세포배양 60배 늘린 신공법 '3D 스페로이드' 개발

KIT-충남대, 세포집합체 단시간 대량 생산기술 공동 개발
처리시간 30분의 1 수준으로 낮춰

백승민 기자 bsm1702@hellodd.com

3차원 세포배양 생산량을 60배로 늘릴 수 있는 '세포 3D 스페로이드(spheroid) 형성법'이 개발됐다.

KIT(안전성평가연구소·소장 정문구)는 강선웅 예측모델연구센터 박사와 허강무 충남대 교수 공동 연구팀이 온도감응성 고분자를 이용한 '3D 스페로이드 형성·배양법'을 개발했다고 10일 밝혔다.

체내 세포와 조직은 아주 복잡한 3차원 구조로 상호 작용하면서 성장하고 분화·발전한다. 대부분의 세포배양은 2차원으로 된 평평한 평면에서 이뤄지고 있어 우리 체내 세포 환경 조건에 적합하지 않다.

이에 따라 최근 생체 내와 동등한 기능을 갖는 3차원 세포 조직인 스페로이드의 배양이 주목을 받고 있지만, 기존 3차원 세포배양 방법은 별도의 배양 용구를 필요로 하며, 배양 방법이 복잡할 뿐만 아니라 회수와 장기간 배양이 어렵고, 소요 시간도 긴 문제점이 있다.

공동 연구팀은 온도 감응성 고분자 '글라이콜 키토산'의 화학적 변형을 통해 3D 스페로이드를 쉽고 간편하게 대량으로 생산하고, 배양할 수 있는 플랫폼을 개발했다.

화학전으로 변형된 글리콜 키토산 코팅배양 접시에 지방유래 줄기세포를 파종해 스페로이드를 형성 한 후 심근세포를 다시 파종하여 줄기세포 스페로이드에 심근세포가 부착된 이종세포로 구성된 스페로이드를 형성했다.<사진=KIT 제공>

연구팀은 3D 스페로이드를 생산하고 회수하기 위해 배양과정에서 배양기 표면과의 부착을 최소화해 세포 간 뭉침 현상을 극대화하는 '온도감응형 하이드로젤'을 개발해 배양에 활용했다. 그 결과 배양 플랫폼은 상용화된 기존제품 대비 60배 이상의 스페로이드 생산이 가능하며, 생산을 위한 전처리 시간도 1/30로 단축됐다.

연구팀에 따르면 온도감응형 하이드로젤을 활용한 배양법은 상온에서는 액체로 코팅과 기타 가공이 수월하며, 37℃의 세포배양 중에는 고체로 배양액 내에서 장기간 안정성을 보였다. 이는 스페로이드의 장기간 배양과 온도 변화를 이용한 회수가 용이하다는 장점이 있다.

강선웅 박사는 "3D 스페로이드 형성·배양법은 고가이며 대량제조와 장기간 배양이 어려웠던 기존의 배양법과 비교해 특별한 장비나 추가 공정 없이 스페로이드를 대량으로 장기간 배양할 수 있는 새로운 방법을 제시한 것"이라며 "재생의료나 인공장기, 생체유용물질 생산, 신약 스크리닝, 동물 대체 시험법 등 다양한 분야 산업에 적용이 기대된다"고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 'NPG 아시아 머터리얼스(NPG Asia Materials)'에 게재됐다.