세포배양·바이오 프린팅 합친 기술 '눈길'

구 형태로 배양된 세포 덩어리인 '세포 스페로이드'를 원하는 위치에 바로 찍어 낼 수 있는 3D 바이오 프린팅 기법이 개발됐다.

21일 울산과학기술원(UNIST)은 바이오메디컬공학과 강현욱 교수 연구팀이 줄기세포나 암세포 스페로이드를 정밀하게 프린팅하는 '3D 바이오 도트(dot) 프린팅' 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀에 따르면 세포 스페로이드는 2차원으로 배양된 세포보다 더 인체 조직 구조에 가깝다는 장점이 있어 실제 인간의 장기 대신 암 전이 과정의 이해나 약물 효능 검증을 위한 '테스트 베드'로 주목받고 있다.

▲ 3D 바이오 도트 프린팅 과정과 활용.

3D 바이오 도트 프린팅은 세포를 구형으로 뭉쳐 자라나게 하는 것(배양)과 세포가 포함된 바이오 잉크를 3차원으로 인쇄하듯 찍어 내는 3D 바이오 프린팅을 합친 기술이다.

이 기술은 세포 스페로이드 간 간격을 수 마이크로미터(㎛) 수준까지 가깝게 만들 정도로 정밀도가 높다.

또 세포의 종류와 관계없이 3D 바이오 프린팅 장점인 3차원 적층이나 컴퓨터를 이용한 정밀 바이오 가공 기술(CAD/CAM)을 그대로 쓸 수 있다는 장점이 있다.'

연구팀은 배양하고자 하는 세포가 포함된 바이오 잉크를 혼합 하이드로젤 안에 구 형태로 하나씩 찍어내는 방식을 이용했다.

이때 잉크 주위 혼합 하이드로젤은 세포를 구형으로 뭉치는 틀 역할을 한다.

잉크 속 가교제가 접촉면을 구형으로 굳히기 때문이다.

또 잉크 안에는 세포가 배양되면 녹아 없어지는 성분도 함께 들어 있어 구 형태 틀 안에서 세포가 뭉쳐지면서 자라게 된다.

이 때문에 기존과 달리 별도의 스페로이드 배양 과정이 필요하지 않고, 원하는 위치에 바로 스페로이드를 만들 수 있다고 연구팀은 설명했다.

실제로 연구팀은 이 기술을 이용해 암세포나 췌장에서 인슐린을 분비하는 구형의 조직인 췌도(랑게르한스섬)의 베타세포, 간세포 등을 스페로이드 형태로 만드는 데 성공했다.

특히 간세포는 기존 방법으로 배양된 세포보다 성능과 수명이 우수했다고 연구팀은 밝혔다.

강현욱 교수는 "바이오 도트 프린팅 공정은 간세포, 췌도의 베타세포, 암세포 등 다양한 종류의 세포에 쓸 수 있다"며 "현재 진행 중인 암 침습 모델, 간 질환 치료 패치, 줄기세포 스페로이드 기반 이식용 이종 장기 개발에 도움이 될 것"이라고 말했다.

연구는 재료 분야 국제 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced functional materials)에 9월 22일 자로 온라인 공개됐다.

연구 수행은 과학기술정보통신부와 교육부의 지원을 받아 이뤄졌다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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