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)

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

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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.

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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.

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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.

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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)

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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.

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

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참고

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

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