연골세포의 발판재가 되는 새로운 하이드로겔(고분자 사슬이 형성하는 네트워크가 물 등의 액체를 포함한 것)을 도쿄이과대학의 연구그룹이 개발해, 간편하게 one-pot 합성할 수 있는 합성 경로의 확립에도 성공했다.
고령화가 진행되는 현대 사회에서 연령의 연골 마모로 인한 관절 질환은 증가하는 경향이 있습니다.손상된 연골은 자연스럽게 수리하지 않기 때문에 현재는 인공 관절로의 치환이 널리 이루어지고 있지만, 수술 후 QOL 저하나 재치환 수술의 필요성 등으로 이로 대체되는 연골 조직의 재생 의료에 기대가 걸려 있다.
생체 내에서는 세포가 세포 외 기질 (extracellular matrix : ECM)을 비계로 증식하기 때문에 체외에서 세포 배양을 할 때도 비계가되는 재료가 필요하다.그러나 지금까지 연골 세포의 스캐폴드 재료는 충분히 ECM을 모방 할 수 없었습니다.
본 연구에서는 키토산/폴리에틸렌글리콜/자기회합성 펩티드를 이용하여 상호침입 고분자 망목구조(interpenetrating polymer network: IPN)로 불리는 복수의 고분자가 서로 얽혀 다중의 망목구조를 형성하는 하이드로겔을 개발하였다.또한, 이 IPN 겔을, 약제의 첨가나 방사선의 조사를 포함한 다단계의 합성 반응계가 아니라, one-pot(단일 반응 용기 내)에서 간편하게 합성하는 기술을 확립하는 것에도 성공했다.이 합성계는, 펩티드가 자율적으로 섬유상의 구조를 형성하는 현상(자기 조직화)과, 이어지는 키토산과 폴리에틸렌글리콜의 공유 결합 형성에 의해, 재생 효율이 좋고, 생체에 문제를 일으키기 어려운 것으로 되어 있다고 한다.
실제로, 이 IPN 겔을 세포 스캐폴드 재료로서 연골 세포를 배양하는 실험을 행한 결과, 자율적인 세포 증식과 조직화가 진행되는 것이 나타나, 스캐폴드 재료로서의 유용성이 확인되었다.
본 성과는 향후 연골재생의료 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
