서울대, 오가노이드 안정성 높일 '탈세포 스캐폴드' 원천 기술 확보

by김진호 기자
2023.02.21 10:17:29

(제공=강스템바이오텍)

[이데일리 김진호 기자]강경선 서울대 교수 연구진은 나노 산화 그래핀을 이용한 스캐폴드 가교 기술을 개발해 인공장기 이식 후 염증 발생 문제를 해결하는 데 성공한 연구 결과를 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’를 통해 발표했다고 21일 밝혔다.

이번 연구를 주도한 강 교수는 지난 2010년 강스템바이오텍(217730)을 창업한 줄기세포 분야 세계적 연구자다. 그는 최근 장기 부족 현상에 주목해 정교하고 미세한 인체 장기 구조를 구현하려는 시도를 이어왔으며, 장기에서 세포를 모두 제거한 탈세포 스캐폴드에 사람의 세포를 주입하는 재세포화 기술에 주목했다. 스캐폴드란 3차원(3D) 세포배양 구조체를 말한다.

탈세포 스캐폴드 기술은 장기의 미세 구조와 생화학적 특성을 보존할 수 있는 장점이 있다고 알려졌다. 하지만 기존 기술로 만든 탈세포 스캐폴드를 생체 내로 이식할 경우, 1~2주 내로 소실돼 염증을 일으키는 등의 문제가 발생하는 한계가 존재했다. 연구진은 이를 해결하기 위해 나노 산화 그래핀을 탈세포 스캐폴드에 접목했다. 그래핀은 2차원(2D) 탄소원자 평면구조로 전기·화학적 특성이 우수해 반도체 분야 ‘꿈의 신소재’로 불리는 물질이다.



연구진은 산소와 반응시킨 산화 그래핀을 펩타이드 결합을 통해 탈세포 스캐폴드에 가교결합시켰다. 그 결과 탈세포 스캐폴드의 기계화학적 물성을 강화됐으며, 나노 산화 그래핀이 생체 내 효소의 활성을 저해하고 항염 효과를 발휘해 해당 물질이 60일 이상 분해되지 않고 유지되는 것을 확인했다.

연구진은 이렇게 만든 탈세포 스캐폴드를 적용한 인공 간을 급성 간부전이나 만성 간부전을 발생시킨 쥐에게 이식했고, 이후 손상된 간이 효과적으로 재생되고 그 기능까지 회복된 것을 확인했다. 정교하고 미세한 인체장기를 구현하기 위한 탈세포 스캐폴드 가교 기술 확보한 것이다. 이를 줄기세포나 오가노이드 기술과 접목하면, 안정성 높은 이식재 및 인공장기 등의 개발을 시도해 할 수도 있을 것으로 전망되고 있다.

한편 이번 연구는 범부처재생의료기술개발사업단이 추진하는 재생의료 원천기술 개발 사업 및 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 세종과학펠로우십 등의 지원으로 진행됐다.