노스웨스턴 대학(Northwestern University)의 연구진은 뼈 재생을 자극할 수 있는 새로운 생물활성 나노물질을 개발했다.

뼈 성장을 촉진시키는 이 방법은 인간에게 쉽게 적용할 수 있다. 노화로 인한 디스크 퇴행, 외상, 기타 척추 문제들이 점점 더 증가하고 있다. 나노물질은 외상에서부터 골암과 치과용 임플란트까지 다양한 분야에 큰 잠재력을 가지고 있다. 재생 의학은 뼈 성장을 촉진하기 위한 덜 침입적이고 더 성공적인 방법을 제공한다. 이 방법은 근육, 힘줄, 연골 등과 같은 조직 재생에 적합하다.

이번 연구진은 BMP-2(bone morphogenetic protein 2)라고 불리는 성장 인자에 대한 당-코팅된 나노물질의 생체 내 효과를 조사했다. 성공적인 척추 융합에 필요한 단백질 양이 매우 적게 필요하다는 것을 발견했다. 즉, 기존보다 100배 더 적은 BMP-2가 필요했다.

생분해성 나노물질은 인공 세포외 기질로서 기능한다. BMP-2는 특정 유형의 줄기 세포를 활성화시키고 뼈 세포가 형성되도록 신호를 보낸다.

나노구조를 만들기 위해서, 이번 연구진은 BMP-2를 활성화시키는 것과 유사한 특정 유형의 당을 합성했다. 자연의 경우에, 당 중합체는 황산화 다당류(sulfated polysaccharides)로 알려져 있고, 현재의 화학 기술로는 합성이 불가능한 초정밀 구조로 구성되어 있다. 생물학적 시스템의 경우에, 수백 종류의 단백질은 신호를 활성화하기 위해서 당 중합체와 결합하는 특정 도메인을 가지고 있다.

향후에 뼈 재생용 나노물질의 임상 시험이 빠른 시간 내에 진행되어서 척추나 뼈 문제로 고통을 받는 환자들에게 도움이 될 수 있기를 기대해본다.

이 연구결과는 Nature Nanotechnology에 “Sulfated glycopeptide nanostructures for multipotent protein activation” 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1038/nnano.2017.109).