퍼온곳 : 전자신문 etnews(17. 2.13)

차원용 소장/교수/MBA/공학박사/미래학자

아스팩기술경영연구소(주) 대표, 국과과학기술심의회 ICT융합전문위원회 전문위원, 미래창조과학부 성장동력발굴기획위원회 기획위원, 국제미래학회 과학기술위원장, (사)창조경제연구회 이사, 연세대학원/KAIST IP-CEO 미래융합기술 겸임교수

세포표면공학 통해 동조화 하모니로 고동치는 3D 심장조직 만들어

중요한 심장을(Matters of the heart) 다루는 것은 그리 간단치 않고 복잡하다. 그러나 캐나다 토론토 소재의 요크대(York U) 화학교수인 무하매드 유새프(Muhammad Yousaf) 교수와 그의 수제자인 3명의 박사과정 학생들이 세계에서 최초로, 서로 다른 유형의 3개의 심장세포들(cardiac cells)을 붙여, 우리가 사랑할 때 심장이 뛰듯이, 동조화된 하모니(synchronized harmony)로 고동치는 3D 심장조직을 만들어, 네이처지의 과학리포트에 “비계 없이 생물직교 방식과 세포표면공학으로 3차원 심장조직의 조립(Scaffold Free Bio-orthogonal Assembly of 3-Dimensional Cardiac Tissue via Cell Surface Engineering”이라는 논문을 발표했다(Rogozhnikov et al., Scientific Reports, 23 Dec 2016).

3-D-Tissue

▲ 생물직교 방식과 세포표면공학으로 3개의 세포들을 붙여, 하나의 하모니로 파닥거리며 고동치는 3D 심장조직의 3차원 형광 이미징. Credit: York University

이로써 심장건강과 심상질환을 보다 잘 이해하고, 심장질환을 보다 잘 치료할 수 있는 방법을 찾을 것으로 기대하고 있는데, 연구자들은 마치 찍찍이인 벨크로(Velcro)처럼, 서로 다른 유형의 3개의 심장세포들을 생물직교 방식과 세포표면공학으로 서로 붙여, 3개의 세포들이 하나로 하모니를 이루어 고동치는(beats) 심장조직을 만든 것이다. 그것도 세포들을 붙잡아주고 지지해주며 성장하게 지원하는 지지대 없이(Scaffold Free) 말이다.

지금까지 비계(飛階, 지지대) 없이, 글라스나 테스트 튜브 등 실험실에서 세포를 배양하고 성장시켜 연구하는 ‘인 비트로(in vitro)’ 방식으로 만든 2D 혹은 3D 심장조직은 고동을 치지 않아 한계가 있었다. 2016년에 캐나다 토론토대(University of Toronto)의 연구원들도 고동치는 3D 심장조직을 만들었으나 그것은 비계에 의존한 것이었다(Zhang et al., Nature Materials, 07 Mar 2016).

유새프 교수는 “이번 혁신(돌파, breakthrough)은 이식할 수 있는 심장조직으로 성장시킬 수 있고, 3D 심장조직을 이용해 조기에 약 테스팅(Drug testing)을 할 수 있어, 유해하거나 독소적인 약물들을 제거시킬 수 있습니다”라고 말했다. 이어 “생물직교 방식과 세포표면공학의 방법을 비아글루(ViaGlue)라고 부르는데, 연구자들이 이를 툴로 활용하면, 그들의 랩에서 다양한 약을 개발할 수 있고 이식할 수 있는 심장조직을 연구할 수 있다”고 강조했다.

이번에 연구자들이 만든 3차원 심장조직은 1밀리미터 크기이지만(a millimeter scale), 더 큰 버전을 만들 예정이다. 이를 위해 유새프 교수는 ‘OrganoLinX’라는 스타트업을 만들어 비아글루를 상용화해, 수요 기반의 맞춤식 3차원 심장조직을 제공할 예정이다.

전 세계에서 심장혈관과 관련된 질환(Cardiovascular associated diseases)으로 사망하는 사람들이 늘고 있는 가운데, 북미에서만 전 세계 사망률의 40%를 차지하고 있으며, 캐나다에서만 20세 이상의 240만명의 캐나다인들이 심장질환에 시달리고 있다.

*참조

생체 분자들의 상호작용이나 생명현상을 연구하는 방법에는 4가지가 있는데 그 용어는 모두 라틴어로, (1) 글라스나 테스트 튜브 등 실험실에서 세포를 배양하고 성장시켜 연구하는 in vitro, (2) 실제 살아있는 동물이나 사람의 세포분자에서 실험하는 방법인 in vivo, (3) in vivo 와 in vitro 의 중간 단계인 실제 조직기관에 인공혈액을 넣기 등의 in situ 방법, 그리고 (4) 실시간 또는 가상의 컴퓨터 시뮬레이션/모델링 및 실리콘 칩에 의한 가상분자 등을 활용하는 시스템 생물학(System Biology)이나 생물정보학(Bioinformatics)으로 연구하는 in silico 방법이 있다. 소개되는 논문에 이러한 단어가 있으면 이를 참조로 이해하면 된다.

2017년 2월 13일