전북대학교는 장세림 공과대학 기계설계공학부 연구교수팀(생체재료&메카노바이오로지랩)이 림프부종 치료를 위한 혁신 의료기술을 개발해 의공학계의 주목을 받고 있다고 4일 밝혔다.
장 교수팀은 서울아산병원 의공학연구센터 천화영 박사팀과 공동으로 히알루론산(HA) 나노섬유 기반 인공 림프도관을 개발하고, 실험동물을 통해 림프관 재생과 림프액 배출 기능을 획기적으로 향상시킬 수 있음을 입증했다.
이번 연구 성과는 생체재료 분야의 세계적 권위 학술지인 '바이오머티리얼즈'에 게재됐다. 이 학술지는 JCR 기준 관련 분야 세계 상위 5% 이내에 속한다.
림프부종은 암 수술이나 방사선 치료 이후 림프관이 손상되면서 발생하는 대표적 만성질환이다. 지속적인 부종과 염증, 섬유화를 유발하지만 현재 치료법은 압박치료와 물리치료 등 증상 완화에 집중돼 있어 손상된 림프관 기능을 근본적으로 회복하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 전북대에서 자체 개발한 신형 전기방사 시스템을 활용해 실제 림프관의 구조를 모사한 미세패턴 기반 소구경 인공 림프도관을 제작했다. 여기에 생체고분자인 히알루론산을 도입해 림프관 재생을 유도할 수 있는 새로운 치료용 의료기기를 개발했다.
체외(In vitro) 실험 결과, 개발한 인공 림프도관은 림프 내피세포의 증식과 정렬을 촉진했으며, 림프관 형성 관련 유전자인 Prox1, LYVE-1, VEGFR3의 발현을 크게 높이는 것으로 나타났다. 림프 내피세포 내 AKT 및 YAP 기반 기계생물학 신호전달 경로를 활성화해 림프관 재생을 효과적으로 유도하는 사실도 확인했다.
림프부종 실험동물 모델을 활용한 체내 연구에서도 유의미한 결과를 도출했다. 인공 림프도관을 이식한 뒤 손상된 림프 배액 기능이 효과적으로 회복되고 부종이 감소하는 현상을 확인해 실제 치료기술로의 활용 가능성을 뒷받침했다.
연구팀은 이번 성과가 단순히 손상된 림프관을 대체하는 구조체를 개발한 데 그치지 않고, 생화학적 신호와 기계적 미세환경을 동시에 제어하는 차세대 인공 림프도관 기술을 제시했다는 데 의미가 있다고 설명했다. 특히 동물모델에서 림프 배액 기능 회복과 림프부종 개선 효과를 함께 입증함으로써 향후 임상 적용을 위한 기반을 마련했다는 평가다.
장세림 연구교수는 전북대를 졸업한 뒤 하버드 의과대학에서 방문연구교수로 활동했으며, 세종과학펠로우십에 선정돼 독자적인 혁신 연구를 수행하고 있다. 지금까지 총 30편의 SCI급 논문을 게재했다. 이번 연구는 한국연구재단(NRF)의 세종과학펠로우십, 중견연구자지원사업, 나노소재기술개발사업의 지원을 받아 수행했다.
전주=김한식 기자 hskim@etnews.com
