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'줄기세포를 치료용 세포로'…분화효율 높이는 나노막 개발

송고시간2015-11-13 12:00

서울대 김병수·차국헌 교수 "심근세포 분화효율 2∼8배 향상"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 줄기세포를 질병 치료용 세포로 배양할 때 원하는 특정 세포로 분화하는 효율을 크게 높일 수 있는 다공성 나노 분리막(membrane)을 개발했다.

서울대 화학생물공학부 김병수·차국헌 교수 연구팀은 13일 줄기세포를 얇고 공기구멍이 많은 나노분리막을 사이에 두고 원하는 치료용 세포와 함께 배양하는 방법으로 배양 효율을 기존 방식보다 2∼8배 높이는 데 성공했다고 밝혔다.

한국연구재단 리더연구자지원사업 등으로 수행된 이 연구 결과는 미국화학회(ACS)의 나노분야 국제학술지 'ACS 나노'(ACS Nano, 9월 12일자) 온라인판에 게재됐다.

'줄기세포를 치료용 세포로'…분화효율 높이는 나노막 개발 - 2

줄기세포는 여러 가지 세포로 분화할 수 있어 다양한 질병 치료법으로 주목을 받고 있다. 하지만 줄기세포 치료제를 인체에 직접 주입하면 치료용 세포로 분화하는 효율이 낮고 암세포로 변하거나 다른 부위로 이동해 원치 않은 세포가 될 우려가 있다.

이를 해결하기 위해 줄기세포를 치료용 세포로 분화시켜 주입하는 방법이 연구되고 있다. 그 방법의 하나가 줄기세포와 원하는 특정세포 사이에 분리막을 둬 줄기세포를 함께 배양하는 공배양이다.

공배양하면 줄기세포가 특정 세포로 분화하는 데 필요한 단백질이나 신호물질을 따로 넣어주지 않아도 함께 자라는 특정 세포와 상호작용을 하며 얻을 수 있기 때문에 효율적이고 경제적이다.

그러나 공배양할 때 줄기세포와 특정 세포를 분리하는 기존 분리만은 기공이 차지하는 비율(공극률)이 2% 정도로 낮고 10㎛ 정도로 두꺼워 세포 간 상호작용이 활발하지 못한 문제가 있다.

연구진은 이 연구에서 셀룰로스를 변형시킨 생체친화적 고분자인 셀룰로스 아세테이트를 이용해 공극률이 52%로 기존 분리막보다 25배 높고, 두께도 380나노미터(㎚)로 20분의 1 정도인 나노분리막을 만들었다.

이 분리막을 이용해 줄기세포와 심근세포를 공배양한 결과 기존 분리막을 사용할 때보다 분화효율이 2∼8배 높아진 것으로 확인됐다.

연구진은 기존 공배양에서는 배양후 원하는 세포를 분리해내는 것도 어려운 과제였으나 나노분리막 공배양에서는 온도를 낮추면 세포를 아무 손상 없이 시트 형태로 분리해낼 수 있다고 설명했다.

김병수 교수는 "이 연구는 다양한 종의 세포를 줄기세포와 공배양해 다양한 3D 형태의 다층 분화 세포시트를 얻을 수 있는 플랫폼 기술을 개발한 것"이라며 "앞으로 줄기세포에서 연골세포를 얻고 분화효율을 더 높이는 연구를 계속할 것"이라고 말했다.

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scitech@yna.co.kr

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