일본산업뉴스요약

인공 콜라겐의 용도 확대
와세다대학, 배지 및 의료용 소재로 개발

▶콜라겐: 인대나 연골, 피부 등을 구성하는 단백질의 한 종류로, 체내 단백질의 약 3분의 1을 차지하는 물질이다. 체내에서 콜라겐은 40%가 피부, 20%가 뼈나 연골에 존재하며 그 외에는 혈관과 내장 등 전신에 넓게 분포되어 있다. 세포를 지탱해주는 토대로서도 중요한 역할을 한다. 아미노산이 엉켜있는 구조를 가지고 있어, 인공 콜라겐은 이러한 구조를 모방해 합성한 것이다. 동물 유래의 천연 콜라겐은 의료용으로 사용 시 병원체가 침투하거나 면역 반응을 일으킬 가능성이 있어, 인공 콜라겐이 더 전망이 밝다. 그러나 안정된 구조를 만드는 것은 어렵다고 알려져 있다.

와세다대학의 고이데(小出) 교수팀은 바이오 연구 및 의료 등에 사용되는 콜라겐과 비슷한 인공 소재를 개발했다. 아미노산을 연결한 사슬을 3줄로 모아 그물망 형태로 조합해 겔 등으로 가공. 분자의 구조를 바꿔 용도에 맞는 기능을 발휘할 수 있도록 했다. 재생 의료 등에 사용되는 세포 배양의 배지뿐만 아니라, 상처를 빨리 낫게 하는 의료용 소재로써 이용될 수 있을 것으로 전망되고 있다. 의료용 소재로는 1~2년 후에 임상시험을 시작할 계획이다.

콜라겐은 많은 아미노산이 사슬처럼 연결된 얇은 실 3개가 나선형으로 복잡하게 엉켜있는 구조를 가지고 있다. 연구팀은 아미노산으로 만든 사슬이 자연스럽게 나선형으로 엉킬 수 있도록 분자 배열을 연구했다. 아미노산 사슬의 양 끝에는 ‘시스테인(Cysteine)’이라는 아미노산이 붙어 있다. 이 시스테인을 서로 결합시켜 겔 등의 소재로 가공할 수 있다. 콜라겐의 사슬을 구성하는 아미노산 분자의 종류는 자유롭게 바꿀 수 있어, 원하는 성질로 설계가 가능하다. 양 끝에 있는 시스테인의 수를 조절해 겔의 경도(硬度)도 바꿀 수 있다.

인공 콜라겐으로 만든 겔을 이용해 세포를 배양한 결과, 천연 콜라겐과 거의 차이가 나지 않았다. 인공 콜라겐을 구성하는 아미노산 분자의 종류와 겔의 경도를 바꿔줌으로써 원하는 세포 배양에 필요한 배지 등을 만들 수 있다고 한다. 또한 인공 콜라겐으로 얇은 막을 만들어 상처가 난 각막에 붙이면 빨리 나을 가능성을 발견. 토끼를 대상으로 한 실험에서 그 치료 효과를 확인했다.

생물로부터 유출되는 천연 콜라겐은 가격이 싸지만, 내부 아미노산을 변경하는 것은 불가능하다. 기존의 인공 합성 콜라겐을 겔 등으로 가공하기 위해서는 양 끝에 금속이나 특수 단백질을 도입해야 하지만, 독성이 나올 우려가 있다.

연구팀은 벤처기업과 연대해 개선을 위한 연구 및 양산 기술 확립을 목표로 하고 있다. 고이데 교수는 “앞으로는 인공 각막 및 망막 치료 등 의료 분야에 응용해나가고 싶다”라고 말한다.

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