[논문]해양무척추동물을 활용한 골 조직 재생용 바이오 메디컬 소재

오건우; 정원교

doi:10.5657/kfas.2015.0001

해양무척추동물을 활용한 골 조직 재생용 바이오 메디컬 소재
Biomedical Materials for Regenerating Bone Tissue Utilizing Marine Invertebrate 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.48 no.1, 2015년, pp.1 - 15

Abstract ▼ AI-Helper

Tissue engineering is an emerging, innovative technology to improve or replace the biological functions of damaged tissues and organs. Scaffolds are important materials for tissue engineering as they support cell attachment, migration, and differentiation. Marine sponges naturally contain scaffolds formed by extracellular matrix proteins (collagen and sponging) and strengthened by a siliceous or calcium carbonate skeleton. Coral skeletons are also derived naturally formed by essential calcium carbonate in the form of aragonite, and are similar to human bone. In addition, collagen extracted from jellyfish is a biosafe alternative to bovine and porcine collagen and gained attention as a potential source for tissue engineering. Moreover, cuttlefish bone is an excellent calcium source and can be used to generate bio-synthetic calcium phosphate. It has become a natural candidate for biomimetic scaffolds. This review describes the use of natural products derived from marine invertebrates for applications in bone tissue engineering based on studies from 2008 to 2014.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

논문에서는 이처럼 특수한 수생환경에서 서식하는 해양무척추동물을 대상으로 하여 이들의 골격과 해양무척추동물 유래 유용물질을 이용하여 조직공학으로의 적용 및 가능성에 대한 연구결과들에 대하여 고찰하고자 한다. 또한, 해양무척추동물로부터의 유용물질 및 이를 이용한 골조직재생에 관한 최근 연구들을 Table 1에 제시하였다.
이러한 문제로부터 벗어나고자 천연 및 합성물질을 이용하여 조직 및 장기의 기능을 대체할 수 있도록 도와주는 조직공학이 높은 관심과 더불어 꾸준한 발전을 이루고 있으며, 육상자원의 한계와 안전성의 문제에서 벗어나고자 해양수산생명자원으로의 관심이 높아지고 있다. 따라서, 이 논문에서는 해양수산생명자원 중에서 해양무척추동물 유래의 의공학적 유용소재를 이용한 골조직재생으로 이용 가능한 세포담체의 제작과 활용 및 가능성에 대하여 최근 연구내용들을 살펴보았으며, 키틴 및 콜라겐 골격의 추출을 통한 해면유래 세포담체의 제작, 탄산칼슘을 골격으로 형성하고 있는 산호 및 갑오징어 뼈를 이용한 세포담체의 제작, 그리고 생체적합성과 생분해성의 특징으로 인하여 조직 재생에 이용되고 있는 콜라겐을 해파리로부터 추출한 연구들을 바탕으로 의공학적 유용소재로의 활용 및 가능성에 대하여 기술하였다. 해양유래 생물들은 육상생물과 비교하여 월등히 많은 수의 종들이 살고 있음에도 불구하고, 현재까지 우리가 밝혀낸 종들은 10%에도 미치지 않는 극히 소수이며, 아직도 정확히 어느 정도의 생물들이 살아가고 있는지는 추측만 하고 있을 뿐이다.
(2009)은 Chrysaora sp. 와 Catostylus tagi 에서 효소를 이용한 콜라겐추출을 통하여 해양수산생물유래 콜라겐의 활용가능성을 제시 하였다. 그리고, Rhopilema esculentum로부터 효소처리 추출방법으로 획득한 콜라겐을 이용한 세포담체를 제작하여 조직재생으로의 활용가능성을 제시한 연구도 보고 되어졌다(Hoyer et al.
이 논문에서는 해양수산생물 중에서 해양무척추동물을 이용한 골조직재생의 활용 및 적용 가능성에 대하여 알아보고자 한다.

제안 방법

(2001)은 Porties sp.의 골격을 이용하여 제작된 세포담체를 이용하여 in vitro 및 in vivo 상에서 골조직재생 효능을 규명하였다. Ripamonti et al.

성능/효과

(2011)은 해파리 2종(Rhizostoma pulmo, Cotylorhiza tuberculata)의 몸통(umbrella)과 구완(oral arms)으로부터 콜라겐을 추출하고, 다른 2종(Aurelia aurita, Pelagia noctiluca)의 몸통으로부터 콜라겐을 추출하였다. 이들 중 R. pulmo 의 구완으로부터 획득한 콜라겐 수율이 가장 높았으며, 이를 이용하여 in vitro 상에서의 연구를 통하여 의공학소재로의 적용가능성을 제시하였다. 또한, Zhang et al.

