일본산업뉴스요약

사이보그 원년 2020
3D프린터로 뼈 재생
결손 부위에 적합, 인공 혈관도 가능

뼈나 혈관의 재생 기술이 발전해 왔다. 의료용 디바이스 개발업체인 NEXT21(도쿄)은 3D프린터로 인공 뼈를 성형하는 기술을 개발했다. 또한 후지필름이 출자하는 Cyfuse(도쿄)는 환자의 세포를 배양해 인공혈관을 만드는 임상연구를 추진한다. 이들 모두 오더 메이드로 신체에 맞추기 쉽다는 이점이 있다. 사고나 병에 의한 신체의 결손을 보완하는 최신 기술에 대한 기대는 크다.

-- NEXT21, 3D프린터로 인공 뼈 성형 --
NEXT21은 3D프린터에 의한 인공 뼈 성형 기술을 도쿄대학과 공동 개발했다. ‘CT-Bone’이라는 명칭으로 2018년에 국내에서 제조 판매 승인을 취득해 판매하고 있다.

3D프린터를 사용한 인공 뼈 성형은 NEXT21이 처음이라고 한다. 환자의 CT스캔 데이터를 병원에서 받아 모델을 만드는 구조다.

3D프린터를 사용함으로써 사고 등으로 얼굴 뼈를 크게 적출한 경우라도 결손 부분에 딱 맞는 인공 뼈를 만들 수 있다. 게다가 뼈의 외형만이 아니라 내부 구조까지 0.1mm의 정밀도로 재현하는 것이 가능하다. 인공 뼈 내부의 구멍에 환자 자신의 세포가 들어가기 때문에 인공 뼈가 정착하기 쉽다. 또한 주변 뼈의 재생도 촉진된다고 한다.

앞으로는 해외 전개도 검토하고 있다. 이미 네덜란드 기업과 제조∙판매에 관한 라이선스 계약을 체결했다.

한편 세계 처음으로 ‘솜 상태’의 인공 뼈를 개발하는 바이오 스타트업 오소리버스(ORTHOREBIRTH, 요코하마시). 미국의 세러댑티브(Theradaptive)와 신규 인공 뼈를 사용한 뼈 재생 임상시험에 들어간다. 오소리버스가 보유한 인공 뼈 기술과 세러댑티브가 보유한 뼈 성형 단백질 ‘BMP’의 기술을 조합해 강력한 뼈 재생 능력을 갖는 인공 뼈로서 실용화를 목표한다.

오소리버스는 나고야공업대학의 기술을 바탕으로 칼슘 등의 복합재를 섬유 상태로 가공해 ‘솜 상태’의 인공 뼈를 만들었다. 기존의 블록 모양이나 과립 모양의 인공 뼈와 비교해 뼈의 결손 부분에 넣기 쉽다. 이미 ‘ReBOSSIS’라는 명칭으로 미국에서 판매하고 있다. 연간 2억엔 이상의 매출을 올리고 있다.

세러댑티브는 특수한 BMP를 개발하는 스타트업 기업으로 오소리버스와 공동 연구를 추진해 왔다. 이번에 암화(癌化)의 위험이 낮고, ReBOSSIS의 표면 입자와 결합하는 새로운 BMP의 개발에 성공했다. 동물 실험에서는 기존의 인공 뼈로는 치료하지 못했던 5cm의 큰 뼈의 결손을 재생하는 효과를 확인했다. 곧 사람에 대한 임상실험도 시작할 생각이다.

뼈 재생 시장은 전세계적으로 약 2,000억엔으로, 매년 2%의 비율로 성장하고 있다고 한다. 시장의 확대에는 사체 뼈 등을 사용하는 기존의 뼈 재생 방법이 최신 기술로 인해 대체되기 시작했다는 것이 배경에 있다. 주로 해외에서 사용돼 온 사체 뼈 이식은 감염증의 위험이나 윤리적 문제도 있었다. 또한 기존의 인공 뼈는 그러한 문제가 없는 대신에 이식한 곳의 모골과 유합되기 어렵다는 결점이 있었다.

-- Cyfuse, 3D프린터로 인공 혈관 --
한편 Cyfuse와 사가대학 의학부 부속병원은 3D프린터로 인공 혈관을 만드는 임상 연구에 착수한다. 임상 연구는 20년 4월에 개시해 2~3년에 걸쳐 추진될 전망이다. 그 후에 임상치료를 하면서 기술을 확립해 나간다. 25년 무렵까지 승인 신청할 계획이라고 한다.

Cyfuse 등이 목표하는 것은 투석이 필요한 신부전 환자에게 제공하는 것이다. 투석 환자의 대부분은 손목 등의 혈관을 연결하는 수술을 한다. 그 때 인공혈관을 사용하는 경우가 있지만 감염이나 혈관 폐색 등이 위험이 발생했었다.

환자의 서혜부(사타구니) 등에서 피부 조직을 채취한다. 배양한 세포를 소재로서 3D프린터로 적층해 튜브 모양으로 성형해 인공혈관을 만든다. 환자 자신의 세포로 만들기 때문에 이식해도 쉽게 유합된다.

고령화가 진행되는 일본에서 재생의료의 진전은 중요한 과제다. 산학 협력을 통해 의료 현장에 변혁을 초래하는 움직임은 앞으로도 가속될 것으로 보인다.

NEXT21 사장에서 묻다
수술 로봇과도 궁합이 좋다

NEXT21의 스즈키(鈴木) 사장은 “CT-Bone은 기술 지원 로봇과도 궁합이 좋다”라고 말한다. 정형외과용 수술 지원 로봇은 CT스캔 등의 데이터에 근거해 조작한다. 그래서 로봇에서 사용할 예정인 데이터를 받아 수술 날에 맞춰서 CT-Bone을 만드는 등의 협력도 가능해진다.

향후 전략으로서는 CT-Bone에 뼈의 재생을 촉진시키는 기능을 부여할 계획이다. 3D프린터 기술을 응용하면 CT-Bone에 뼈나 혈관의 재생 유도 인자를 부착시키는 것도 가능하다.

CT-Bone은 소재 연구나 내부 구조를 재현함으로써 기존과 비교해 모골에 유합하기 쉬운 인공 뼈를 실현했다. 뼈 재생 유도 인자를 내장할 수 있다면 자가 뼈의 재생을 더욱 촉진할 수 있다.

NEXT21은 CT-Bone의 부가가치를 높이기 위해 골수를 채취하는 장치 개발도 추진한다. 환자의 골수를 채취해 인공 뼈의 내부에 이식한다면 재생을 가속시킬 수 있다. “터널 굴삭기의 원리를 응용했다. 환자에게 주는 부담을 최소한으로 억제할 수 있다”라고 말한다.

고정밀도 인공 뼈는 환자에게 희망을 줄뿐 아니라 환부의 유합에 동반되는 신체 부담을 완화하거나 치료 기간을 단축하는 등의 이점이 크다. 앞으로의 본격적인 보급이 기대된다.

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