[이코노믹포스트=최민경 기자] UNIST (총장 이용훈) 바이오메디컬 공학과 강현욱 교수팀이 줄기세포나 암세포 스페로이드를 정밀하게 프린팅 하는 ‘3D 바이오 도트(dot) 프린팅’ 기술을 개발했다. 이 기술은 ‘세포를 구형으로 뭉쳐 자라나게 하는 기술(배양)’과 세포가 포함된 바이오잉크를 3차원으로 인쇄하듯 찍는 3D 바이오 프린팅 기술을 합친 것이다.
이 기술은 세포 스페로이드간 간격을 수 마이크로미터(㎛,10-6m) 수준까지 가깝게 만들 정도로 정밀도가 높다. 이 때문에 스페로이드간 간격을 실제 인간 세포들의 ‘언택트 교신’(paracrine interaction)을 정확히 모사 할 수 있다. 뿐만 아니라 세포의 종류에 관계없이 3D 바이오 프린팅의 장점인 삼차원 적층이나 컴퓨터를 이용한 정밀 바이오 가공 기술(CAD/CAM)을 그대로 쓸 수 있다는 장점이 있다. 인체 장기와 더 닮은 조직 모형 개발이 가속화 될 것으로 전망되는 이유다.
연구팀이 개발한 3D 바이오 도트(dot) 프린팅은 배양하고자 하는 세포가 포함된 바이오 잉크를 혼합 하이드로젤 치과 등에서 치아 본을 뜨는 데 쓰는 알지네이트 등이 혼합된 하이드로겔 안에 구 형태로 하나씩 찍어내는 방식이다. 이 때 바이오 잉크 주위 혼합 하이드로겔은 세포를 구형으로 뭉치는 ‘틀’ 역할을 한다. 잉크 속 가교제가 접촉면을 구형으로 굳히기 때문이다. 또 바이오 잉크 안에는 세포가 배양되면 녹아 없어지는 성분(희생재료)도 함께 들어있어, 구 형태 틀 안에서 세포가 뭉쳐지면서 자라게 된다.
제1저자인 전승규 연구원은 “기존 스페로이드 3D 프린팅 기법과 달리 별도의 스페로이드 배양 과정이 필요하지 않고, 원하는 위치에 바로 스페로이드를 만들 수 있다”고 설명했다.
실제로 연구팀은 이 기술을 이용해 암세포나 췌장에서 인슐린을 분비하는 구형의 조직인 췌도(랑게르한스 섬)의 베타세포, 간세포 등을 스페로이드 형태로 제작하는데 성공 했다. 특히 간세포는 기존 스페로이드 배양법으로 배양된 세포 보다 성능과 수명이 우수했다.
또 연구팀은 다양한 세포 스페로이드 간의 상호작용 살피는 실험도 함께 진행했다. 개발된 바이오 도트 프린팅 기법으로 암이 섬유아세포로 침투하는 모형이나 혈관상피세포와 간세포 스페로이드간의 상호작용을 볼 수 있는 모형을 만들었다.
강현욱 교수는 “개발된 바이오 도트 프린팅 공정은 간세포, 췌도의 베타세포, 암세포 등 다양한 종류의 세포에 쓸 수 있어, 현재 진행 하고 있는 암 침습모델, 간 질환 치료 패치, 줄기세포 스페로이드 기반 이식용 이종장기 개발에 도움이 될 것”이라고 기대했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 교육부의 지원을 받아 진행됐다. 관련 내용은 재료 분야의 국제학술지인 어드밴스드 펑셔널 매터리얼즈 (Advanced functional materials) 9월 22일자로 온라인 공개됐다. EP
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