글: 에이템즈 윤의정 이사

무릎 연골은 어떻게 손상이 되나요?

무릎 연골은 무릎관절의 충격을 완화해주는 쿠션 장치 같은 조직입니다. 연골은 뼈와 비슷한 성분이지만 뼈보다 탄력성이 있고 고무와 비슷하여 관절에 가해지는 충격을 흡수하고 관절을 원활하게 움직일 수 있게 합니다. 그러나 연골은 강한 충격, 잘못된 자세, 과도한 운동 등으로 인해 닳거나 파열될 수 있습니다.

연골은 혈관과 신경이 없는 조직이기 때문에 스스로 회복되는 능력이 다른 조직에 비해 낮고 손상 시 세포를 보충할 방법이 매우 제한적입니다. 또한 연골손상의 초기에는 통증이 심하지 않아 방치되기 쉬운데, 적절한 치료 없이 방치될 경우 점차 악화되어 골관절염으로 진행될 수 있습니다. 따라서 무릎 연골 손상이 의심되거나 발견되면 적절한 치료가 필요합니다.

손상된 연골을 치료하는 방법은 어떤 것이 있나요?

경미한 연골 손상의 경우, 약물이나 주사 치료, 운동 요법으로 통증을 줄이고 추가 손상을 예방할 수 있습니다. 더 심한 손상의 경우에는, 손상 부위에 작은 구멍을 내어 출혈을 유도해 연골 재생을 돕는 미세천공술, 환자 자신의 건강한 연골을 손상 부위에 이식하는 자가연골이식술 등의 방법이 있습니다. 최근에는 줄기세포를 이용하여 손상된 연골을 재생하는 치료법도 개발되었습니다. 연골 손상이 매우 심각하고 다른 치료법으로 효과를 보기 어려운 경우 인공관절 치환술이 시행되기도 합니다. 의료 기술이 발전하면서 다양한 치료법이 등장하고 있지만, 연골 손상의 완전한 회복은 여전히 쉽지 않은 과제입니다.

연골 재생을 위한 새로운 접근, 첨단재생의료

첨단재생의료는 신체 구조나 기능을 재생, 회복 또는 형성하거나 질병을 치료하기 위해 인체 세포 등을 활용하는 의료 기술을 의미합니다. 세포치료, 유전자치료, 조직공학치료가 있으며, 이를 통해 손상된 세포, 조직, 장기 등을 대체하거나 재생시켜 원래 기능을 복원하는 것을 목표로 합니다. 이처럼 첨단재생의료는 기존 치료법으로 치료가 어려운 질환에도 새로운 가능성을 제시하는 혁신적인 의료 기술입니다.

조직공학치료제는 무엇인가요?

조직공학치료제는 손상된 조직을 재생, 복원 또는 대체하기 위해 살아 있는 세포나 조직에 공학 기술을 적용하여 개발된 첨단바이오의약품입니다. 일반적으로 환자의 조직에서 분리한 세포를 배양한 뒤, 일정 기간 동안 배양하거나 직접 이식하여 새로운 생체조직이 형성되도록 합니다. 이러한 치료제는 뼈, 연골, 피부, 혈관 등 다양한 조직의 재생과 복원에 활용될 수 있습니다. 현재까지 국내외에서 정식 허가받은 조직공학치료제는 없지만, 활발하게 연구가 진행되고 있어 머지않아 다양한 조직 손상 치료에 적용될 것으로 기대됩니다.

조직공학치료제로 무릎 연골의 손상을 어떻게 치료하나요?

에이템즈㈜의 조직공학치료제, 에이페이스트-씨(A-Paste-C)

우리 연구팀이 개발하고 있는 새로운 연골 치료제인 에이페이스트-씨는 태아연골조직에서 얻은 세포를 사용합니다. 이 세포들은 특별한 방법으로 배양되어 엄격히 관리되는 시설에서 겔(gel) 형태로 만들어진 조직공학치료제입니다.

