김수관 교수의 지상강좌
자가치아를 이용한 골이식재(2)
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즉 자가치아골이식재는 인간의 몸에서 자연적인 골개조에 필요한 대부분의 calcium phosphate를 가지고 있다는 것이 확인되었으며 골결손부에 이식하였을 경우 자가골에 버금가는 골치유 및 골개조가 이루어질 수 있다는 근거가 확보되었다. 시판되고 있는 이종골, 합성골에 존재하는 HA, TCP는 인체 골조직에 존재하는 것과 차이가 있다. 즉 인공적으로 합성된 성분이기 때문에 다른 단계의 calcium phosphate로 변하지 못하며 이식 후에는 생분해(biodegradation)가 이루어지게 된다. 생분해는 자가골 이식 후 발생하는 생흡수(bioresorption)와는 확연한 차이가 있다. 생분해는 환자의 면역기능이 저하되어 있거나 예상치 못한 돌발 상황이 겹칠 경우 이물반응 및 감염의 원인이 될 수 있다.
2. 유기질 성분
치아의 상아질과 백악질에는 type I 콜라겐과 BMP를 포함한 다수의 골성장 요소들이 포함되어 있다. 저자 등의 연구진이 개발한 자가치아골이식재는 특수 공법을 통해 불순물들을 분리한 후 비탈회 방법으로 이식재를 제조하였기 때문에 유기질 성분들이 거의 보존되어 있다. 따라서 이들이 자가골 이식에 버금가는 골치유 효과를 발휘하게 된다.
IV. 조직학적 소견
사람에서 채취한 조직시편의 치유과정이 가장 확실한 근거임에 틀림이 없다. 69세 남자 환자에서 치근단농양에 이환된 상악 좌측 제1소구치를 발치하여 골이식재로 처리한 후 2주 후 임플란트를 식립하면서 자가치아골이식재를 이용한 골유도재생술을 병행하였다. 3개월 후 이차수술을 시행하고 임시 보철물을 장착하였으며 골이식 5개월 후에 환자의 동의 하에 조직시편을 채취하였다. 조직학적 소견은 자가치아골이식재는 대부분 흡수되면서 골유도 및 골전도에 의한 우수한 골치유 및 골개조 소견이 관찰되었다 (그림 8~11).
4. 새로운 이식재의 연구 필요성
4-1. 국내외 연구 동향
미국 스텐포드연구소는 21세기 성장 유망사업으로 조직공학을 지명하였으며 미국 국립보건원 (NIH)는 "Healthy People 2000" 프로그램에 의해 1998년 이후 천문학적 연구비를 집중투자 하고 있다. 민간 부분의 연구지원은 1998년 10억불, 2005년에는 800억불로 증가. Smith & Nephew사는 인공피부의 개발을 위해 7000만$를 투자하였고, Stryker사는 Creative Biomol사에 인공뼈 제작을 위해 9000만$를 투자하고 있다.
일본 후생성은 "조직공학에 의한 재생조직화의 기반기술" (1997-2001), "생체의 세포조작과 조직공학(1998-현재)”의 연구과제를 중점 육성하여 조직공학 관련 연구 및 기술을 선도하려 하고 있다.
국내의 경우 과기부 21세기 프론티어사업으로 세포응용사업단을 선정, 줄기세포연구 및 이를 이용한 바이오 장기 연구가 진행 중이며 보건복지부 바이오 장기 센터 사업인 근골격계 바이오 장기 센터가 출범되어 조직공학 관련 연구에 집중적으로 투자를 하고 있다.
현재 시판되고 있는 이식재로는 이종골 이식재와 합성골로서 수산화인회석(hydroxyapatite, HA), 삼인산칼슘(β-tricalcium phospate) 등을 기질로 한 세라믹 제품들로 향후 이러한 합성골의 수요가 급격히 늘어날 것으로 전망된다. 그러나 이들 상품들은 피동적으로 골재생에 기여하며 기능성이 결여된 단순 가공 제품들이다.
