3D 프린팅으로 척수 수술 성공 후 쥐가 다시 걷게 되다

이 방법은 실험실에서 배양한 장기를 위한 독특한 3D 프린팅 프레임워크인 오가노이드 스캐폴드를 제작하는 것을 포함합니다. 이 스캐폴드에는 미세한 채널이 있습니다. 출처: 미네소타 대학교 맥앨파인 연구 그룹

미네소타 대학교 트윈 시티즈의 연구팀은 최초로 3D 프린팅, 줄기세포 생물학, 실험실에서 배양한 조직을 결합하여 척수 손상 회복을 위한 획기적인 공정을 시연했습니다.

해당 연구는 최근 심사평가를 받는 과학 저널인 Advanced Healthcare Materials 에 게재되었습니다.

미국 척수손상 통계센터(National Spinal Cord Injury Statistical Center)에 따르면 미국에서 30만 명이 넘는 사람들이 척수 손상을 겪고 있지만, 손상으로 인한 손상과 마비를 완전히 되돌릴 방법은 없습니다. 가장 큰 과제는 신경 세포의 사멸과 손상 부위에서 신경 섬유의 재생 불능입니다. 이 새로운 연구는 이 문제를 정면으로 해결합니다.

이 방법은 실험실에서 배양한 장기를 위한 독특한 3D 프린팅 프레임워크인 오가노이드 스캐폴드를 제작하는 과정으로, 미세한 통로가 있습니다. 이 통로에는 특정 부위에 특화된 척수 신경 전구 세포(sNPC)가 채워지는데, 이 세포는 인간 성체 줄기세포에서 유래한 세포로, 특정 유형의 성숙 세포로 분열하고 분화할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.

"3D 프린팅된 스캐폴드의 채널을 이용하여 줄기세포 성장을 유도함으로써 새로운 신경 섬유가 원하는 방식으로 성장하도록 합니다."라고 미네소타 대학교 기계공학 박사후연구원이자 현재 인텔에서 근무하는 이 논문의 제1저자인 한규범은 말했습니다. "이 방법은 척수에 삽입되었을 때 손상된 부위를 우회하는 릴레이 시스템을 생성합니다."

연구진은 이 스캐폴드를 척수가 완전히 절단된 쥐에 이식했습니다. 이 세포들은 성공적으로 뉴런으로 분화되었고, 신경 섬유를 양쪽 방향, 즉 머리 쪽(rostral)과 꼬리 쪽(caudal)으로 확장하여 숙주의 기존 신경 회로와 새로운 연결을 형성했습니다.

새로운 신경 세포는 시간이 지남에 따라 숙주의 척수 조직에 완벽하게 통합되어 쥐의 기능이 크게 회복되었습니다.

미네소타 대학교 신경외과 교수인 앤 파는 "재생 의학은 척수 손상 연구에 새로운 시대를 열었습니다."라고 말했습니다. "저희 연구실은 '미니 척수'의 임상 적용 가능성을 탐구하게 되어 매우 기쁩니다."

아직 초기 단계이지만, 척수 손상 환자에게 새로운 희망의 길을 제시합니다. 연구팀은 향후 임상 적용을 위해 생산량을 확대하고 이러한 기술 조합을 계속 개발해 나갈 계획입니다.

한과 파 외에도 팀에는 미네소타 대학교 기계공학과의 김현준과 마이클 맥앨파인, 미네소타 대학교 신경외과의 니콜라스 S. 라부아, 난다데비 파틸, 올리비아 G. 코렌펠드, 미네소타 대학교 신경과학과의 마누엘 에스게라, 그리고 버지니아 커먼웰스 대학교 물리학과의 정대하가 포함되었습니다.

본 연구는 미국 국립보건원, 미네소타주 척수 손상 및 외상성 뇌 손상 연구 지원 프로그램, 척수 학회의 지원을 받아 수행되었습니다.

Advanced Healthcare Materials 웹사이트에서 "척수 손상에 사용하기 위한 3D 인쇄 스캐폴드가 척추 기관체 형성 향상에 기여한다"라는 제목의 전체 논문을 읽어보세요.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250826005226.htm