생체모사 기법으로 제작된 표면을 통해 세포간 뭉침현상 극대화

단일 줄기세포 보다 뛰어난 치료 효능

전기전자공학부 이태윤 교수팀과 생명공학과 조승우 교수팀이 고성능 치료용 3D 줄기세포 스페로이드(Stem cell spheroids)를 대량생산 할 수 있는 새로운 배양 플랫폼을 개발했다. 이 기술은 줄기세포를 이용한 혈관 질환 치료에 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 물방울이 퍼지지 않고 구 형태로 표면에 붙어있을 수 있는 초소수성 (superhydrophobic) 생체모사 표면을 개발했으며, 이를 이용해 고성능의 치료용 인간 지방유래 줄기세포 스페로이드를 대량으로 배양할 수 있는 플랫폼을 개발했다.

3D 줄기세포 스페로이드는 1,000개 이상의 단일 세포들이 모여 3차원의 구 형태를 이루는 줄기세포 집합체를 지칭하며 단일 줄기세포 보다 뛰어난 치료 효능을 가지기 때문에 최근 이를 줄기세포 치료에 적용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

양질의 3D 줄기세포 스페로이드를 얻기 위해서는 배양 과정에서 표면과의 접촉을 최소화 하여 세포간 뭉침현상을 극대화 시키는 것이 매우 중요하지만, 기존의 배양 방법은 접촉 면적을 줄이는 것이 쉽지 않았다.

연구팀은 자연계에 존재하는 연꽃잎이나 장미꽃잎 등에서 관찰할 수 있는 초소수성 표면을 이용하여 이러한 문제를 해결하였다. 초소수성 표면은 물방울이 표면에 젖지 않고 구형 그대로를 유지할 수 있기 때문에 기판과의 접촉을 최소화 할 수 있는 특징을 가지고 있다.

독자적으로 개발한 물방울의 실시간 접착 특성 제어 기술이 적용된 초소수성 배양 플랫폼을 통해 세포배양액과 표면 접촉 면적을 크게 줄인 상태로 줄기세포 스페로이드를 배양할 수 있었다. 이러한 플랫폼을 이용해 형성된 지방유래 줄기세포 스페로이드는 기존 방법 대비 2배 이상의 혈관재생 효능을 보여주었다.

‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’지 표지 논문 선정

연구팀은 “특별한 추가 공정 없이 고성능 치료용 줄기세포 스페로이드를 대량으로 배양할 수 있는 새로운 방법을 제시한 것”이라며 “추후 다른 종류의 세포에도 적용 가능하여 세포 치료제 이외에도 다양한 바이오 산업에 응용 할 수 있을 것으로 기대한다.”고 말했다.

이번 연구는 과학적 성과를 인정받아 재료 분야 국제 최상위 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 온라인판으로 게재되었고, 10월호 표지 논문으로 소개될 예정이다.