후속연구

최근 사회가 고령화됨에 따라 퇴행성 관절을 비롯한 각종 골 대사 관련 질환에 시달리고 있는 환자수를 고려할 때 인공관절 시장규모는 꾸준히 증가할 것으로 예상된다. 골조직 재생은 국내에서는 다른 선진국에 비해 출발이 다소 늦은 편이나, 향후 생명공학이나 실버 산업에 대한 관심이 높아짐에 따라 의료 분야에 적용할 수 있는 생체재료로서의 고부가가치 창출이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 육상생물자원의 자원적 한계와 안전성 문제로 인하여, 전 세계적으로 해양수산생물자원으로부터 조골세포를 활성화시킴으로써 근본적인 뼈 조직 생성을 촉진하는 원천기술 및 소재에 대한 연구 필요성과 중요성이 대두되고 있다.
앞서 기술한 해양생물유래자원에 대한 연구는 아직도 꾸준히 진행 중이며, 많은 연구자들이 해양무척추동물로부터 새로운 구조와 생리활성물질의 발견 및 조직재생으로써의 적용 방법에 대하여 연구하고 있다. 따라서, 앞으로도 무궁무진한 가능성을 가지는 해양유래생물들의 발굴을 통하여 골조직재생분야를 포함한 다양한 분야로의 활용 및 적용가능성이 매우 높을 것으로 사료된다.
이처럼 적용 가능성이 높은 해양무척추동물 유래 골 조직 재생 바이오 메디컬 소재로서의 연구 및 기술개발은 건강기능성 및 의약 신소재 개발을 위한 연계 기술개발과 생물공정 등 산업화 적용을 위한 선행결과로 활용될 수 있다. 아울러, 제약회사 및 기능성 소재 기업과의 연계를 통하여 전문 연구인력을 공급하고 기술이전 등의 산업화 방안의 모색도 가능하며, 국내외 골 조직 재생 소재 시장에서 높은 경쟁력을 확보하고 해양수산생물소재를 활용한 고부가가치화 창출이 가능할 것으로 사료된다.
그러나, 앞에서 언급한 바와 같이 해양무척추동물 유래 유용소재들의 골조직 재생으로 적용 가능성은 높다. 이처럼 적용 가능성이 높은 해양무척추동물 유래 골 조직 재생 바이오 메디컬 소재로서의 연구 및 기술개발은 건강기능성 및 의약 신소재 개발을 위한 연계 기술개발과 생물공정 등 산업화 적용을 위한 선행결과로 활용될 수 있다. 아울러, 제약회사 및 기능성 소재 기업과의 연계를 통하여 전문 연구인력을 공급하고 기술이전 등의 산업화 방안의 모색도 가능하며, 국내외 골 조직 재생 소재 시장에서 높은 경쟁력을 확보하고 해양수산생물소재를 활용한 고부가가치화 창출이 가능할 것으로 사료된다.
, 2011). 이처럼 해양수산생물은 육상생물과 비교하여 월등히 많은 종을 보유하고 있어, 이용할 수 있는 범위 및 가치가 높아 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	동물계의 구성은 어떻게 되는가?	동물계(animal kingdom)에는 척추동물(vertebrate)과 무척추 동물(invertebrate)로 이루어져 있으며, 각각 동물계의 약 3%와 97%를 차지하고 있다(Buchsbaum et al., 2013).
	골은 무엇인가?	골(bone)은 우리 몸에서 석회화(mineralization)로 이루어진 대표적인 조직으로, 구조적 기능 및 필수대사과정을 담당한다. 먼저 구조적 기능으로는 척수(bone marrow)나 뇌(brain)처럼 생명현상에 필수적인 조직들을 외부 충격으로부터 보호해주며, 근육이 부착 할 수 있는 지지대의 역할을 하여 근운동(muscular movement)을 할 수 있도록 도와준다.
	골의 필수대사기능은 무엇인가?	먼저 구조적 기능으로는 척수(bone marrow)나 뇌(brain)처럼 생명현상에 필수적인 조직들을 외부 충격으로부터 보호해주며, 근육이 부착 할 수 있는 지지대의 역할을 하여 근운동(muscular movement)을 할 수 있도록 도와준다. 두번째 기능으로는 필수대사기능으로, 칼슘(calcium)과 인산염(phosphate)의 조절을 통하여 혈액의 항상성(serum homeostasis)을 유지할 수 있도록 도와준다(Hadjidakis and Androulakis, 2006). 이러한 골은 여러 가지 호르몬이나 물리적인 자극에 의해 뼈를 형성하는 조골세포(osteoblast)와 뼈를 흡수하여 제거하는 파골세포(osteoclast)의 상호작용에 의하여 일생 동안 재형성과정(remodeling)을 거친다(Walsh and Gravallese, 2010).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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