초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 연구과제의 최종 목표는 반월상 연골 외식편 및 바이오프린팅 기술로 제작된 생체모사 반월 상 연골 구조체를 이용하여 체외에서 반월상연골의 병리 생리학적 특성(대사, 치유, 재생) 평가 및 분석이 가능한 ex-vivo 플랫폼을 개발하는데 있음. 이를 위하여 1) 실제 반월상연골이 인체내에서 받는 물리적 자극을 모사할 수 있는 생체모사 동적 자극 바이오리액터 개발, 2) 실제 반월상 연골의 조직학적 특성을 모사한 생체모사반월상 연골 개발, 3) 반월상 연골이 생체 내에서 받는 다양한

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 연구과제의 최종 목표는 반월상 연골 외식편 및 바이오프린팅 기술로 제작된 생체모사 반월 상 연골 구조체를 이용하여 체외에서 반월상연골의 병리 생리학적 특성(대사, 치유, 재생) 평가 및 분석이 가능한 ex-vivo 플랫폼을 개발하는데 있음. 이를 위하여 1) 실제 반월상연골이 인체내에서 받는 물리적 자극을 모사할 수 있는 생체모사 동적 자극 바이오리액터 개발, 2) 실제 반월상 연골의 조직학적 특성을 모사한 생체모사반월상 연골 개발, 3) 반월상 연골이 생체 내에서 받는 다양한 생 활성 인자들을 이용하여 세포 배양이 가능한 바이오칩 개발을 목표로함.

◼ 전체 내용
1차년도
○ 연구 목표
– 반월상 연골의 병리 생리학적 특성 평가 및 분석이 가능한 체외 플렛폼 개발
○ 연구 내용
- 생체모사 물리적 자극을 가할 수 있는 바이오리액터 설계 및 제작
- 3D 바이오프린팅 기술을 이용한 생체모사 반월상 연골 제작 공정 조건 확립
- 3D 프린팅 기술을 이용한 배양액 순환 바이오칩 설계 및 제작 공정 확립
2차년도
○ 연구 목표
- 반월상 연골의 병리 생리학적 특성 평가 및 분석이 가능한 체외 플렛폼 평가
○ 연구 내용
- 생체모사 기계적 자극을 가할 수 있는 바이오리액터 제작 최적화 및 자극 특성평가
- 3D 바이오프린팅 기술을 이용한 생체모사 반월상 연골 제작 최적화
- 3D 프린팅 기술을 이용한 다중 배양액 순환 바이오칩 제작 최적화 및 특성 평가
- 동적 자극 바이오리액터, 반월상연골 모사 구조체, 바이오칩이 결합된 체외 평가 플랫폼의 유효성 평가

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 본 과제 수행을 통해 개발 예정인 반월상 연골의 병리 생리학적 평가 및 분석이 가능한 체외평가 플랫폼은 손상된 반월상연골의 대사, 치유, 재생 과정을 더 깊게 이해하고 효과적인 치료방법을 도출해 낼 수 있을것으로 기대됨.
○ 특히, 체내와 유사한 역학적 부하에 의한 대사, 치유 작용 분석이 가능하며, 활막내에 존재할 수 있는 다양한 생활성 인자(염증성 사이토카인, 대식세포, 면역세포, 단백질 수용체 등)들이 손상된반월상 연골 세포와의 상호작용을 효과적으로 분석할 수 있을것으로 기대됨.
○ 세포 및 반월상 연골 유래 탈세포화 바이오잉크를 이용하여 제작된 반월상 연골 모사 구조체는 실제 반월상 연골과 형태학적 및 조직학적 세포 구성이 매우 유사하여 효과적인 체외 평가 모델이 될것으로 생각되며, 다양한 병변을 구현을 통해 다양한 병리적 해석을 도출할 수 있을것으로기대됨.
○ 현재 반월상연골의 병변부위에 최소 침습을 통한 생접착인자/생활성인자 전달을 통한 줄기세포 및 사이토카인을 유도하는 진보된 접근법이 활발하게 활용되고 있으며 본 과제에서 제작된 체외 플랫폼을 이용하면 다양한 체내 환경을 모사한 조건에서 체내 전달체의 대사 및 치유를 평가해 볼 수 있을것으로 기대됨.
○ 본 과제 연수자인 본인은 과제 수행을 통하여 세계 연구를 주도하고 있는 연구그룹에서 연구를 통하여 병리 생리학, 줄기세포 생물학 분야에 폭넓은 지식을 갖을 수 있을것으로 확신하며, 해외 연구자들과의 공동연구 경험으로 향후 진보적이고 진취적인 연구자로 성장할 수 있는 발판이 될 것으로 확신함.
-우리나라 반월상 연골 전체 수술 건수는 2010년 7만 4,807건에서 2017년 8만 9,035건으로 1만 4,228건 더 많이 시행됬으며, 그 중 절제술은 2010년 6만 5,752건에서 2017년 7만 4,088건으로 12,6% 증가하였으며, 봉합술은 2010년 9,055건에서 2017년 1만 4,947건으로 65% 증가함.
-절제술을 시행하는 연령으로 보면 가장 많이 시행한 연령은 50대로, 전체 수술 중 37.5% (2만 7850건)이며, 그 다음으로는 60대가 25.5%(1만 8937건), 40대 16%(1만 1902건)순임.
-OECD 인구 고령화 예측 데이터에 따르면 전 세계적으로 인구 고령화가 진행되고 있는 추세이며 한국은 2050년 10~64세 인구 대비 65세 인구가 69%를 차지하는 초고령화 사회로 접어들 것으로 예상함.
-따라서, 40세 이상의 반월상 연골 절제술 환자가 전체중 79%를 차지하는 현 상황을 비추어 볼떄 향후 의료수요는 급격히 증가할 것으로 예상됨.
-또한, 우리나라의 10만 명당 수술 건수를 환산한 하였을 때 절제술은 미국보다 9배, 일본보다 7배 이상 높으며, 봉합술은 미국보다 25배, 일본보다 5배 이상 높은 수치임. (ref: JKMS, 2020)
-이러한 의료수요를 감안할 때 본 연구에서 제안하는 반월상 연골의 병리 생리학적 특성을 체외에서 평가할 수 있는 플랫폼 개발은 현재 활발히 연구되어지고 있는 반월상 연골 인공지지체의 평가, 병변 부위에 최소 침습으로 조직 재생을 유도할 수 있는 다양한 형태의 첨단바이오소재의 평가를 수행할 수 있을 것으로 판단됨.
-더 나아가 무릎 내의 다양한 물리적, 생물학적, 생리적 대사를 모방한 환경에서 반월상 연골의 병리 생리학적 특성을 연구를 수행할 수 있어 대사, 치유, 재생에 있어 더 깊은 이해를 도와줄 것으로 판단됨.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 보고서 요약 ... 2
• 요약서 ... 5
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1. 배경 및 필요성 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 11
• 2.1 연구수행 결과 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 19
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 20
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 20
• 2) 자체 보완활동 ... 20
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 20
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 20
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 21
• 끝페이지 ... 26