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전임상 시험 위한 인공장기 등 생체조직 더 쉽게 만든다

KIST 정영미 박사 연구팀, 새로운 '세포 공배양 플랫폼' 개발

(서울=뉴스1) 조소영 기자 | 2021-01-27 12:00 송고
한국과학기술연구원(KIST)은 생체재료연구센터 정영미 박사 연구팀이 새로운 다공성 박막 기반 세포 공배양 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.(KIST 제공) 2021.1.27/뉴스1
한국과학기술연구원(KIST)은 생체재료연구센터 정영미 박사 연구팀이 새로운 다공성 박막 기반 세포 공배양 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.(KIST 제공) 2021.1.27/뉴스1

인공장기나 인공피부 등을 더 효율적으로 만들 수 있는 세포 공배양 기술이 개발됐다.

27일 한국과학기술연구원(KIST)은 생체재료연구센터 정영미 박사 연구팀이 새로운 다공성 박막 기반 세포 공배양 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.

세포 공배양법은 서로 다른 종류의 세포들을 함께 키우는 것으로 신약 개발에 필요한 동물을 이용하는 전임상 시험을 대체하기 위해 인공장기 등을 제작하는 방법 중 하나다.

우리 몸은 다양한 종류의 세포들로 구성돼 있기 때문에, 우리 몸의 생체조직을 보다 비슷하게 모사하기 위해서는 이러한 세포 공배양법이 필수적이다. 실제로 생체조직을 모사하기 위한 거의 모든 연구에서 이용되고 있는 방법 중 하나이기도 하다.

하지만 서로 다른 세포들을 단순히 섞어서 함께 키우면 성장이 빠른 세포에 의해 다른 세포들이 잠식돼 정상적으로 자랄 수 없게 되는 경우가 많다.

이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 세포 배양 플랫폼 가운데 다공성 막을 사용하는 세포 공배양 플랫폼은 막의 두께가 비교적 두껍고 막에 있는 구멍들의 밀집도가 낮아 세포 사이의 활발한 상호작용을 유도하지 못한다는 한계가 있었다.

또 실제 세포가 자라는 체내 환경과는 다른 환경이 조성되기 때문에 이를 보완하기 위한 부수적인 처리가 필요했다.

연구진은 이같은 한계를 극복한 플랫폼을 개발했다. 두께를 기존 막보다 10분의1 정도로 얇게 조정하고 구멍들의 밀집도를 높여 세포 간의 상호작용을 향상시켰다.

또 부드럽고 탄성이 있는 고분자 소재를 이용, 박막의 신축성을 조절해 세포외기질과 비슷한 표면 특성을 갖도록 함으로써 체내 환경과 유사한 환경을 세포들에 제공할 수 있도록 했다.

아울러 혈관, 근육, 심장 등 우리 몸을 구성하는 조직들은 세포들이 특정 방향으로 정렬돼 있는 경우가 많은데 연구진이 개발한 플랫폼은 별도 처리 없이도 박막의 신축성을 이용함으로써 기공이 정렬되고 나노 패턴이 형성돼 세포를 정렬시킬 수 있다.

연구진은 이 플랫폼을 이용해 사람의 혈관 안쪽 면을 구성하는 혈관 내피세포와 혈관 벽을 구성하는 세포로 분화될 수 있는 줄기세포를 공배양한 결과, 상용화된 플랫폼에 비해 줄기세포가 혈관 벽 세포로 약 2.5배 가량 더 많이 분화됐다고 밝혔다.

또 혈관 내피세포들은 효과적으로 세포연접을 형성해 우수한 혈관 장벽 기능을 보여줬다고 설명했다.

정영미 박사는 "이번 세포 공배양 플랫폼은 현재 상용화된 플랫폼에 비해 간단하면서도 효율적으로 세포를 배양할 수 있다"며 "제약회사, 병원 등 생물학적 평가가 요구되는 다양한 분야에서 동물실험을 대체할 수 있는 전임상 시험용 툴로 적용될 수 있어 효용 가능성이 클 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 나노·소재기술개발 사업으로 수행됐다. 연구결과는 기능성 재료 분야 국제 저널(Advanced Functional Materials) 최신호에 게재됐다.


cho11757@news1.kr

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