이 치료제는 연골세포와 그 세포가 만든 세포 외 물질로 이루어져 있어 실제 연골과 매우 비슷한 특성을 가집니다. 손상된 연골 부위에 이 치료제를 주입하면 세포가 생성되고, 새로운 연골을 만들어 내어 연골 재생 효과가 높을 것으로 기대됩니다.

또한 겔 형태라서 주사기를 이용해 손상된 부위에 쉽게 주입할 수 있고, 손상 부위 모양에 잘 맞춰질 수 있으며 점성이 있어 손상 부위에 잘 부착된다는 장점이 있습니다. 또한, 대량 생산이 가능하여 효율적이며, 제조 후 짧은 시간 내에 사용해야 하는 다른 세포치료제와 달리 장기간 냉동 보관이 가능하여 필요시 빠르게 사용할 수 있는 편의성을 가지고 있습니다. 

이러한 치료제의 효과는 동물실험을 통해 확인되었습니다. 원숭이를 대상으로 한 실험에서 치료제를 손상된 연골 부위에 주입한 후 6개월 동안 경과를 관찰했으며, MRI 검사 결과 치료제를 투여한 그룹에서 연골이 효과적으로 재생된 것이 확인되었습니다. 이러한 결과는 우리가 개발한 치료제가 연골 재생에 효과적일 수 있다는 것을 보여줍니다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 현재 사람에게 사용해도 안전한지 확인하는 첫 번째 임상 연구(임상 1상)를 진행 중이며, 향후 추가적인 임상시험을 통해 효과를 검증할 예정입니다.

연골 세포로 만드는 새로운 치료제: 다양한 근골격계 질환 치료의 희망

우리 연구팀은 연골에서 얻은 세포를 활용하여 현재까지 효과적인 치료법이 없었던 다양한 질병을 대상으로 새로운 치료제도 함께 개발하고 있습니다. 무릎 연골 손상 치료뿐만 아니라, 허리 디스크와 같은 퇴행성 요추 질환, 그리고 성장기 아이들의 성장판 손상에 대한 치료제 연구도 진행 중입니다. 허리 디스크와 성장판은 연골과 비슷한 성분으로 이루어져 있어, 우리 연구팀이 개발 중인 연골 기반 치료제가 높은 효과를 보일 것으로 기대됩니다.

[퇴행성 요추 추간판 치료제]

허리 디스크는 척추 뼈 사이에 있는 쿠션 같은 조직입니다. 이 디스크가 손상되면 심한 통증이 생기고 움직임이 불편해집니다. 우리 연구팀이 개발 중인 치료제는 이런 손상된 디스크를 치료하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 에이페이스트-씨는 주사기를 통해 디스크 안에 직접 주입할 수 있으며, 이를 통해 손상된 디스크에 새로운 영양분을 공급하고 디스크의 손상이 더 진행되는 것을 막아 손상된 부위를 회복하는데 도움을 줄 수 있습니다. 

우리 연구팀은 동물실험을 통해 치료제의 효과를 확인했습니다. 토끼와 염소에게 치료제를 투여한 후 3개월, 6개월 동안 관찰한 결과, 디스크의 상태가 개선되는 것을 확인했습니다. 현재 이 치료제를 사람에게 사용해도 안전한지 확인하는 첫번째 임상 단계를 준비하고 있습니다.

[성장판 손상 치료제]

성장판 조직은 연골세포와 유사한 성분으로 구성되어 있어, 연골세포는 성장판 손상의 재생 치료에 가장 적합한 세포로 여겨집니다. 우리 연구팀은 이에 대한 동물실험을 완료하고, 외상이나 염증으로 인해 성장판이 손상된 성장기 소아·청소년을 대상으로 치료제 개발을 위한 임상 연구를 진행하고 있습니다.

우리 연구팀은 연골 재생을 넘어, 재생의료를 통한 치료의 새로운 길을 모색하고 있습니다. 우리의 연구는 기존에 치료가 어려웠던 질병들에 대한 새로운 희망을 제시할 것입니다. 앞으로도 우리가 개발 중인 치료제를 통해 더 많은 환자들이 새로운 치료 기회를 얻을 수 있도록 노력하겠습니다.