포스텍 연구팀이 인공 폐 모델을 3D프린팅으로 만드는 데 성공했다.
포스텍은 신소재공학과 정성준, 생명과학과 유주연 교수, 통합과정 강다윤씨 연구팀이 잉크젯 바이오 프린팅을 이용해 다종의 인간 폐포 세포주를 포함하고 있는 3차원 폐 모델을 제작하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.
이번 연구는 국제 학술지 어드밴스드 사이언스에 최근 게재됐다.
사람의 폐는 생명 활동에 필요한 산소를 받아들이고 부산물로 발생한 이산화탄소를 몸 밖으로 내보내기 위해 끊임없이 호흡한다. 몸속에 들어온 산소는 기도를 거쳐 폐포에 도착하고, 폐포의 모세혈관을 통해 혈액이 싣고 온 이산화탄소와 교체된다.
폐포는 얇은 상피 세포층으로 이루어져 있고 주변의 얇은 모세혈관으로 둘러싸여 속이 빈 포도송이 모양을 하고 있다. 폐포막의 경우 3층 구조로 매우 얇은 두께여서 그동안 복잡한 구조를 가진 폐포를 정확하게 모사하는 데는 한계가 있었다.
연구팀은 고정밀 잉크젯 프린팅을 이용해 약 10마이크로미터(μm)의 얇은 두께를 갖는 3층 폐포 장벽 모델을 재현해냈다.
이렇게 제작된 모델은 2차원 세포 배양 모델 뿐 아니라 폐포 세포와 하이드로젤을 섞어서 배양한 3차원 비구조화 모델과 비교했을 때도 높은 모사도를 보였다.
또 제작된 폐포 장벽 모델이 바이러스 감염도나 항바이러스 반응 측면에서 실제 조직 수준의 생리학적 반응을 유사하게 재현한 것임을 밝혀냈다.
이 모델을 인플루엔자 바이러스 감염 모델로 사용했을 때, 바이러스의 자가 증식과 항바이러스 반응이 나타나는 것으로 관찰됐다.
연구에서 사용된 잉크젯 바이오 프린팅은 환자 맞춤형 조직 제작과 표준화가 가능하고, 대량 생산도 가능해 기존의 테스트 모델을 대체할 수 있을 것으로 화제를 모으고 있다.
포스텍 정성준 교수는 “이번에 제작된 인공 조직은 환자 맞춤형 질병 모델 제작뿐 아니라 대량생산과 품질 관리가 가능해 신종 코로나 바이러스 감염증을 비롯한 전염성 호흡기 바이러스에 대응할 수 있는 치료 약물 및 백신 유효성 평가용 초기 플랫폼으로 활용할 수 있다”고 밝혔다.
포항=안창한 기자 changhan@kmib.co.kr
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