2014년 11월 1일부터 2017년 4월 30일까지, 본 연구팀은 3차원 바이오프린팅을 이용한 인공기도의 제작 및 이를 활용한 결손된 인공기도의 회복에 주안점을 두고 연구를 진행하였음.
이에 따라, 1차 년도에는 자가 세포를 초대 배양하고 이를 3차원 바이오프린팅 기술을 이용하여 담체와 함께 프린트한 인공 기도를 개발한 후, 기계적 물성 테스트와 세포 생존률 테스트, 현미경적 테스트를 통해 다양한 측면에서 분석하였으며, 연구 진행 과정에서 인공 기도의 기본 소재가 되는 연골세포, 기도상피세포, 골수유래줄기세포와 같은
2014년 11월 1일부터 2017년 4월 30일까지, 본 연구팀은 3차원 바이오프린팅을 이용한 인공기도의 제작 및 이를 활용한 결손된 인공기도의 회복에 주안점을 두고 연구를 진행하였음.
이에 따라, 1차 년도에는 자가 세포를 초대 배양하고 이를 3차원 바이오프린팅 기술을 이용하여 담체와 함께 프린트한 인공 기도를 개발한 후, 기계적 물성 테스트와 세포 생존률 테스트, 현미경적 테스트를 통해 다양한 측면에서 분석하였으며, 연구 진행 과정에서 인공 기도의 기본 소재가 되는 연골세포, 기도상피세포, 골수유래줄기세포와 같은 자가 세포를 토끼로부터 최대한 안전한 방법으로 채취하는 방법을 고안하는 것과, 더 나아가 이를 효율적으로 배양하는 방법을 확립하였음. 또한, 이러한 세포가 생체 내에 이식된 후에 활성을 가지고 그 기능을 수행할 수 있는지를 예측할 수 있는 세포 생존률 테스트와, 프린팅된 세포가 적절히 분포하여 이식편으로써 기도의 기능을 대체할 수 있는지를 판단하는 현미경적 테스트를 진행하여, 본격적인 in vivo 단계에 진입하기 전 높은 안정성을 확보하고자 하였으며, 만들어진 인공기도의 기계적 물성 테스트를 통해 생체 환경 내에서 적합한 강도로 유지될 수 있는지에 대한 테스트 역시 진행하였음.
2차 년도의 목표는, 이러한 1차 년도의 성과를 바탕으로, 1차 년도에서 개발한 인공 기도를 토끼에 이식한 후 주차별 임상학적, 영상학적, 조직학적 평가를 통하여 그 효과를 평가하고, 문제점을 보완하여 이상적인 인공 기도를 제작하는 방법을 확립하는 데 주안점을 두었음. 이 과정에서, 연구 방향의 개선을 위해 전문가의 자문 및 회의를 거친 결과, 실험군을 연구계획서상에 제안한 것과 약간 다르게 변형하여 진행할 가능성을 제시하였음. 구체적으로는 연구계획서 상에서는 ‘골수유래 중배엽 줄기세포를 연골세포로 분화하여 인공 세포 제작에 이용’이라고 계획하였으나, 실제로는 분화 기간의 단축과 세포 특성의 원활한 발현을 위해 기도상피세포와 자가연골세포를 이용한 인공기도를 제작하여 이식 후, 다면적 평가를 실시하였음.
3차 년도는 이러한 개선방안을 적용한 인공 기도를 제작하여, 실험동물에 이식한 후, 중장기 관찰을 통한 임상학적 평가 (기본활력 및 식욕, 호흡양상, 청진), 내시경적 평가 (기도 점막상태 및 기도 내 점액저류 평가), 방사선학적 평가 (이식편 연결부 또는 이식편의 협착 여부, 조직학적 평가 (상피세포 및 연골세포의 형태학적 평가, 면역염색을 통한 평가)를 실시하였으며, 현재 대부분의 평가 및 목표가 달성되어 데이터를 정리 중에 있음.
결론적으로, 본 연구팀은 자가 세포를 초대배양한 후, 3차원 바이오프린팅을 이용해 실제 기도의 구성과 유사한 세포 배열 및 자가연골세포층의 원활한 성장을 위한 지지체를 포함하는 인공기도를 제작하였으며, 상피세포의 완전한 회복 및 연골층의 형성 시도 등을 확인하였음. 이 과정에서 실험동물의 호흡에 있어 생리적 저해 등이 관찰되지 않아, 보다 장기간의 추적관찰이 진행된다면, 보다 긍정적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대됨.
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