건강한 미생물 군집 유도해 치주 조직 재생 속도 높여
미생물 활용한 재생 매커니즘, 고령 환자 치료에 효과 기대
연세대학교는 연세대 치과대학 최성환·차재국 교수 연구팀과 공과대학 화공생명공학과 홍진기 교수 연구팀이 공동연구를 통해 잇몸·뼈의 재생 속도를 동시에 향상시킬 수 있는 멤브레인(Occlusive Membrane)을 개발했다고 29일 밝혔다.
이번 연구 결과는 지난 24일 재료 분야 국제 최고 권위의 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 ‘Occlusive membranes for guided regeneration of inflamed tissue defects’라는 제목으로 게재됐다.
일반적으로 치아 손실, 발치 또는 임플란트 후 잇몸과 뼈를 구분해 각 조직을 선택적으로 재생시키기 위해서는 골유도재생술(Guided Bone Regeneration)을 사용한다.
골유도재생술이란 세포별 증식 속도 차이를 고려해, 뼈세포 이외의 세포가 결손부위에 들어오지 못하도록 차단해 뼈세포만 증식될 수 있도록 하는 기술이다. 이때 각 조직 재생의 경계면에 차단막인 멤브레인을 이용하는 것이 이 기술의 핵심이다. 그러나 멤브레인은 우리 구강에 공생하는 다양한 미생물에 의해 쉽게 오염돼 오히려 치주 조직 재생을 방해한다.
이 문제에 대한 해결책으로 연구팀은 치아 최외각층인 에나멜(Enamel)이 미생물 오염을 물리적으로 방어하는 특성에서 착안해 에나멜의 고밀도 수산화인회석(hydroxyapatite)이 포함된 멤브레인을 개발했다.
연구팀은 개발된 멤브레인을 활용해 심하게 감염된 구강 조직에 골유도재생술을 적용한 결과, 잇몸과 뼈를 동시에 재생시키는 이상적인 치료 성과를 도출했다. 또 사람 침에 존재하는 미생물 중 건강한 미생물만 선택적으로 성장시키는 결과를 보였으며 이는 중동물 실험을 통해서도 확인했다.
이와 함께, 연조직과 경조직을 성공적으로 재생하는 데 새롭게 개발한 멤브레인 기술이 효과적임을 확인하고, 건강한 미생물 환경이 인체 조직 재생에 핵심 요소임을 밝혔다.
연구팀은 “이번 연구는 생물학적 마이크로바이옴 분석과 공학적 재료 설계를 융합해 수산화인회석의 신규 생체 활성 기능을 최초로 발견한 우수한 융합 연구 결과물”이라고 평가하며 “미생물 정상화를 통해 재생을 유도하는 메커니즘이 상태가 악화된 환자 혹은 고령 환자에게도 효과적일 것으로 기대돼 연세대 치과대학 병원과 임상 연구를 기획 중”이라고 덧붙였다.
한편, 본 연구는 한국연구재단(NRF), 국방기술진흥연구소(KRIT), 한국산업기술평가, 한국산업기술평가관리원(KEIT), 한국보건산업진흥원(KHIDI)과 연세대 IPY 지식융합 Seed Grant 사업의 지원을 받아 진행됐다.
논문 주소: https://www.nature.com/articles/s41467-023-43428-3
