바이오인

대구 카톨릭대 박대환 교수 연구실

알긴산(Alginate)은 창상치유효과가 있는 것으로 알려져 외국에서 실험적, 임상적 사례 보고가 있긴 하지만, 아직 그 정확한 기전이 밝혀지지 않아 항미생물성, 생체적합성, 창상치유 활성유도 물질생성, 삼출물의 흡수성 등으로 추정되고 있다.

대구가톨릭대 박대환 교수 연구실에서는 한국 근해에 풍부한 해조류인 미역과 다시마 등 한국의 천연 해양 자원을 이용하여 조직 재생 및 창상 치유에 효과가 있을 것으로 확신
 
되는 고순도의 불순물이 없는 알긴산을 추출하여 이 물질이 창상치유 효과가 있는지를 확실하게 검증하여 창상효과가 있는 것으로 사료되는 생리 활성 물질은 분자 생물학적 기법을 도출하고, 분리된 창상치유 활성물질은 화학구조 유사체를 분리하여 조직재생에 관계되는 활성물질은 합성하여 대량 제조, 정제할 수 있는 기술을 확립하고자 연구에 몰두하고 있다.

박 교수가 이러한 연구를 시작하게 된 것은 10년 전 미국 Harvard 의대 연구원으로 있을 때 조직공학에 대한 연구를 하면서 조직공학에서 가장 자주 쓰이는 Scaffold인 알긴산을 많이 썼고 알긴산이 조직재생효과도 있다는 것을 실험적으로 일부 밝히고 난 뒤부터이다.

알긴산의 추출산업은 주로 스코트랜드, 노르웨이, 프랑스, 미국, 중국 등에서 조금 하고 있으나 우리나라에서는 이의 산업화가 없는 상황이다. 우리나라에서는 알긴산을 뽑을 수 있는 해조류를 식품이나 최근의 건강 보조 식품으로서만 소비해 왔거나 알긴산 추출을 위한 원재료로 외국으로 수출하고 있을 뿐이다.

박 교수는 의료계에서 방대한 시장성을 지닌 조직재생활성물질 도출산업과 순도 높은 알긴산생산사업을 국산화하고 조직재생활성 도출에 의한 천연물 신약을 산업화하기 위해 연구를 하게 됐다고말한다.


★조직재활성 천연물 신약 산업화 목표

연구는 크게 세 단계로 나뉜다. 1단계는 알긴산 엔지니어링, 2단계는 창상치유 재생활성물질의 개발, 3단계는 피부, 연골 및 골 조직, 신경조직 등에서 창상치유 재생연구검증 등을 목표로 진행되고 있고, 연구 첫해인 2001년 9월부터 2002년 8월까지는 1단계인 알긴산 엔지니어링 개발과, 2단계 창상치유 재생활성물질의 개발에 주력했다고 한다. 올해에는 쥐의 피부, 연골, 신경 등의 손상된 부위(gap)에 알긴산으로 만든 Guided Tissue Regeneration(GTR) device를 만들어 넣어 알긴산의 창상치유 효과 평가를 위한 기초 실험을 실시하기도 했다.

현재 국내산 해조류로부터(미역, 다시마) 순도 알긴산을 생산하고 있는 단계이며, 신경조직, 연골조직, 피부상처 복원 등의 조직재생을 활성화시키는 물질로서 분리정제된 alginate을 만들어 alginate gel 형성유무를 평가했고, cross-linking agent(ethylenediamine/carbodiimide, CaCl2)를 사용하여 창상치유 물질을 각기 다른 크기 당 구성 및 배열의 알긴산을 가지고 만들고 있는 중이라고 한다.

외국산이 아닌 국내산 갈색해조류에서(미역, 다시마) acetic acid extraction법에 의한 알긴산 추출 후 분리 정제하여 독성이 없고 순도 높은 biocompatible alginate를 추출한 것이 우리 연구의 독창적인 부분이라고 박 교수는 자랑한다.

