국내 연구진이 줄기세포의 생존력과 치료 효능을 획기적으로 높일 수 있는 새로운 3차원 배양 기술을 선보였다.
한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 전상용 교수 연구팀이 인간 지방유래 줄기세포(hADSCs)를 실제 체내 환경과 유사하게 배양할 수 있는 '3차원 플랫폼'을 구현했다고 29일 밝혔다.
기존 2D 배양 한계 극복...'폴리-지'로 구현한 3차원 환경
인간 지방유래 줄기세포는 채취가 용이하고 면역 거부 반응이 적어 차세대 세포 치료제로 각광받아 왔다. 하지만 기존의 평면적인 2차원(2D) 배양 방식은 시간이 흐를수록 세포가 노화되고 본래의 기능을 잃는 고질적인 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 세포를 덩어리 형태로 키우는 3차원 배양법이 시도되어 왔으나, 이 역시 체내 생존율과 기능 유지 측면에서 한계가 뚜렷했다.
전상용 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 생체 친화적 고분자인 실록산을 그물처럼 단단히 연결한 합성 고분자 물질 '폴리-지(poly-Z)'를 개발했다. 연구팀은 이 폴리-지를 세포가 자라는 '인공 바닥'(배양 기판)에 배열하여 줄기세포가 입체적으로 성장할 수 있는 최적의 환경을 조성했다.
생존력·분화 능력 향상... 급성 질환 동물 모델서 효능 입증
연구 결과, 폴리-지 기반의 3차원 플랫폼에서 배양된 줄기세포는 기존 방식보다 뛰어난 성능을 보였다. 필요한 조직으로 변하는 분화 능력과 면역 조절 능력이 강화되었을 뿐만 아니라, 체내 투여 시 살아남는 시간도 크게 늘어난 것으로 확인됐다.
실제 치료 효과도 입증됐다. 연구팀이 급성 대장염 및 급성 간 손상을 유도한 동물 모델에 이 줄기세포를 투여한 결과, 기존 배양 방식 대비 월등히 우수한 치료 효과가 나타났다. 이는 동일한 양의 세포를 쓰더라도 더 오래 살아남아 활발하게 작용함으로써 치료 효율을 극대화할 수 있음을 시사한다.
난치성 질환 치료의 새로운 지평이번 연구를 주도한 전상용 교수는 "이번 성과는 정밀하게 설계된 합성 고분자 기반의 3차원 환경을 통해 줄기세포의 기능과 치료 효능을 동시에 끌어올릴 수 있음을 증명한 것"이라며 연구의 의의를 밝혔다.
이어 전 교수는 "향후 염증성 질환을 포함해 다양한 난치성 질환을 겨냥한 차세대 줄기세포 치료제 개발에 이번 기술이 폭넓게 활용될 것으로 기대한다"고 덧붙였다.