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국립한국교통대학교-서울대학교 공동 연구팀, ‘혈관 내피세포 위치가 골 형성 및 혈관신생에 미치는 영향’ 규명
- 조회 : 513
- 등록일 : 2025-09-08
국립한국교통대학교(총장 윤승조) 나노화학소재공학과 김환 교수 연구팀과 서울대학교(총장 유홍림) 화학생물공학부 황석연 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 골 재생 분야에 획기적인 전환점을 제시했다.
이들의 연구는 학술지 ‘Advanced Healthcare Materials (IF:10.0, 재료과학/생체재료 분야 상위 4.7%)’ 최신호에 게재되었으며, 뼈 조직 재생 성공에 필수적인 혈관화에 대한 이해를 증진하고 맞춤형 골 조직 공학 전략 개발의 토대를 마련할 것으로 기대를 모으고 있다.
뼈는 고도로 혈관화된 조직이며, 견고한 혈류는 성공적인 골 재생에 필수적이다. 그러나 복잡한 뼈 혈관 네트워크의 구조와 그 발달을 조절하는 메커니즘은 아직 명확히 밝혀지지 않아, 생체 내 뼈 미세 환경을 모방하는 시험관 내 모델 개발의 필요성이 꾸준히 제기되어 왔다. 연구팀은 공동 배양된 스페로이드 내 혈관 내피세포의 위치가 혈관신생 및 골 형성 분화에 미치는 영향을 심층적으로 조사했다. 이를 위해 사람 탯줄 정맥 내피세포와 사람 골수 유래 중간엽 줄기세포를 활용하여 두 가지 독특한 공동 배양 전략을 사용했다. 바로 코어-쉘 및 혼합 구성을 이용한 스페로이드 제작이다.
특히, M2H 스페로이드(hBMSC-core/HUVEC-outer layer)가 가장 높은 VE-cadherin 수치를 보여 향상된 내피세포-세포 상호작용을 시사했다. Matrigel 분석 결과, M2H 스페로이드는 혈관 네트워크 형성을 통해 우수한 혈관신생 잠재력을 입증했다. 연구팀은 더 나아가 혈관 내피세포의 위치, 혈관신생, 그리고 뼈 발달 사이의 상호작용을 밝히기 위해 스페로이드 내 골아세포 분화를 평가했다.
연구 결과는 혈관 내피세포의 위치가 스페로이드의 형태와 기능에 크게 영향을 미친다는 것을 명확히 보여주었다. 특히, M2H 스페로이드에서 혈관 내피세포가 바깥층에 위치할 때 가장 강력한 혈관신생 능력을 보였으며, 이는 생체 내 골 재생 실험에서도 우수한 결과로 이어졌다. M2H 스페로이드는 혈관 내피세포-중간엽 줄기세포 간의 세포-세포 접합 단백질 발현을 증가시켜 골 형성 분화를 촉진하는 것으로 나타났다.
이번 연구는 뼈 혈관화 과정을 지배하는 메커니즘에 대한 귀중한 통찰력을 제공하며, 재생을 위한 첨단 조직 공학 전략을 개발하는 데 중요한 토대를 마련했다.
국립한국교통대학교 나노화학소재공학과 김환 교수는 “이번 연구는 혈관 내피세포의 위치가 골 재생에 미치는 영향을 명확히 보여주며, 향후 맞춤형 조직 공학 치료법 개발에 중요한 기여를 할 것이다”라고 밝혔다. 또한 골수 미세 환경을 모방하는 시험관 내 모델 개발에 새로운 방향을 제시하며, 난치성 골 결손 치료를 위한 혁신적인 접근 방식을 제공할 것으로도 기대를 모으고 있다.
한편, 이번 연구 결과는 Engineering Osteogenic Spheroids: The Impact of Endothelial Cell Localization on Vascularization and Differentiation의 제목으로 Advanced Healthcare Materials에 2025년 6월 11일(수)자로 온라인에 게재됐다.
이들의 연구는 학술지 ‘Advanced Healthcare Materials (IF:10.0, 재료과학/생체재료 분야 상위 4.7%)’ 최신호에 게재되었으며, 뼈 조직 재생 성공에 필수적인 혈관화에 대한 이해를 증진하고 맞춤형 골 조직 공학 전략 개발의 토대를 마련할 것으로 기대를 모으고 있다.
뼈는 고도로 혈관화된 조직이며, 견고한 혈류는 성공적인 골 재생에 필수적이다. 그러나 복잡한 뼈 혈관 네트워크의 구조와 그 발달을 조절하는 메커니즘은 아직 명확히 밝혀지지 않아, 생체 내 뼈 미세 환경을 모방하는 시험관 내 모델 개발의 필요성이 꾸준히 제기되어 왔다. 연구팀은 공동 배양된 스페로이드 내 혈관 내피세포의 위치가 혈관신생 및 골 형성 분화에 미치는 영향을 심층적으로 조사했다. 이를 위해 사람 탯줄 정맥 내피세포와 사람 골수 유래 중간엽 줄기세포를 활용하여 두 가지 독특한 공동 배양 전략을 사용했다. 바로 코어-쉘 및 혼합 구성을 이용한 스페로이드 제작이다.
특히, M2H 스페로이드(hBMSC-core/HUVEC-outer layer)가 가장 높은 VE-cadherin 수치를 보여 향상된 내피세포-세포 상호작용을 시사했다. Matrigel 분석 결과, M2H 스페로이드는 혈관 네트워크 형성을 통해 우수한 혈관신생 잠재력을 입증했다. 연구팀은 더 나아가 혈관 내피세포의 위치, 혈관신생, 그리고 뼈 발달 사이의 상호작용을 밝히기 위해 스페로이드 내 골아세포 분화를 평가했다.
연구 결과는 혈관 내피세포의 위치가 스페로이드의 형태와 기능에 크게 영향을 미친다는 것을 명확히 보여주었다. 특히, M2H 스페로이드에서 혈관 내피세포가 바깥층에 위치할 때 가장 강력한 혈관신생 능력을 보였으며, 이는 생체 내 골 재생 실험에서도 우수한 결과로 이어졌다. M2H 스페로이드는 혈관 내피세포-중간엽 줄기세포 간의 세포-세포 접합 단백질 발현을 증가시켜 골 형성 분화를 촉진하는 것으로 나타났다.
이번 연구는 뼈 혈관화 과정을 지배하는 메커니즘에 대한 귀중한 통찰력을 제공하며, 재생을 위한 첨단 조직 공학 전략을 개발하는 데 중요한 토대를 마련했다.
국립한국교통대학교 나노화학소재공학과 김환 교수는 “이번 연구는 혈관 내피세포의 위치가 골 재생에 미치는 영향을 명확히 보여주며, 향후 맞춤형 조직 공학 치료법 개발에 중요한 기여를 할 것이다”라고 밝혔다. 또한 골수 미세 환경을 모방하는 시험관 내 모델 개발에 새로운 방향을 제시하며, 난치성 골 결손 치료를 위한 혁신적인 접근 방식을 제공할 것으로도 기대를 모으고 있다.
한편, 이번 연구 결과는 Engineering Osteogenic Spheroids: The Impact of Endothelial Cell Localization on Vascularization and Differentiation의 제목으로 Advanced Healthcare Materials에 2025년 6월 11일(수)자로 온라인에 게재됐다.
