박태은 교수팀...비만 관련 질병 규명과 치료제 개발 기여
UNIST(총장 이용훈)는 박태은 바이오메디컬공학과 교수팀이 인체 백색지방조직의 생리·병리학적 특징을 모사한 생체모사칩(Microphysiological System)을 개발했다고 6일 밝혔다.
백색지방조직은 체내 에너지 저장과 항상성을 유지하는 역할을 하며, 지방산이나 호르몬 등 다양한 물질을 분비하는 내분비 기관이다. 백색지방조직에 지방 과다축적으로 나타나는 비만은 전 세계 사망률 1위 질환이다. 당뇨병이나 심혈관계 질환 같은 합병증을 유발할 수 있고 일부는 암 발생 및 악화에도 연관이 있다.
이에 세계적으로 지방조직의 생리·병리학적 특징을 모사할 수 있는 모델을 개발하고 있다. 하지만 기존 배양법은 단일구 형태의 지방 덩이를 함유한 지방세포로 분화와 분화된 세포의 기능성 유지가 어려웠고, 지방조직의 미세환경을 모방해 생리·병리학적 특징을 재현하는 데도 한계가 있었다.
박 교수팀은 비만 지방조직의 생리학·병리학적 특징을 모사한 지방조직 생체모사칩을 개발해 이 같은 문제를 해결했다.
개발 생체모사칩은 지방조직에서 분리한 세포외 기질(ECM) 기반 하이드로젤 구조체와 구조체 내에 지방세포를 3차원으로 배양한 상부 미세채널, 지방 내피세포가 공동배양된 하부 미세채널로 구성됐다. 세포외 기질은 조직에서 여러 세포 사이에 공간을 채우는 3차원 구조로 세포에서 분비·축적된 분자다. 특히 지방조직의 세포외 기질은 비만화 과정에서 조성과 특성이 역동적으로 변해 지방세포의 거동을 직·간접적으로 조절한다.
박 교수팀은 정상 또는 비만 지방조직을 탈세포화하는 기술을 이용해 세포외 기질로 이뤄진 하이드로젤을 만들었다. 이 하이드로젤은 조직 특유의 생리·병리학적 특징을 지녀 정상 및 비만 지방조직만의 특수한 미세환경을 정확히 모사할 수 있다. 또 배양된 1차 지방세포의 기능을 장기간 유지하는 데 도움을 준다.
이어 비만과 정상 지방조직 생체칩을 각각 제작해 비만 지방 조직내 혈관 내피세포에서 관찰되는 기능 장애를 재현했다. 비만에 의해 증가한 지방 내 염증 반응은 혈관내피 세포를 활성화시키며 지방내 면역세포의 수를 증가시킨다. 이러한 병리학적 특징을 비만 지방조직 생체칩에서 약 2배 높은 면역세포 부착을 통해 관찰했다.
명확히 밝혀지지 않은 비만과 암의 연관성 연구도 진행했다. 지방조직 생체칩을 이용해 비만 조건에서 암세포의 이동성과 조직에 부착되는 양이 2배가량 증가하는 것을 확인했다.
박 교수팀 일원인 윤희정 연구원(논문 제1저자)은 “생체모사칩은 비만 조직으로 인한 혈관내피세포의 활성화, 염증 및 기능 장애뿐 아니라 다른 세포들과의 상호작용을 관찰할 수 있다”며 “지방 관련 다양한 질병 기전을 규명하거나 비만 치료제 개발에 활용할 수 있을 것”이라 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
