을 물리적으로 지지하는 구조체로만 사용한 것이 아니라, 카제인에서 유래한 펩타이드(β-casomorphin 등)가 손상 부위의 염증 및 면역반응을 조절하고 신경세포의 성장을 직접적으로 돕도록 기능적으로 설계했다는 점이다.
연구팀이 10mm 길이의 좌골신경이 손상된 동물을 대상으로 실험을 진행한 결과, 새로 개발된 신경재생 소재는 체내 염증 반응을 완화하고 신경재생에 유리한 환경을 조성하여 신경돌기의 성장을 촉진했다.

또한 동물의 보행 기능과 신경 신호 전달 능력이 눈에 띄게 향상되었으며, 신경 손상에 따른 근육 위축 현상도 대폭 감소했다. 이는 현재 표준 치료법인 자가신경이식에 버금가는 높은 회복 효과다.

양희석 교수는 “이번 연구는 우유 유래 단백질을 단순한 물리적 생체재료를 넘어 면역반응을 조절하고 조직재생을 유도하는 생체신호 소재로 활용했다는 데 큰 의미가 있다”며, “향후 말초신경 재생뿐만 아니라 다양한 조직재생 및 차세대 생체 인터페이스 소재 기술로 폭넓게 확장할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 기초과학연구역량강화사업의 지원을 받아 수행되었으며, 한국과학기술연구원(KIST) 정윤기 박사(공동 교신저자)와 전진 박사(단국대 박사졸업, 공동 제1저자)가 함께 참여했다.

연구 성과는 재료과학 분야 국제 저명학술지인 ‘소프트 사이언스(Soft Science)’에 게재됐다.

bjlee@beyondpost.co.kr