또 조직재생효능이 뛰어난 알긴산의 대량 생산법 및 device 제작법을 개발하여 값싸고 질 좋은 조직공학용 알긴산과 의약품용 알긴산 및 창상치유 실험에 사용될 알긴산 device를 만드는 것도 연구의 중요한 부분이라고 한다.

연구를 진행하면서 얻은 가장 중요한 성과로 박 교수는 국내 최초 조직공학센터를 설립한 것을 꼽는다.

전국적으로 국가 지원 하에 조직공학센터를 운영하는 대학이 없었는데, 본 대학에서 특성화사업과 맞물려 조직공학센터를 설립하게 된 것입니다. 조직공학의 중요성과 공학, 자연과학 등에 미치는 파급효과가 상당해서 향후 우리나라의 조직공학 발전에 선도적인 역할을 할 것을 믿어 의심치 않습니다.

조직공학센터의 연구원들은 독일 Freiburg대학 조직공학센터를 방문하여 조직공학센터 연구원들의 독일 연수와 공동연구 등의 상호 협력을 모색하기도 했다. 이외에도 박 교수팀은 미국과 국내 조직공학 연구 전문가를 초빙하여 국제 조직공학 심포지엄을 개최하여 알긴산 연구에 대한 최신연구동향과 정보를 입수하기도 했다.

센터를 운영하면서 겪었던 어려움에 대해 박 교수는 인건비 문제를 지적한다.

조직공학 센터가 의과대학에 있어 연구조원으로 의대 대학원생을 주로 쓰고 있는데, 우리 의대 대학원생은 모두 병원 전공의들로 되어 있어 과학재단 연구비로 인건비를 줄 수가 없어 연구를 잘 하지 않으려는 어려운 점이 있습니다.

연구결과가 자신의 생각대로 나왔을 때도 보람을 느끼지만 연구결과가 자신의 생각과 다르게 나왔을 경우, 문제를 해결하기 위해 여러 가지 자료와 논문들 그리고 시약까지 모두 확인한 후 새로운 사실을 알게 될 때, '아! 이 맛에 실험을 계속하는구나' 하는 생각이 든다고 박 교수는 말한다.

조직공학센터 학생들은 의과대학 대학원생들과 기타 일반 생물관련 대학 학생들로 구성되어 있는데, 의과대학 대학원생들은 모두 의사이므로 진료와 연구를 겸해야 하므로 매우 바쁩니다. 그렇지만 학생들 모두 생명을 다룬다는 생각으로 주어진 여건에 최선을 다해 연구에 전념하고 있다고 박 교수는 말한다.

       


★화상에 의한 전층 피부결손 완치를 위해

성형외과를 전공하고 있는 나로서는 조직 중 피부가 가장 중요하므로 알긴산이 피부 대용물질로서의 가능성이 있는가를 알아보고 알긴산을 지지체로 한 인공피부를 개발하고 싶습니다.

깊은 화상의 전층 피부결손을 치료하는 데 가장 이상적인 방법은 자신의 전층 피부를 채취하여 이식하는 방법이지만, 공여부로 이용할 수 있는 피부의 면적이 매우 제한되어 있다. 피부를 대체하기 위한 목적으로 인공피부에 대한 연구가 활발히 진행되고 세포 배양기술과 폴리머에 대한 연구가 발달하여 앞으로 인공피부는 임상에서 널리 사용될 것이다.

현재까지 개발된 인공피부는 죽은 동물이나 인체의 진피를 진피 대용물질로 사용하는 방법, 콜라겐 스폰지를 진피 대용물질로 사용하는 방법, 생분해 폴리머를 진피 대용물질로 사용하는 방법 등이 보고되었으나 아직도 완전한 인공피부의 개발은 요원한 실정이다. 이에 박 교수는 기존에 나와 있는 인공피부의 여러 문제점을 개선한 이상적인 진피 대용물질과 인공피부의 제조방법을 연구센터에서 축척된 알긴산 제조기술을 바탕으로 개발하고자 한다.

■ 문  의 : 대구가톨릭대학교 의과대학 박대환 교수(E-mail : )

(과학재단소식지 2002년 10월호)