▲ 장세림 연구교수(사진=정북대)  © 특허뉴스

암 수술 이후 평생을 괴롭혀 온 림프부종을 근본적으로 치료할 수 있는 새로운 길이 열렸다. 국내 연구진이 손상된 림프관을 대신하는 인공 림프도관을 개발해 림프관 재생과 림프액 배출 기능을 동시에 회복시키는 데 성공하면서, 증상 완화에 머물던 기존 치료 패러다임을 근본 치료 중심으로 바꿀 가능성을 제시했다.

전북대학교 공과대학 기계설계공학부 장세림 연구교수(생체재료&메카노바이오로지랩) 연구팀은 서울아산병원 의공학연구센터 천화영 박사 연구팀과 공동으로 히알루론산(HA) 나노섬유 기반의 인공 림프도관을 개발하고, 실험동물을 통해 림프관 재생과 림프 배액 기능을 획기적으로 향상시키는 효과를 입증했다고 4일 밝혔다.

이번 연구성과는 생체재료 분야 세계 최고 권위 학술지인 'Biomaterials'(Elsevier)에 게재됐다. 해당 저널은 영향력지수(IF) 13.6을 기록하고 있으며 JCR 기준 관련 분야 상위 5% 이내에 속하는 세계적 학술지다.

"압박치료 한계 넘었다"... 손상된 림프관을 다시 만든다

림프부종은 유방암이나 부인암 수술, 방사선 치료 등으로 림프관이 손상되면서 발생하는 대표적인 만성질환이다. 림프액이 정상적으로 배출되지 못해 팔이나 다리가 지속적으로 붓고, 염증과 섬유화가 반복되면서 환자의 삶의 질을 크게 떨어뜨린다.

하지만 현재 치료법은 압박 스타킹이나 물리치료 등 부종을 일시적으로 완화하는 수준에 머물러 있어 손상된 림프관 자체를 회복시키는 근본 치료법은 사실상 부재한 상황이다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 실제 림프관 구조를 정교하게 모사한 미세패턴 기반의 소구경 인공 림프도관을 제작했다.

특히 전북대가 자체 개발한 신형 전기방사(Electrospinning) 시스템을 활용해 생체고분자인 히알루론산을 나노섬유 구조에 적용함으로써 림프관 재생을 유도하는 새로운 의료기기를 구현했다.

세포 재생부터 림프 배액까지... 치료 가능성 입증

체외(In vitro) 실험에서는 개발된 인공 림프도관이 림프 내피세포의 증식과 배열을 촉진하는 것은 물론 림프관 형성에 핵심적인 Prox1, LYVE-1, VEGFR3 유전자의 발현을 크게 증가시키는 것으로 확인됐다.

또한 세포 내 AKT와 YAP 기반의 기계생물학(Mechanobiology) 신호전달 경로를 활성화해 림프관 재생을 효과적으로 유도하는 작동 원리도 규명했다.

동물실험에서도 성과는 뚜렷했다.

림프부종 모델에 인공 림프도관을 이식한 결과 손상됐던 림프 배액 기능이 효과적으로 회복됐고, 부종 역시 눈에 띄게 감소했다. 연구팀은 이를 통해 단순한 구조물 삽입이 아니라 실제 기능 회복까지 가능하다는 점을 입증했다고 설명했다.

"재생과 기능 회복을 동시에"... 차세대 림프 치료 플랫폼 제시

연구팀은 이번 기술이 기존 인공조직 기술과 차별화된다고 강조했다.

단순히 손상된 림프관을 대체하는 구조체를 만드는 데 그치지 않고, 생화학적 신호와 기계적 미세환경을 동시에 제어해 림프관 재생을 유도하는 차세대 플랫폼 기술이라는 것이다.

특히 동물모델에서 림프 배액 기능 회복과 림프부종 개선 효과를 함께 확인함으로써 향후 임상 적용 가능성을 높였다는 평가를 받고 있다.

장세림 연구교수는 "이번 연구는 림프관 재생을 유도하는 생체재료 설계와 기계생물학적 제어 원리를 동시에 구현했다는 점에서 의미가 크다"며 "향후 림프부종의 근본 치료는 물론 다양한 림프계 질환 치료기술 개발로도 이어질 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.

한편 장세림 연구교수는 전북대학교를 졸업한 뒤 하버드 의과대학에서 방문연구교수로 활동했으며, 세종과학펠로우십에 선정돼 독자적인 연구를 수행하고 있다. 현재까지 SCI급 논문 30편을 발표하며 생체재료와 재생의료 분야에서 활발한 연구를 이어가고 있다.