3㎝ 칩에 혈관ㆍ암세포 등 배양현상 재현… 신약개발 효율화 기대
고려대 정석 교수 연구팀
뇌, 간, 혈관 등 신체조직이나 암 등 질병조직을 바이오칩을 이용해 키우는 3차원 배양기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술을 이용하면 혈관이 암세포를 향해 자라는 현상이나, 염증 반응 시 백혈구가 혈관을 뚫고 나가는 현상 등 다양한 인체 현상을 그대로 칩 안에서 재현하고 관찰할 수 있다.
고려대 정석 교수(기계공학과)와 신유진ㆍ한세운 박사과정생 연구팀은 미국 및 일본 연구진과의 공동연구를 통해 가로세로 3㎝ 크기의 칩 안에 미세한 관을 만들고 콜라겐 등 신체 조직 구성물질을 넣어준 후 물에 섞은 세포를 흘려넣어 줘 칩 안에서 신체기관이나 질병 조직을 재현하는 실험에 성공했다고 5일 밝혔다.
현재 세포와 다양한 물질간의 반응을 테스트하기 위해서는 세포를 배양접시에 2차원으로 배열한 후 물질을 처리해 결과는 관찰하는 방법이 주로 쓰인다. 이 방법은 신약이나 신물질 개발, 독성 평가 등 다양한 분야에 쓰인다. 특히 동물실험에 비해 비용이 덜 들고, 정밀한 실험을 반복할 수 있어 신약개발 초기단계에서 주로 사용된다.
하지만 배양된 세포의 형태나 움직임이 실제 3차원 조직에 있을 때와 달라 많은 기업과 연구자들이 세포실험 후 다시 동물실험을 하는 번거로운 과정을 거친다.
연구팀은 가로세포 3㎝ 크기의 칩에 물질의 입구와 출구가 되는 구멍을 만들고, 칩 내부에 각 구멍 사이를 잇는 통로를 만들었다. 그 후 액체의 흐름을 정밀하게 다루는 미세유체기술을 이용해 물에 섞은 콜라겐 등 신체 조직 구성물질을 흘려넣어 통로 틈새에 자리잡도록 했다. 여기에 혈관, 암, 혈액, 간 등 다양한 세포를 물에 섞어 흘려넣자 이미 자리잡고 있던 생체물질 표면에 세포가 자리잡고 자라기 시작했다.
이 방법을 이용해 혈관이 암세포 쪽으로 자라는 현상이나 간세포 조직이 혈관 성장을 유도하는 현상, 암세포가 혈관 내부로 파고드는 모습 등을 재현하고 관찰했다. 혈관세포와 주변세포, 암세포 등을 정해진 방법으로 주입하면 인체 내와 같이 혈관과 암세포가 자라면서 상호작용함을 확인할 수 있었다. 뇌 신경세포와 혈관의 작용도 그대로 재현할 수 있었다. 기술을 이용하면 암치료제, 혈관신생억제제 등 다양한 신약의 효과를 훨씬 효과적으로 테스트할 수 있을 전망이다.
정석 교수는 "이 기술을 이용하면 암이 전이되는 전 과정을 단계별로 재현하고, 전이된 암이 다른 장기에서 성장하는 현상도 관찰할 수 있다"며 "기계ㆍ생물ㆍ재료ㆍ의학 등 다양한 연구자들의 융합연구가 있었기 때문에 이런 성과를 거둘 수 있었다"라고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 생명현상 분야의 권위지인 `네이처 프로토콜스' 7월호에 게재됐다.
안경애기자 naturean@
◇ 사진설명 : (사진 위에서부터)고려대 정석 교수(왼쪽부터)와 신유진, 한세운 박사과정생, 연구진이 개발한 3차원 세포배양칩.
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뇌, 간, 혈관 등 신체조직이나 암 등 질병조직을 바이오칩을 이용해 키우는 3차원 배양기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술을 이용하면 혈관이 암세포를 향해 자라는 현상이나, 염증 반응 시 백혈구가 혈관을 뚫고 나가는 현상 등 다양한 인체 현상을 그대로 칩 안에서 재현하고 관찰할 수 있다.
고려대 정석 교수(기계공학과)와 신유진ㆍ한세운 박사과정생 연구팀은 미국 및 일본 연구진과의 공동연구를 통해 가로세로 3㎝ 크기의 칩 안에 미세한 관을 만들고 콜라겐 등 신체 조직 구성물질을 넣어준 후 물에 섞은 세포를 흘려넣어 줘 칩 안에서 신체기관이나 질병 조직을 재현하는 실험에 성공했다고 5일 밝혔다.
현재 세포와 다양한 물질간의 반응을 테스트하기 위해서는 세포를 배양접시에 2차원으로 배열한 후 물질을 처리해 결과는 관찰하는 방법이 주로 쓰인다. 이 방법은 신약이나 신물질 개발, 독성 평가 등 다양한 분야에 쓰인다. 특히 동물실험에 비해 비용이 덜 들고, 정밀한 실험을 반복할 수 있어 신약개발 초기단계에서 주로 사용된다.
하지만 배양된 세포의 형태나 움직임이 실제 3차원 조직에 있을 때와 달라 많은 기업과 연구자들이 세포실험 후 다시 동물실험을 하는 번거로운 과정을 거친다.
연구팀은 가로세포 3㎝ 크기의 칩에 물질의 입구와 출구가 되는 구멍을 만들고, 칩 내부에 각 구멍 사이를 잇는 통로를 만들었다. 그 후 액체의 흐름을 정밀하게 다루는 미세유체기술을 이용해 물에 섞은 콜라겐 등 신체 조직 구성물질을 흘려넣어 통로 틈새에 자리잡도록 했다. 여기에 혈관, 암, 혈액, 간 등 다양한 세포를 물에 섞어 흘려넣자 이미 자리잡고 있던 생체물질 표면에 세포가 자리잡고 자라기 시작했다.
이 방법을 이용해 혈관이 암세포 쪽으로 자라는 현상이나 간세포 조직이 혈관 성장을 유도하는 현상, 암세포가 혈관 내부로 파고드는 모습 등을 재현하고 관찰했다. 혈관세포와 주변세포, 암세포 등을 정해진 방법으로 주입하면 인체 내와 같이 혈관과 암세포가 자라면서 상호작용함을 확인할 수 있었다. 뇌 신경세포와 혈관의 작용도 그대로 재현할 수 있었다. 기술을 이용하면 암치료제, 혈관신생억제제 등 다양한 신약의 효과를 훨씬 효과적으로 테스트할 수 있을 전망이다.
정석 교수는 "이 기술을 이용하면 암이 전이되는 전 과정을 단계별로 재현하고, 전이된 암이 다른 장기에서 성장하는 현상도 관찰할 수 있다"며 "기계ㆍ생물ㆍ재료ㆍ의학 등 다양한 연구자들의 융합연구가 있었기 때문에 이런 성과를 거둘 수 있었다"라고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 생명현상 분야의 권위지인 `네이처 프로토콜스' 7월호에 게재됐다.
안경애기자 naturean@
◇ 사진설명 : (사진 위에서부터)고려대 정석 교수(왼쪽부터)와 신유진, 한세운 박사과정생, 연구진이 개발한 3차원 세포배양칩.
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