정재훈 분당서울대병원 성형외과 교수, 강효진 호남대학교 교수, 이주희 동국대학교 교수 (왼쪽부터)

3D 바이오프린팅 기술을 접목한 줄기세포 기반 림프절 재생치료가 동물실험에서 효과를 보이며, 림프부종을 수술 없이 치료할 수 있는 가능성이 제시됐다.

정재훈 분당서울대병원 성형외과 교수 연구팀(강효진 호남대 교수, 이주희 동국대 교수)은 인체 지방 유래 줄기세포를 3D 프린팅한 림프절 유사 구조체(스캐폴드)에 고정한 뒤, 이를 손상된 림프절에 이식해 림프계 재건 효과를 관찰하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.

림프부종은 림프절 손상이나 절제로 인해 림프액 순환이 원활하지 않아 발생하는 만성 질환으로, 팔이나 다리가 붓고 통증 및 감염이 반복돼 삶의 질이 심각하게 저하된다.

최근 유방암 치료 등으로 림프절 절제가 증가하면서 환자 수가 늘고 있으나, 기존 수술적 치료법은 이식 부위에 부종이 새로 발생하거나 시간이 지나면 순환이 다시 막히는 등 한계가 존재해 새로운 치료법의 필요성이 커지고 있다.

인체지방 유래줄기세포와 칼슘이온, 알지네이트, 아텔로콜라겐을 기반으로 림프조직을 모방해 만든 스캐폴드

정재훈 교수팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 비교적 채취가 용이하고 분화 능력이 뛰어난 지방 유래 줄기세포를 활용한 재생의학적 접근에 주목했다.

하지만 줄기세포만 단독으로 이식할 경우 조직 내 정착이 어려워 대부분 사멸하거나 흩어져 충분한 효과를 내지 못하는 문제를 해결하기 위해, 림프절 구조를 모방한 3D 세포 지지체를 제작해 줄기세포를 고정시켜 이식하는 방식을 도입했다.

연구팀은 3D 바이오프린팅 기술로 균일한 림프절 유사 구조체를 정밀하게 제작하고, 이를 동물모델에 이식한 결과, 줄기세포 단독 이식보다 림프관과 혈관 생성이 더욱 활발해지고 면역세포가 집중되며 새로운 림프절 기능 구조가 형성되는 재생 반응이 관찰됐다. 또한 림프액 역류와 부종도 현저히 감소해 치료 효과를 실시간으로 입증했다.

3D 바이오프린팅 스캐폴드를 투여한 그룹(B)은 미처치 그룹(A)에 비해 림프부종이 크게 줄어들었고, 피부역류현상도 개선됐다

이번 연구는 침습적 수술 없이 손상된 림프절 조직을 효과적으로 재생할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 특히 줄기세포 생존률을 높이고 체내 정착을 안정화하는 데 3D 바이오프린팅이 결정적인 역할을 했으며, 기존 치료의 부작용 문제를 대체할 수 있는 비수술적 접근이라는 점에서 향후 적용 가능성이 높게 평가된다.

정 교수는 “현재 수술은 효과적이지만, 이식술은 건강한 림프절에서 새로운 부종을 유발할 수 있고, 정맥문합술은 시간이 지나면서 다시 막히는 문제가 있어 새로운 치료법이 필요한 상황”이라며 “이번 동물실험을 통해 3D 프린팅 기반의 림프절 구조체가 유의미한 재생효과를 보였으므로, 후속 연구를 통해 인체 적용을 모색할 계획”이라고 말했다.

한편 이번 연구는 줄기세포를 체내에서 안정적으로 유지하고 치료 효율을 높이기 위한 공학적 접근이 실제 생체 내 림프조직 재생에 성공적으로 응용된 사례로, 재생의학 및 조직공학 분야에서의 응용 가능성을 제시한 성과로 평가받고 있다. 연구 결과는 국제 학술지 International Journal of Bioprinting 최근호에 게재됐다