3차원 암줄기세포 스페로이드 형성 모식도
[대전=일요신문] 육군영 기자 = KAIST 생명과학과 전상용, 이대엽 교수와 생명화학공학과 임성갑 교수 공동 연구팀이 암 줄기세포 스페로이드를 손쉽게 제작 가능한 세포배양 플랫폼을 개발했다.
28일 KAIST에 따르면 연구팀은 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법’을 이용한 고분자 박막을 형성해 암 줄기세포를 제작하는 데 성공, 이번 연구를 통해 암 줄기세포 기초 연구 및 약물 개발 플랫폼의 원천 기술을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
최민석, 최윤정 박사, 유승정 박사과정이 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 미국 암학회(AACR) 대표 국제학술지인 ‘암 연구(Cancer Research)’ 10월 24일자 온라인 판에 논문명 ‘Polymer thin film-induced tumor spheroids acquire cancer stem cell-like properties’로 게재됐다.
암 줄기세포는 항암제에 대한 내재적 저항성을 가져 암의 전이와 재발에 깊이 관여하고 있으나 종양 안에 극히 일부 존재하기 때문에 지금까지는 다양한 암 줄기세포의 대량 확보가 어려워 암 연구 및 약물 개발에 제약이 있었다.
연구팀은 개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD : initiated chemical vapor deposition)을 이용, 세포배양 기판 위에 특정 고분자(pV4D4)박막을 형성해 다양한 암세포를 배양했다.
그 결과 암세포들이 고분자박막 표면으로부터 자극을 받아 서로 뭉치면서 3차원 스페로이드 형태를 만들었고 이와 동시에 항암제에 대한 저항성을 가진 종양 암 줄기세포로 변화하는 것을 확인했다.
연구팀은 이러한 표면자극 유도 암 줄기세포(Surface stimuli-induced cancer stem cell-like cell)를 고효율로 손쉽게 대량 배양하는 데 성공했다.
형성된 암줄기세포를 이용해 약물 저항성을 확인하는 과정
또 연구팀은 이번 연구에서 특정 고분자 박막에서 배양된 표면 자극 유도 암 줄기세포 스페로이드가 약 24시간 안에 형성되며 분석결과 암 줄기세포 관련 유전자의 양이 배양시간에 따라 증가함을 발견했다.
개발한 플랫폼을 통해 형성된 암 줄기세포 스페로이드는 실제 항암제를 처리했을 때 뛰어난 약물저항성을 지니고 있다는 것과 종양 동물모델에서 비교그룹에서는 보이지 않았던 다른 장기로 암이 전이되는 것을 확인했다.
또 전체염기서열분석(Whole-genome sequencing)을 통해 표면 자극 유도 암 줄기세포와 실제 암 환자 암 줄기세포와의 유사성을 확인하기도 했다.
전상용 교수는 “이미 시판되고 있는 다양한 종류의 암 세포주들 뿐만 아니라 환자에서 유래한 생체 내 환경과 유사한 3차원 스페로이드 형태로 양질의 암 줄기세포를 고효율로 손쉽게 대량 배양할 수 있는 원천 기술을 개발했다”며 “향후 암 줄기세포 기초 연구 및 약물 개발의 패러다임을 바꿀 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
그러면서 “나아가 암 줄기세포 제작용 플랫폼 소재에 대한 원천 기술 확보를 통해 거대한 암 관련 의료시장에서의 경제적인 부가가치 창출도 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 삼성전자 미래기술육성재단의 지원을 받아 수행됐으며, 재단에서는 이 연구의 중요성을 높이 평가해 올 9월부터 후속 과제 사업을 통해 3년 연장 지원을 결정했다.
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