분당서울대병원(원장 송정한) 산부인과 이정렬 교수, 서울대학교 융합과학기술대학원 이강원 교수, 분당차병원 김지향 교수 공동 연구팀(제1저자:정나눔 박사과정)이 자가 혈소판 유래 인자를 캡슐화한 피브린 하이드로겔(PFH, Platelet-drived Factors-Encapsulated Fibrin Hydrogel)을 개발하고, 비임상 시험을 통해 PFH가 난소 이식 후 허혈 손상 완화와 난소 기능 보존에 효과적임을 입증하는 연구 결과를 발표했다.
난소 조직의 일부나 전체를 떼어내 동결했다가 해동하여 이식하는 것은 소아에서 가임기 여성까지 모두 적용이 가능해 매우 이상적인 가임력 보존 방법으로 여겨진다. 이는 난자나 배아 동결을 시행하기 어려운 환자들에게도 향후 임신을 위한 유일한 선택지로 알려져 있다. 그러나 난소 이식 직후 나타나는 허혈(虛血ㆍ혈액공급이 제한되어 조직에 필요한 산소 등이 부족해짐)성 손상과 이에 따른 난포 손실은 한계로 지적되어 왔다.
난소 조직은 무혈관성 이식을 시행하기 때문에 허혈 상태에 놓여 난소 조직이 손상을 입기 쉽다. 허혈성 손상으로 인한 난포 손실은 50%에서 90%에 이른다. 이에 따라 이식 후 새로운 혈관이 형성되기까지의 기간 동안 난소 조직의 손상을 최소화하여 최대한 많은 난포를 보존하는 기술이 요구되어 왔다.
공동 연구팀은 난소 이식시 허혈성 손상 문제를 극복하기 위해 ‘자가 혈소판 유래 인자를 캡슐화한 피브린 하이드로겔(PFH)’를 개발하고 이를 난소 이식 시 적용하는 방법으로 마우스 대상 비임상 연구를 수행했다. PFH는 혈소판이 풍부한 혈장(PRP)과 피브린 하이드로겔을 결합시킨 생체 재료이다. 혈장에는 재생의학에서 널리 사용되고 있는 다양한 성장인자와 사이토카인을 포함하고 있어 조직 재생을 촉진시키는 것으로 알려져 있다.
연구진은 6~8주 된 마우스를 대상으로 이식할 난소에 PFH를 적용한 후 난소 기능이 소실된 개체에 이식하여 효과를 분석했다. 다양한 농도의 혈장이 포함된 PFH를 실험 그룹에 나누어 적용하고 조직의 허혈성 손상 완화 및 난포 보존율을 평가했다.
연구 결과, 난소 조직 이식 후 허혈 손상을 효과적으로 완화하고 난포의 생존율과 체외 수정 결과를 향상시키는데 있어 PFH가 중요한 역할을 할 수 있음을 확인했다. 특히 낮은 농도의 혈장이 포함된 L-PFH 그룹에서 난포의 수와 질이 가장 잘 유지되었는데, 이는 난소 조직의 재혈관화가 빠르게 이루어지고 난포가 손상없이 생존했음을 의미한다. 또 유전자 분석 결과 L-PFH 그룹은 이식 후에 정상 난소 조직과 유사한 유전자 발현 패턴을 보였으며 이는 난소 기능이 회복되었음을 시사한다. 반면 높은 농도의 혈장이 포함된 H-PFH 그룹에서는 과도한 혈관 신생이 오히려 난소 기능 회복의 효율성을 저해할 수 있는 잠재적 위험이 있다는 점을 확인했다.
이번 연구 결과는 PFH가 난소 동결 후 재이식 성공률을 증대시키고 이식된 난소의 기능을 강화시켜 임신 성공률을 높일 수 있는 생체 재료로써 가능성이 높다는 것을 시사해 의미가 깊다.
분당서울대병원 산부인과 이정렬 교수는 “이번에 개발한 PFH는 인체 적용 시 자가 혈액을 사용해 제작할 수 있기 때문에 생체 적합성과 안전성이 높다”면서 “난소 이식에 국한되지 않고 다양한 조직 및 장기 이식에서의 허혈 손상을 줄일 수 있는 잠재력을 가진 재료”라고 말했다. 이어 “향후 임상 시험을 통해 PFH의 안전성과 효과를 확인하고 실제 환자들에게 적용할 수 있는 방법을 모색하겠다”고 밝혔다.
[그림1.] 난소 조직을 이용한 현 가임력 보존 기술의 한계점과 연구진의 기술 개발에 대한 모식도
해당 기술은 2024년 4월 특허 등록을 완료했으며, 최근 생체소재 분야의 저명한 국제학술지 ‘Biomaterials’에 게재됐다. 논문명은 ‘Local delivery of platelet-derived factors mitigates ischemia and preserves ovarian function through angiogenic modulation:A personalized regenerative strategy for fertility preservarion’이다.
