줄기세포 시트를 수확하는데 소요되는 시간을 획기적으로 단축한 연구성과가 나왔다. 줄기세포 시트를 환자에게 직접 적용할 가능성을 열었다는 평가다.
포스텍(총장 김무환)은 김동성 기계공학과 교수와 최이현 연구원이 포항세명기독병원 연구팀과 공동으로 온도에 따라 물의 젖음 특성이 달라지는 폴리나이팜 나노구조를 이용해 인간 골수 유래 중간엽줄기세포로 구성된 세포 시트의 총 수확 기간을 이틀로 단축시키는데 성공했다고 6일 밝혔다. 현재까지 개발된 기술로 줄기세포를 시트화하는데 평균 일주일이 걸리는 것을 고려하면 가장 짧은 수확 시간이다.
연구팀은 온도에 따라 물과 결합하거나 물을 밀어내는 성질이 변하는 고분자인 '폴리나이팜'에 주목했다. 기존 연구에서는 폴리나이팜을 세포 배양 용기에 코팅 방식으로 도입, 세포 시트를 수확해 왔다. 시트로 수확 가능한 세포의 종류가 한정적이어서 활용 범위가 제한됐었다.
연구팀은 지난해 처음으로 폴리나이팜을 기존 코팅 방식이 아닌 3차원 형상으로 구현함으로써, 온도 변화에 따라 세포배양면의 표면 거칠기를 자유롭게 조절하는 기술을 개발, 다양한 종류의 세포들을 안정적으로 시트화시킨 바 있다.
이번 연구는 세포 시트의 직접적인 활용 가능성을 높이고자 조직 재생에 효과적인 줄기세포를 짧은 시간 안에 시트화하는 데 집중했고, 3차원 형상의 폴리나이팜 표면상에 400나노미터(㎚) 크기의 나노포어(나노기공)가 배열된 등방성 패턴을 입혔다. 그 결과, 폴리나이팜 나노구조에서 인간 골수 유래 중간엽줄기세포의 형성과 성숙이 빨라졌을 뿐만 아니라, 임계온도(LCST)보다 낮은 상온에서 폴리나이팜 나노구조 표면 거칠기가 빠르게 변화돼 세포 시트의 탈착을 효과적으로 유도할 수 있었다. 이로써 인간 골수유래 중간엽줄기세포 시트의 빠른 수확이 가능했다.
김동성 교수는 “세계 최초로 폴리나이팜 3차원 구조 표면에 나노구조를 도입해 성숙한 줄기세포 시트를 제작함으로써 수확 시간을 현저히 단축시켰다”며 “앞으로 줄기세포 시트를 환자에게 직접 적용할 가능성을 열었다”고 설명했다.
과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구), 바이오 의료기술개발사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 생체 재료 분야 국제 학술지 '바이오머티리얼스 사이언스' 최신호 표지논문으로 게재됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