현재 시판되고 있는 골재생용 이식재는 미국, 독일, 일본이 주도적인 역할을 담당하고 있으며 국내의 이식재 상품은 크게 각광을 받지 못하고 있는 상태이다. 즉 외국의 기술 수준에 비해 국내의 기술이 상당히 낙후되어 있다를 반증하는 것이다.
치과재료뿐만이 아니라 외과적 응용에서도 이식재의 사용량이 큰 폭으로 증가하고 있다는 사실을 감안하면 국내의 기술수준을 끌어올릴 수 있도록 연구개발에 대한 집중 투자가 조속히 이루어져야 할 것이다.
최근 골재생용 이식재의 연구는 주로 합성골을 제조하기 위해 수산화인회석을 기질로 한 입자(particle) 형태가 주를 이루고 있으며, 콜라젠, bioglass 및 이들 복합체에 대해 연구들이 진행되고 있다. 그리고 새로운 이식재로서 유기/무기 하이브리드 복합체에 관한 연구도 진행이 되고 있으나 능동적 골재생 유도를 위한 이식재의 기능화에 대한 연구는 이루어지고 있지 않다.
4-2. 기존 연구의 문제점 및 차별성
본 연구자는 세계 최초로 동물 치아를 이용한 이식재 제조에 성공하였으며 이러한 이식재가 잇몸뼈의 골재생에 있어 효과적임을 확인한 바 있다.
치조골 결손의 경우 저작기능의 회복을 위해 임플란트 시술시 골이식이 필요한 경우가 많으며, stress에 저항 할 수 있는 치조골 개조(Alveolar bone remodeling)가 필요하다. 그러나 환자의 한정된 채취 부위, 환자의 자가골 채취 거부, 전신건강 불량으로 인하여 자가골 이식이 불가능할 경우가 많다. 치조골(alveolar bone)이 아닌 타인 기증 골 이식재는 의도한 기능과 예후에 종종 미흡한 결과를 초래한다.
타인의 치아는 유전적, 전염적 위험요소를 없애기 위해 유기질을 제거하고 무기질만을 보존하여 사용할 수밖에 없었다. 그러나 본 연구진의 예비 임상 연구 경험에 의하면 유기질이 보존되어야만 치조골 개조가 빠르게 진행되어 더 좋은 예후를 가질 수 있다를 확인한다. 본 연구자 등에 의해 개발된 자가 치아 골이식재의 성분은 무기질 55%, 유기질 45% 정도를 함유하고 있으며, 무기질의 주성분은 hydroxyapatite와 β-TCP이다 (표 2).
아직까지는 연구가 전무하지만 본 연구팀이 개발하고자 하는 기능성 자가치아 바이오 이식재 및 이를 이용한 조직공학적 골재생 기술이 성공적으로 완수된다면 세계 이식재 시장을 국내 기술로 잠식할 수 있는 경쟁력을 확보할 수 있을 것이다.
이 술식의 장점은 다음과 같다.
1) 자가치아임으로 안전하다.
2) 현존 이식재중 성분이 자가골과 가장 유사하다.
3) 경제적이다.
4) 버려지던 치아를 사용하므로 환자의 심리적 안정감과 치과의사로서의 공익적 소명감에 일조할 수 있다.
5) 뼈가 안정된 상태에서 예측가능한 수술을 함으로 장기적 예후가 좋다.
김수관 교수
·조선대학교 치과대학장 및 치의학전문대학원장
·미국 텍사스대학(UTSA) 방문교수
·세계3대 인명사전(마르퀴즈 후즈 후, 미국인명연구소, 영국 국제인명센터) 등재
·조선대학교 치과병원 임상시험심사위원회 위원장
·조선대학교 치과대학, 치의학전문대학원 임상실험실장
·대한구강악안면외과학회 제52차 학술대회장 (2011년)
·(재)조선대학교 치과대학 교육문화재단 이사장
