조승우 교수 공동 연구팀, 난치성 신경 질환 치료의 단초 마련

패치형 나노발전소자 및 유전자 전달 기술을 활용한 신경 재생 기술 개발

‘어드밴스드 머티리얼스’에 표지 논문 게재

생명공학과 조승우 교수 공동 연구팀(진윤희 박사, 전기전자공학부 서정목 박사)이 난치성 신경 질환 치료를 위한 고효율 신경세포 직접교차분화 기술을 개발해 주목을 받고 있다.

연구진은 인체의 움직임을 통해 에너지를 발생시키는 패치형 마찰전기 발생소자의 전기 자극과 유전자 전달 기술의 융합을 통해 체세포의 신경세포로의 직접교차분화 효율을 증대시키는 기술을 개발했다. 이는 추후 알츠하이머병, 파킨슨병, 뇌경색, 척수손상 등과 같은 난치성 뇌신경 질환 환자의 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

체세포로부터 다른 세포로의 전환을 유도하는 직접교차분화 기술은 면역거부반응, 암 발생, 윤리적 문제 등을 피할 수 있어 최근 새로운 환자맞춤형 세포치료제 생산 기술로 각광 받고 있다. 그러나 기존 기술은 세포 변환 효율이 매우 낮고 변환된 세포의 기능이 떨어지는 단점이 있어 이를 통해 유도된 세포들은 치료제로서의 효능을 기대하기 힘들었다.

공동 연구팀은 신체 내부의 신경세포가 전기를 통해 상호간 신호를 전달한다는 점에 착안하고 신경세포의 활동 전위와 유사한 전기적 신호를 발생시킬 수 있는 마찰전기 발생 소자를 개발해 직접교차분화 기술에 적용했다. 이로써 미세한 전기 자극이 유전자 전달을 통한 신경세포로의 변환을 촉진하고, 실제 교차분화를 통해 변환된 신경세포의 기능이 실제 신경세포와 흡사함을 확인했다. 또한 실험용 쥐에 패치형 나노발전소자를 부착하고 유전자가 주입된 부위에 전기 자극을 가했을 때 생체 내에서도 피부세포의 신경세포로의 직접교차분화가 크게 증진되었음을 검증했다.

연구팀은 “인체 내부의 전기 신호를 모방한 전기 자극이 실제 신경세포 직접분화를 통한 신경재생에 도움을 줄 수 있음을 확인한 최초의 연구”라고 밝히며 “추후 신경이 손상된 부위의 신경 재생 및 난치성 신경질환 치료에 응용될 수 있을 것으로 기대한다.”고 말했다.

한편, 본 연구는 바이오-재료 융합 연구 분야 국제 최상위 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스 (Advanced Materials)’에 표지 논문(Front Cover)으로 출판됐다.