- 정성준 교수 “제작된 인공 조직…환자 맞춤형 질병 모델 제작뿐 아니라 대량생산과 품질 관리도 가능”
[포항=일요신문] 포스텍(포항공과대, 총장 김무환) 연구팀이 인공 폐 모델을 3D프린팅으로 만드는 데 성공했다.
포스텍은 이 대학 신소재공학과 정성준 교수, 생명과학과 유주연 교수, 통합과정 강다윤씨 연구팀이 잉크젯 바이오 프린팅을 이용해 다종의 인간 폐포 세포주를 포함하고 있는 3차원 폐 모델을 제작하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.
특히 연구에서 사용된 잉크젯 바이오 프린팅은 환자 맞춤형 조직 제작과 표준화가 가능하고, 대량 생산도 가능해 기존의 테스트 모델을 대체할 수 있다고도 알려 눈길을 끈다.
이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’(Advanced Science)에 최근 게재됐다.
포스텍 신소재공학과 정성준 교수
여기서 폐포는 얇은 상피 세포층으로 이루어져 있고 주변의 얇은 모세혈관으로 둘러싸여 속이 빈 포도송이 모양을 하고 있다. 산소와 이산화탄소가 이동하는 폐포막은 ‘상피층–기저막–내피 모세혈관층’으로 된 3층 구조로 쉽게 기체의 이동이 쉽도록 매우 얇은 두께로 돼 있는데, 그동안 이렇게 얇고 복잡한 구조를 가진 폐포를 정확하게 모사하는 데는 한계가 있었던 것.
대학 측은 연구팀은 최초로 드롭-온-디맨드(drop on demand) 방식의 고정밀 잉크젯 프린팅을 이용해 폐포 세포를 고해상도로 적층해 약 10마이크로미터(μm)의 얇은 두께를 갖는 3층 폐포 장벽 모델을 재현해냈고, 이렇게 제작된 모델은 2차원 세포 배양 모델뿐 아니라 폐포 세포와 하이드로젤을 섞어서 배양한 3차원 비 구조화 모델과 비교했을 때도 높은 모사도를 보였다고 설명했다.
한편 연구팀은 제작된 폐포 장벽 모델이 바이러스 감염도나 항바이러스 반응 측면에서 실제 조직 수준의 생리학적 반응을 유사하게 재현한 것도 밝혀냈다. 이 모델을 인플루엔자 바이러스 감염 모델로 사용했을 때, 바이러스의 자가 증식과 항바이러스 반응이 나타나는 것으로 관찰됐다.
이 대학 정성준 교수는 “바이오 프린팅을 이용해 세포를 프린팅하고, 조직을 제작하고 있지만, 약 10 μm 두께의 3층 구조를 가진 폐포의 장벽을 모사한 것은 세계 최초”라며, “인공 폐포를 바이러스에 감염시켜 생리학적 항바이러스 반응을 관찰한 사례 역시 처음”이라고 강조했다.
정 교수는 이어 “이번에 제작된 인공 조직은 환자 맞춤형 질병 모델 제작뿐 아니라 대량생산과 품질 관리가 가능해 신종 코로나 바이러스 감염증을 비롯한 전염성 호흡기 바이러스에 대응할 수 있는 치료 약물 및 백신 유효성 평가용 초기 플랫폼으로 활용할 수 있다”고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 선도연구센터지원사업, 기초연구사업의 지원으로 수행됐다.
최창현 대구/경북 기자 ilyo07@ilyo.co.kr