생체공학 임플란트가 자연적인 뼈 재생을 유발한다.

새로운 생명공학 연구는 다른 치료법의 부정적인 부작용을 일으키지 않고 손상된 뼈를 복구하는 데 도움이 된다. 과학자들에 따르면, 이 획기적인 발전은 환자들에게 더 나은 결과를 가져올 것으로 예상된다.

연구원들은 이 발견이 뼈 조직 재성장을 촉진함으로써 심각한 골격 부상을 입은 개인이나 뼈 손실을 경험한 암 환자를 돕는 혁신적인 치료법의 길을 열 수 있다고 제안한다.

스코틀랜드의 과학자들은 신체의 재생 과정을 촉진하는 자연 발생 분자인 "성장 인자"의 강력한 치유 효과를 활용하는 새로운 방법을 발견했다.

수술용 임플란트 개발에 사용되는 저렴한 폴리머

성장 인자는 유아기부터 성인기까지 신체의 성장을 조율하는 발달 생물학에 필수적이다. 또한 손상된 조직을 효과적으로 복구하고 다시 연결하는 복잡한 과정을 시작하여 부상 후 신체의 치유 과정에서 중요한 역할을 한다.

글래스고 대학이 이끄는 연구팀은 그들이 어떻게 획기적인 발전을 이루었는지 설명했다.

그들은 폴리(에틸 아크릴레이트) 또는 PEA라는 저렴한 폴리머를 사용하여 뼈 결함 부위에 사용할 수 있는 수술용 임플란트를 개발했다. 임플란트 표면의 고유한 특성을 통해 팀은 신체의 비활성 성장 인자를 포착하고 필요한 곳에서만 작동을 시작할 수 있도록 했다.

"이 연구를 뒷받침하는 생물학적 과정은 20년 넘게 이해되어 왔지만 이러한 재생 효과를 생성하기 위해 활용된 것은 이번이 처음이다."라고 글래스고 대학교 제임스 와트 공과대학 연구원인 우데시 다완(Udesh Dhawan) 박사는 이렇게 말했다.

“이러한 방식으로 고정된 단백질을 치료 부위에 직접 전달할 수 있으면 성장 인자가 활성화되고 치유 과정이 시작되는 방식을 훨씬 더 효과적으로 제어할 수 있다. 또한 이전 치료법보다 훨씬 낮은 농도에서도 효과가 있어 치유가 필요한 부위를 넘어 원치 않는 뼈 성장 가능성을 더욱 최소화하는 데 도움이 된다.”

피브로넥틴은 세포가 서로 붙어 성장하도록 돕는다.

연구팀의 이전 연구에 따르면 PEA는 세포 부착과 성장을 촉진하는 인체 내 풍부한 단백질인 피브로넥틴과 상호 작용하여 표면에 나노 규모 네트워크를 형성하는 것으로 나타났다.

네트워크가 형성됨에 따라 피브로넥틴의 모양이 바뀌고 피브로넥틴 분자의 일부 아미노산이 노출된다. 이러한 아미노산은 신체에서 자연적으로 사용되어 세포가 비활성 단백질을 부착하고 저장하도록 돕는다.

연구팀은 잠재 형질전환 성장 인자 베타 결합 단백질-1(rLTBP1)이라고 불리는 재조합 단백질 조각을 피브로넥틴 네트워크에 떨어뜨려 두 단백질이 서로 달라붙게 했다. rLTBP1은 TGF-β1이라는 단백질의 자석처럼 작용하여 신체의 성장 인자 세포가 낮은 복용량으로 새로운 뼈 조직을 생성하도록 장려한다고 Medical Express가 보고했다.

TGF-β1 분자는 LAP라는 단백질 복합체에 갇혀 있는데, 이는 필요할 때까지 뼈 재생을 촉진하는 단백질의 능력을 비활성 상태로 유지한다.

이 새로운 치료법은 임상 환경에서 실질적인 이점을 가질 수 있다.

다완 박사는 이것이 올바른 방향으로 나아가는 새로운 단계이지만 생리학적 시스템은 우리가 상상하는 것보다 더 상호 연결되어 있으며 이 새로운 전략이 면역 세포와 같은 신체의 다른 중요한 구성 요소에 어떻게 영향을 미치는지는 여전히 평가되어야 한다고 말했다.

“그럼에도 불구하고 이는 매우 고무적인 결과이며, 이는 이 새로운 치료법이 뼈 재생을 촉진하는 임상 환경에서 실질적인 이점을 가질 수 있음을 시사한다.”

연구원들은 작은 플라스틱 튜브를 PEA, 피브로넥틴 및 rLTBP1로 코팅했다. 그런 다음 그들은 쥐의 임계 크기 결함에서 뼈를 재생하는 이러한 임플란트의 잠재력을 입증했다. 연구 과정에서 그들은 뼈 결함이 완전히 재생되는 것을 관찰했다.

환자의 뼈 재생에 도움이 될 수 있다.

글래스고 대학 세포 미세 환경 센터의 공동 소장인 살메론-산체스(Salmeron-Sanchez) 교수는 성장 인자 활성화를 제어하는 ​​접근 방식이 미래에 환자에게 새로운 기회를 창출할 수 있다고 말했다.

"암과 같은 질병이나 심각한 사고로 인해 큰 부분을 잃은 환자의 뼈를 재생하는 데 도움이 되어 훨씬 더 높은 삶의 질을 제공할 수 있다."