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줄기세포 유래 엑소좀 기술로 콜라겐 생성 차세대 필러 개발

진흥원 R&D, 바이오메디컬 글로벌 인재양성 사업 통한 연구 성과

기사입력시간 22-01-14 11:19
최종업데이트 22-01-14 11:19

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사진 = 연구의 전체 모식도(박재형 교수 연구팀 제공).

한국보건산업진흥원은 성균관대학교 화학공학과 박재형 교수 연구팀이 줄기세포 유래 엑소좀 함유 히알루론산 하이드로젤을 이용해 부작용 없이 피부 진피층 내 콜라겐을 생성하는 차세대 필러를 개발했다고 14일 밝혔다.

엑소좀은 세포에서 분비되는 나노미터 크기의 세포외소포체로, 체내에서 일어나는 다양한 생리현상에 관여하는 물질이다.

이번에 개발한 차세대 필러는 줄기세포 엑소좀 함유 히알루론산 하이드로젤에 의한 피부 진피층 내 콜라겐 생성의 원리를 입증한 세계 최초의 사례며, 기존 피부 필러가 가지고 있었던 단점을 극복할 수 있을 것으로 예측된다.

그동안 피부 주름을 개선하는 목적으로 다양한 피부 필러가 개발돼왔다. 히알루론산 필러가 가장 대표적이며 즉각적 볼륨형성을 통해 피부 주름층을 개선해 필러 시장을 주도해왔으나, 노화로 의한 콜라겐 감소와 같은 주름의 근본적인 원인 해결에는 한계를 가졌다.

이에 연구팀은 피부 항노화 관점에서 주름 개선과 콜라겐 생성에 대한 한계를 극복하고자 줄기세포 유래 엑소좀이 함유된 히알루론산 하이드로젤을 개발했다. 

실제 생쥐에 엑소좀이 함유된 히알루론산 하이드로젤을 투여하자 진피층에서 CD301b가 발현된 대식세포의 개체 수가 늘어나는 것을 확인했다. 이후 콜라겐 생성을 주도하는 CD301b 대식세포에 의해 활성화된 섬유아세포가 다량의 콜라겐을 생성하는 것으로 나타났다.

특히 엑소좀에 의해 활성화된 CD301b 대식세포가 섬유아세포를 자극해 콜라겐을 생성하는 방식이 엑소좀이 직접 섬유아세포를 자극하여 콜라겐을 생성시키는 방식보다 우수한 효율을 가지는 것을 입증했다. 

해당 결과는 피부 진피층 환경 개선에 CD301b 대식세포가 주요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 

다만 이번 연구에서 개발된 피부 필러는 새로운 형태의 의료기기이기 때문에 대중에게 사용되기 위해서는 임상시험을 거친 후 인증기관의 규제·허가 심사를 통과해야 한다. 

연구진은 현재 다양한 임상시험을 통해 엑소좀 자체에 대한 안정성이 검증되고 있는 만큼, 이번 연구에서 개발된 피부 필러는 기존 히알루론산 필러가 가지고 있었던 콜라겐 생성에 대한 부재를 극복하는 차세대 필러로 활용될 수 있을 것으로 전망했다.

박재형 교수는 "피부 진피층 환경 개선을 위해 피부 필러에 대한 경쟁이 전 세계적으로 치열하다. 항노화에 대한 사회적 요구가 반영된 본 연구의 엑소좀 함유 피부 필러가 차세대 필러로 개발이 이루어진다면, 지금까지 선점하지 못했던 피부 필러 개발 경쟁에서 우리나라가 국가적 우위를 가져올 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 보건복지부, 한국보건산업진흥원이 지원하는 바이오메디컬 글로벌 인재양성 사업을 통해 수행됐으며, 나노 분야 최고 수준의 국제 학술지인 ‘ACS Nano’에 2021년 12월 27일자 온라인 게재됐다.