[POSTECH·차의과학대 공동 연구팀, 자궁 내막 재생을 위한 하이드로젤 개발]

건강보험심사평가원에 따르면 작년 한 해, 불임과 난임으로 병원을 찾는 인원이 37만 명을 넘었으며, 2018년 대비 불임과 난임 시술 건수가 각각 4.7%, 16% 늘어났다. 출산율은 매년 감소하고 있음에도, 불임과 난임으로 병원을 찾는 인원은 지속적으로 증가하고 있는 것이다. 난임과 불임을 일으키는 요인은 다양해 성별과 그 유형에 따라 정확한 원인을 파악한 후, 이를 치료해야 한다.

건강한 자궁 내막은 임신에 있어 매우 중요하다. 자궁 내막이 얇으면 수정된 배아가 착상될 확률이 낮고, 착상되더라도 유산될 확률이 높아 여성의 주요 불임 원인 중 하나로 꼽힌다. 호르몬 치료와 자궁 내막 주사 등 여러 치료 방법의 효과도 아직 미미한 수준이다. POSTECH·차의과학대 공동 연구팀은 최근 자궁 세포의 환경과 유사한 젤(gel)을 개발하여 자궁 내막 재생을 유도하고, 그 메커니즘을 밝혀 환자 맞춤형 치료에 한 걸음 더 다가갔다.

기계공학과 조동우 교수, 기계공학과 · IT융합공학과 장진아 교수, 기계공학과 박사과정 투우체 센(Tugce Sen) 씨와 차의과학대 의학전문대학원 생화학교실 강윤정 교수, 안중호 박사, 의생명과학과 박사과정 이단비 씨 공동 연구팀은 자궁 내막에서 유래한 탈세포화 세포외기질(Uterus-derived decelluarized extracellular matrix, 이하 UdECMs)을 포함한 하이드로젤을 개발해 자궁 내막을 재생하고, 기본 조절 매커니즘을 최초로 밝혀냈다. 이 연구는 재료공학 분야에서 영향력 높은 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 게재됐다.

탈세포화 세포외기질(decelluarized extracellular matrix, 이하 dECM)은 세포 또는 조직에서 핵과 세포막 등의 성분이 제거된 생체 고분자의 집합체다. 실제 체내 환경과 거의 유사한 dECM은 심장과 신장 등 다양한 장기와 조직을 재생하고 이식하거나, 3차원 프린팅을 통해 조직을 제작할 때 사용되고 있다.

이번 연구에서 연구팀은 자궁 전체 조직과 내막 특정 층에서 유래한 두 조직의 특성을 가진 UdECMs 기반 하이드로젤을 개발했다. 하이드로젤의 단백질 구성은 실제 자궁 내막 성분과 매우 유사했으며, 연구팀은 동물 모델 실험을 통해 그 효과를 확인했다. 주입된 하이드로젤은 쥐의 자궁 내막의 두께가 회복되는 것을 유도하여 배아 착상에 유리한 환경을 만들었으며, 생체소재로서 세포 독성이 적어 착상된 배아의 생존율도 90%에 달했다.

이어, 연구팀은 자궁 내막을 재생하는 과정에서 인슐린 유사 성장인자(IGF1)와 인슐린 성장인자 결합단백질(IGFBP3)이 관여한다는 것을 밝혀내 향후 자궁 내막 재생 관련 연구에 발판을 마련했다. 또, 자궁 내막과 근육 등 하이드로젤을 만드는 조직에 따라 자궁 내 유착, 반복 착상 실패 등 다양한 유형에 대한 치료 효과를 확인하여 난임 환자의 자궁 내막 상태에 따른 맞춤형 치료가 가능할 것으로 기대된다.

 

연구를 이끈 조동우 교수는 “자궁 내막 재생과 성공적인 임신을 위한 자궁 조직 특이적 하이드로젤 개발에 성공했다”며, “추후 임상 적용 가능성을 다루는 연구가 진행되면 난임으로 어려움을 겪는 환자들에게 희망을 주고싶다”라는 기대를 전했다.

한편, 이 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 과학기술정보통신부와 보건복지부의 범부처재생의료기술개발사업의 지원으로 진행됐다.