De Novo Orthopedics
모두가 동의한 제1원리 — 왜 아무도 실행하지 않았는가
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모두가 동의한 제1원리 — 왜 아무도 실행하지 않았는가

압력 분포가 건-골 치유를 개선한다. 모든 정형외과 의사가 동의하는 원칙이다. 그러나 SIS 패치의 실패가 업계에 10년간의 공포를 심었다. 제1원리로 돌아가면, 세 가지 실패 원인은 모두 개별적으로 해결할 수 있다.

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한 학부생의 질문

2015년, 대만 성공대학교 기계공학과 학부생이 회전근개 재파열에 관한 발표 후 손을 들었다.

"봉합사 아래에 와셔를 넣으면 안 되나요?"

외상을 주로 다루는 젊은 정형외과 주치의에게 나사에 와셔는 매일 하는 일이었다. 압력이 불균일하다고? 와셔를 끼우면 된다. 너무 당연한 질문이었다. 그러나 스포츠 의학의 세계에서는 아무도 그렇게 생각한 적이 없었다.

이 질문이 WingHeal의 출발점이 되었다.

회전근개 수술 후 재파열율은 여전히 높다 — 대형 파열의 실패율은 20-40%에 달하며, 실패는 거의 항상 tendon-to-bone interface, 즉 enthesis에서 발생한다. 모든 정형외과 의사가 압력 분포가 균일할수록 치유가 좋다는 데 동의한다. Arthrex는 FiberWire에서 FiberTape로 접촉면을 넓혀왔고1,2, Smith & Nephew는 Regeneten을 2.1억 달러에 인수, RCT에서 재파열율이 25.8%에서 8.3%로 감소했다3.

모두가 압력 분포의 중요성에 동의했다. 그런데 아무도 와셔를 만들지 않았다.

10년간의 집단적 공포

업계가 SIS 패치에 데였기 때문이다.

2000년대 DePuy의 Restore SIS 패치는 임상적 재앙이었다 — Iannotti의 RCT에서 20%의 무균성 염증 반응률, 다른 연구에서 40%가 변연절제술을 필요로 했다.

실제로 무엇이 잘못되었을까? 세 가지다.

소재. 잔류 이종 펩타이드가 면역 반응을 유발. DNA가 아니라 펩타이드가 본질적 문제 — SIS는 콜라겐 기질이므로 이종 펩타이드의 완전 제거는 거의 불가능하다.

역학. SIS 패치는 인장 강도 제로의 부드러운 막. 생물 유도가 목적이지 역학적 보강이 아니었다.

수술 배경. 당시 표준은 single-row repair로 고정 기반이 취약했다.

세 가지 독립적인 문제. 그러나 업계의 결론은 하나: "건 위에 아무것도 올리지 마라."

Stanford에서의 반응

2016년 De Novo 창업팀은 대만 국가과학기술위원회가 지원하는 Stanford-Taiwan Biomedical Innovation Fellowship(STB Program)을 통해 Stanford 대학으로 갔다. 매년 대만에서 의사와 엔지니어를 Stanford Biodesign에 파견하여 의료기기 혁신 훈련을 받는 프로그램이다.

Stanford에서 여러 스포츠 의학 외과의를 방문했다. 반응은 한결같았다: cuff 위에 뭔가를 올리고 싶지 않다. impingement가 걱정된다고. 구체적으로는 knot impingement — 봉합사 매듭이 견봉 아래에서 마찰을 일으킨다는 우려였다.

그런데 그 우려에는 얼마나 근거가 있을까?

Park 등은 2014년에 직설적인 제목의 논문을 발표했다: "Knot impingement after rotator cuff repair: is it real?" High-profile 매듭과 low-profile suture bridge를 비교한 결과 — 견봉 침식에 유의한 차이 없음. 발생률은 양쪽 모두 1.0-1.7%13.

WingHeal의 프로파일은 0.8mm — 매듭보다 낮다. 매듭조차 impingement를 거의 일으키지 않는데, 매듭보다 얇은 버튼이 일으킬 리 없다.

그러나 공포는 데이터로 사라지지 않는다. 최근 AAOS에서도 lateral row에 Regeneten의 PEEK bone staple 사용을 거부하고, 건에 고정하는 흡수성 PLGA staple만 수용하는 의사가 있다. "그 위치에 영구적 재료를 놓고 싶지 않다"는 이유로.

이것은 제1원리에서 도출된 결론이 아니다. SIS 패치가 남긴 10년 전의 그림자다.

