뇌 조직 재생을 돕는 하이드로겔

(The hydrogel is composed of equal parts positively and negatively charged monomersSatoshi Tanikawa, et al. Scientific Reports. February 14, 2023)

(Neural stem cells, 64 days after transplantation into the hydrogel – red boxes indicate blood vesselsSatoshi Tanikawa, et al. Scientific Reports. February 14, 2023)

뇌는 재생이 극히 어려운 장기 중 하나입니다. 뉴런과 기타 다른 세포가 복잡하게 얽혀 있고 신경이 먼 장소까지 연결되어 있어 기능을 복원하기가 쉽지 않습니다. 따라서 손상을 입기 전 치료를 하는 것이 중요하지만, 결국은 영구적인 손상과 신경학적 후유증이 남는 경우가 드물지 않습니다.

그런데 일본 홋카이도 대학의 과학자들은 쥐를 이용한 동물 모델에서 음극과 양극의 전하를 띤 모노머 (mononer) 하이드로젤과 줄기 세포를 이용해서 손상된 뇌조직을 다시 재생하는 실험에 성공했습니다.

연구팀은 모노머 생체적합 하이드로젤에 다른 전하를 띄게 한 후 손상된 뇌 조직 사이에 끼워 넣습니다. 이 하이드로겔은 주변 뇌 조직과 동일한 밀도와 강도를 지니고 있으며 생체 적합 소재로 새로운 세포가 들어와 증식하기에 적합한 성질을 지니고 있습니다.

삽입된 하이드로겔은 주변 조직에서 성장 촉진 인자와 영양분을 빨아들이고 세포 역시 이동하게 촉진합니다. 이식 후 3주에 걸쳐 주변 세포가 자라들어온 다음 연구팀은 여기에 신경 줄기 세포를 주입했습니다. 그 후 40일에 걸쳐 조직이 분화하면서 이식된 하이드로겔은 신경 세포와 주변 조직, 혈관으로 완전하게 분화했습니다. (사진)

물론 이렇게 재생된 조직이 완전한 기능을 할 수 있는지는 별개의 문제이기는 하지만, 손상된 뇌 조직을 재생할 수 있다는 점에서는 고무적인 연구 성과 입니다. 한 가지 특이한 점은 줄기 세포를 동시에 주입하는 경우에는 제대로 분화하지 못한다는 것입니다. 줄기 세포가 제대로 증식할 수 있는 시점은 대략 3주간 지난 시점으로 타이밍이 중요한 것으로 보입니다.

연구팀이 개발한 브레인 글루 (brain glue)가 실제 임상에서 쓰일 수 있을지 궁금합니다. 아마 가능하더라도 한참 미래의 일이 될 것으로 생각합니다.

참고

https://newatlas.com/medical/hydrogel-regrows-neuronal-tissue/

https://www.nature.com/articles/s41598-023-28870-z

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