3D 바이오 프린팅으로 공모양 세포 만든다

[파이낸셜뉴스] 공 모양의 세포 덩어리 '세포 스페로이드'를 원하는 위치에 바로 찍어 낼 수 있는 정밀 프린팅 기법이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 연구진은 세포 스페로이드가 2차원으로 배양된 세포보다 더 인체 조직에 가까워 암 전이 과정이나 약물 효능을 실험하는데 쓰일 수 있다고 설명했다.

울산과학기술원(UNIST)은 바이오메디컬 공학과 강현욱 교수팀이 세포 스페로이드를 정밀하게 프린팅하는 '3D 바이오 도트(dot) 프린팅' 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

강현욱 교수는 "이 기술은 간세포, 췌도의 베타세포, 암세포 등 다양한 종류의 세포를 만들어 현재 진행하고 있는 암 침습모델, 간 질환 치료 패치, 줄기세포 스페로이드 기반 이식용 이종장기 개발에 도움이 될 것"이라고 말했다.

3D 바이오 도트 프린팅은 세포를 구슬모양으로 뭉쳐 자라나게 하는 기술과 세포가 포함된 바이오잉크를 3차원으로 인쇄하듯 찍는 3D 바이오 프린팅 기술을 합친 것이다.

연구진은 이 기술을 이용해 암세포나 췌장에서 인슐린을 분비하는 구슬모양의 조직인 췌도의 베타세포, 간세포 등을 스페로이드 형태로 만드는데 성공했다. 특히 간세포는 기존 스페로이드 배양법으로 배양된 세포보다 성능과 수명이 우수했다.

또 연구진은 다양한 세포 스페로이드 간의 상호작용 살피는 실험도 함께 했다.

개발된 바이오 도트 프린팅 기법으로 암이 섬유아세포로 침투하는 모형이나 혈관상피세포와 간세포 스페로이드간의 상호작용을 볼 수 있는 모형을 만들었다.

제1저자인 전승규 연구원은 "이 기술을 이용하면 기존 기법과 달리 별도의 스페로이드 배양 과정이 필요하지 않고, 원하는 위치에 바로 스페로이드를 만들 수 있다"고 설명했다.

이 기술은 세포 스페로이드간 간격을 수 마이크로미터(㎛, 1000분의 1㎜) 수준까지 가깝게 만들 정도로 정밀도가 높다. 이 때문에 스페로이드간 간격을 실제 인간 세포들의 '언택트 교신'을 똑같이 만들어낼 수 있다. 뿐만 아니라 어떤 세포든 3D 바이오 프린팅의 장점인 삼차원 적층이나 컴퓨터를 이용한 정밀 바이오 가공 기술(CAD/CAM)을 그대로 쓸 수 있다. 인체 장기와 더 닮은 조직 모형 개발이 가속화 될 것으로 전망되는 이유다.

연구진이 개발한 3D 바이오 도트 프린팅은 배양하고자 하는 세포가 포함된 바이오 잉크를 혼합 하이드로겔 안에 구슬 형태로 하나씩 찍어내는 방식이다. 이 때 바이오 잉크 주위 혼합 하이드로겔은 세포를 구슬 모양으로 뭉치는 '틀' 역할을 한다.

잉크 속 가교제가 접촉면을 구슬 모양으로 굳히기 때문이다. 또 바이오 잉크 안에는 세포가 배양되면 녹아 없어지는 성분도 함께 들어있어 구슬 형태 틀 안에서 세포가 뭉쳐지면서 자라게 된다.

이번 연구결과는 재료 분야 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티어리얼즈' 9월 22일자로 온라인에 공개됐다.

[e-mail] 김만기 기자