3차원 세포배양기술 개발…동물실험 대체 기대(7.5)

고려대 정석 교수팀, 인체현상 손톱 크기 소자에 재현

 

▲ 3차원 세포배양이 가능한 미세유체소자.<사진=한국연구재단 제공>  ⓒ2012 HelloDD.com

암의 성장과 전이, 알츠하이머와 같은 질병 현상을 비롯해 뇌, 간, 혈관 등 복잡한 생체기관의 3차원 구조를 그대로 모사하는 세포배양기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 

교육과학기술부와 한국연구재단은 정석 고려대학교 기계공학부 교수 연구팀이 미세유체기술을 이용해 콜라겐 등 세포외기질을 고정한 후 다양한 세포를 3차원으로 배양하는 새로운 형태의 3차원 세포배양기술을 개발하는 데 성공했다고 5일 밝혔다. 

지금까지 신약을 개발하거나 세포를 분석하기 위해서는 세포를 세포배양접시에 2차원으로 배양한 후, 평가하고자 하는 신약을 세포에 넣고 세포의 반응을 관찰하면서 신약의 효과를 측정해왔다. 

이 방법은 동물실험에 비해 비용이 적게 들고 윤리적인 문제도 피할 수 있다. 하지만 2차원으로 배양된 세포의 반응은 3차원으로 구성된 실제 생물체의 반응과는 차이가 커서, 추가로 동물실험을 해야 하는 등 많은 시간과 경비가 소요됐다. 

이에 전 세계 연구자들은 실제 생물체의 반응을 정확하게 재현하기 위해서 3차원 세포배양기술을 개발하기 위해 지속적인 연구를 진행해왔다. 

연구팀은 이 기술을 이용해 ▲혈관이 암세포를 향해 자라는 현상 ▲백혈구가 염증에 반응하여 혈관을 뚫고 나가는 현상 ▲간세포 조직이 혈관의 성장을 유도하는 현상 등 다양한 인체현상을 가로세로 3cm 크기의 작은 소자 속에 정밀하게 그대로 재현하고 관찰했다. 

이 기술을 이용하면 암치료제, 혈관신생억제제, 암전이 방지제 등 다양한 신약의 효과를 직접 측정할 수 있고, 2차원 세포배양기술보다 실제 인체에 미치는 효과를 더욱 정확하게 평가할 수 있다. 

특히 이 기술은 암전이 전 과정을 단계별로 모사할 수 있으며 ▲전이되지 않던 암이 갑자기 전이되는 현상 ▲특정 암이 특정 장기로만 전이되는 현상 ▲전이된 암이 특정 장기에서 성장하는 현상 등 기존의 동물실험이나 기술로는 관찰하고 해결하기 어려웠던 다양한 현상을 관찰하고 분석할 수 있는 장점이 있다. 이를 통해 신약개발의 실패를 줄이고, 신약개발에 드는 천문학적인 비용과 시간을 절약할 수 있을 것으로 보인다. 

정석 교수는 "우리 연구팀은 이번 논문에 3차원 세포배양기술의 구체적인 실험방법을 모두 공개해, 더 많은 연구자들이 이 기술을 자유롭게 활용하도록 한 점에 큰 의미를 부여한다"며 "이 기술을 기반으로 우리나라 바이오산업이 획기적으로 발전하길 기대한다"고 설명했다. 

이번 연구는 정석 교수의 지도로 신유진·한세운 박사과정생이 주도하고, 미국 MIT 로저캠(Roger Kamm) 교수와 일본 게이오대 수도료(Sudo Ryo) 교수가 참여했으며, 관련 논문은 네이처(Nature) 자매지인 ‘Nature Protocols’ 최신호에 표지논문으로 게재됐다. 

 

▲왼쪽부터 정석(지도교수), 신유진(박사과정), 한세운(박사과정).<사진=한국연구재단 제공> ⓒ2012 HelloDD.com

<대덕넷 지나라 기자> nara@HelloDD.com