세 가지 실패, 세 가지 해결책

SIS의 문제WingHeal의 해결책
잔류 이종 펩타이드 → 면역 반응PEEK 본체는 완전 불활성. SIS 생물유도층은 Mitek 시대를 훨씬 초과하는 펩타이드 잔류 기준 충족 — TFDA가 엄격한 임계값 설정
인장 강도 없음 → 역학 지지 없음PEEK는 척추·골절 고정에 사용되는 고강도 폴리머. 0.8mm에서도 유의한 압력 분산 가능
Single-row → 기반 고정 부족Double-row / suture bridge repair와 조합하여 고정 강도 대폭 향상

예상 밖의 발견

De Novo 팀은 염소 18마리의 극하근 모델에서 WingHeal을 검증했다4.

역학적으로는 예상대로: 12주 시점 augment군 393.75N, 대조군 229.17N — 71.8% 향상(p<0.001).

그러나 조직 절편은 예상을 넘어섰다. 4주 시점에서 augment군에 섬유연골 성숙과 type III 콜라겐 발현이 관찰되었다. 새로운 조직은 "더 나은 흉터"가 아니라, 파열된 enthesis 표면 위에 성장한 새로운 enthesis + 섬유 조직이었다.

팀의 가설은 보수적이었다: 균일한 압력 분포가 치유를 개선한다. enthesis regeneration의 징후는 아무도 예상하지 못했다.

누르면 연골, 당기면 흉터

PEEK 버튼은 전단력을 압축력으로 변환한다. 압축은 세포를 연골 방향으로, 장력은 흉터 방향으로 이끈다 — 이것이 팀의 가설이다.

줄기세포를 압축하면 연골 유전자가 발현된다. 압축만으로 TGF-beta 첨가와 동등한 효과5. 당기면 건 방향으로 분화7,8.

Thomopoulos 그룹이 가장 직접적인 비교를 수행했다: 동일 세포에서 압축과 장력을 검증. 장력은 방추형 건세포, 압축은 원형 전연골세포를 생성9. 완전한 연골 분화에는 TGF-beta3 병용이 필요했지만, 수술 환경에서는 상처 치유 과정에서 자연 방출된다.

더 중요한 점: 근육 부하를 제거하면 enthesis의 섬유연골이 정상 발달하지 않는다10. 섬유연골 세포는 역학 감수성 전구세포에서 유래하며, 그 분화는 부하 환경에 의존한다11.

어떤 세포를 주입하느냐가 아니라, 어떤 역학 환경을 제공하느냐가 열쇠다.

아는 것과 모르는 것

염소 극하근은 인간 극상근과 완전히 같지 않다. 임상시험이 필요하다.

압축과 섬유연골이 공존했지만, PEEK 표면 특성이나 고정 안정성도 기여할 수 있다. 압축이 가장 합리적인 가설이지만 아직 단독 검증되지 않았다.

한 in vitro 연구에서 초기 압축이 연골 분화를 억제하고 후기에 촉진했다12. WingHeal은 수술 당일부터 압축한다 — in vivo는 배양 접시보다 복잡하며, 추적할 가치가 있는 문제다.

뼈에 날개를

당시 한 중견 연구자가 이렇게 질의했다: "최첨단 생물기술로도 enthesis 재생은 어렵다. 와셔로 가능할 리 없다."

제1원리로 돌아가면 질문이 바뀐다: "세포에 enthesis를 만들게 할 수 있는가"가 아니라, "enthesis가 자연 재생되는 역학 조건을 만들 수 있는가."

줄기세포는 역학 환경을 우회하여 세포를 전달하려 한다. WingHeal은 역학 환경을 바로잡고 체내 세포에 맡긴다.

동물 실험은 후자가 진지하게 검토할 가치가 있음을 보여준다.

관련 기사: 뼈에 날개가 필요한 이유 — WingHeal의 설계 철학 | WingHeal 제품 페이지

참고문헌

  1. Taha ME et al. J Orthop Surg Res. 2020. PMID: 31727418
  2. Borbas P et al. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021. PMID: 34195657
  3. Ruiz Iban MA et al. Arthroscopy. 2024. PMID: 38158165
  4. Lin CW et al. Bioengineering. 2023. PMID: 37237635
  5. Huang CY et al. Stem Cells. 2004. PMID: 15153608
  6. Pattappa G et al. Eur Cell Mater. 2019. PMID: 31056740
  7. Connelly JT et al. Tissue Eng Part A. 2010. PMID: 20088686
  8. Qiu Y et al. J Tissue Eng Regen Med. 2016. PMID: 24515660
  9. Thomopoulos S et al. Tissue Eng Part A. 2011. PMID: 21091338
  10. Thomopoulos S et al. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2010. PMID: 20190378
  11. Schwartz AG et al. Development. 2015. PMID: 25516975
  12. Liu Y et al. Front Bioeng Biotechnol. 2021. PMC: 8327094
  13. Park YE et al. Arthroscopy. 2014. PMID: 24908257