포스텍 융털까지 모사하는 인공 장 모델 개발
모델을 동시다발적으로 구현하는 혁신적 배양 시스템 제안
2021-09-16 조석현기자
포스텍에 따르면 김동성<사진> 포스텍 기계공학과 교수와 정현범 석사과정, 윤재승 통합과정 연구팀은 김현중 텍사스주립대학교 교수 연구팀과 공동연구를 통해 인간 장 상피 세포의 3차원 융털구조 형성을 동시에 재현할 수 있는 다중 배양 시스템을 개발했다.
이번 연구성과는 미세유체역학 및 마이크로타스 분야의 국제학술지인 ‘랩온어칩’에 표지 논문으로 게재됐다.
현재까지 장 상피 세포의 형태 발생을 유도해 실제 장과 유사한 3차원 융털 구조와 기능을 갖는 배양 플랫폼이 개발된 바 있지만, 대부분 매우 복잡한 구성을 가져 체외 모델을 대량으로 구현하기 힘들다. 또 장치 사용도 어렵다는 한계가 있었다.
연구팀은 많은 표본에서 장 상피 세포의 형태 발생을 동시다발적으로 유도하는 것에 초점을 두고 실제 장의 구조 및 기능과 유사한 체외 장 모델 개발에 주력했다.
연구팀이 개발한 BASIN은 24개의 상용 세포배양 인서트와 실험실에서 흔히 볼 수 있는 오비탈 셰이커, 대류 형성을 가능하게 하는 개방형 기저측 챔버 세 가지 구성으로만 이뤄진 아주 간단한 시스템 이지만 인서트 하단부의 효율적인 대류 유동 구현을 통해 장 상피 세포의 몰포겐*2 억제제를 제거해 24개의 상용 세포배양 인서트에서 동시다발적으로 장 형태 형성을 유도할 수 있도록 했다.
그 결과 BASIN에서 배양된 Caco-2*3 인간 장 상피 세포들은 융털과 유사한 3차원 구조를 이루며 자랐고 실제 장의 융털과 유사한 세포 특성 분포를 나타내는 것을 확인했다.
또 BASIN을 사용해 외부 화학 물질이 장 상피에 미치는 영향을 조사하고, 장 누수 증후군 등 장 질환 연구 모델 개발 등 실용적 적용 가능성을 검증했다.