단국치대 연구진이 전자기력에 의한 줄기세포 분화조절 관련 기전을 해외 저널에 발표해 화제다.

단국치대 MRC연구센터(메카노바이올로지 치의학연구센터)는 김해원·이정환 교수 연구진(재생치의학 및 치과생체재료학 교실)이 SCI급 저명 저널인 ‘Advanced Functional Materials(IF 19)’에 Inside Cover 논문으로 연구결과를 게재하는 쾌거를 올렸다고 최근 밝혔다.

연구진은 지난해 12월 말 융복합 분야(MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY)의 상위 5% 저널인 ‘Advanced Functional Materials’에 Inside Cover 논문으로 연구결과를 게재했다.(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202370308)

이는 단국치대 연구팀이 2021년 과학기술정보통신부 선도연구센터 의약학분야(Medical Research Center - MRC)에 선정된 후 이뤄낸 주요 성과 중 하나이며, 단국치대 MRC에서 수행하는 연구 주제인 ‘메카노바이올로지(기계생물학)’를 골자로 연구를 진행한 주요 결과물이다. 메카노바이올로지는 세포 간, 또 세포-기질 간의 물리적 상호 관계를 이해하고 그것을 제어하는 것에 목적을 두는 학문으로, 한국에서는 아직 널리 알려지지 않은 분야지만 해외에서는 여러 우수 연구기관이 관심을 두고 있는 분야다.

이번 논문에서 연구진은 Mesenchymal stem cells(중간엽 줄기세포·이하 줄기세포)가 Electromagnetic force(전자기력)를 증폭시키는 금나노입자가 코팅된 표면 위에서 배양했을 때 증폭된 전자기력이 직접 줄기세포의 증식 및 분화 등 기능에 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 이러한 전자기력은 세포의 접착 단백질과 세포 골격과 같은 다양한 기계 민감성 분자를 활성화해 세포 반응을 조절하는 것으로 밝혀졌다.

구체적으로는 전자기력이 세포의 방향을 전자기장과 평행하게 바꾸게 되고, 이는 극성을 띠는 세포골격인 미세소관이 전자기력에 반응해 정렬되는 것에 기인한다는 것이다. 이렇게 정렬된 줄기세포의 핵 또한 전자기력의 방향과 같이 기다랗게 정렬된다. 이 때 세포 핵에서 유전자 발현을 증폭시킬 수 있는 히스톤의 아세틸화(H3ace)를 증가시키게 돼 줄기세포가 외부의 생화학적 조직 분화 인자에 대한 반응을 높여 줄 수 있음을 밝혔다. 연구진은 재생의학적으로 이와 같은 전자기장 증폭 플랫폼은 구강악안면을 포함한 인체의 골, 근육, 인대 형성 및 재생 등에 도움을 줄 것으로 기대하고 있다.

제1저자이자 교신저자인 라젠드라 싱 교수와 연구책임자인 김해원 교수와 이정환 교수는 “이번 성과는 기계생물학에 대한 MRC 센터의 열정이 세계적인 연구 논문을 통해 인정받았다는 데 의미가 있다”며 “라젠드라 싱 교수는 전자기력을 이용한 기계생물학 실험 방법을 확립하고 구현하는 데 중추적인 역할을 수행하며 연구 초기부터 열정적인 노력을 보여줬다”고 밝혔다.