스킵네비게이션

○강 연 일 : 2018년 11월 23일(금)

○강 연 자 : 곽 종 영교수(아주대학교, 면역네트워크 파이오니어 연구센터)

○강연내용

그림 아주대학교 곽종영교수팀이 제작한 투명한 나노섬유에서 3차원적으로 배양한 간세포

○ 연구배경

인간의 체내에는 세포외 기질(extracellular matrix)이라는 3차원(3D) 환경과 다량의 세포가 유기적으로 결합되어 있으며 각 조직마다 물리적인 구조환경이 다르기 때문에 특정 조직을 모사할 수 있는 인체모방학적인 3D 배양 기술과 전략이 필요하다.

최근 국제적으로 동물 실험에 관련하여 많은 규제들이 생겨나고, 점차 금지되는 추세 속에서 동물 실험을 대체할 수 있는 방법들이 고안되고 있다. 또한 시험관내 실험과 동물실험을 통하여 전임상 통과된 신약후보물질 중 90% 가량이 임상 중에 탈락하는 것으로 알려져 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 실험상에서 인체 조직의 환경을 모사한 실험 모델을 개발하고자 하는 필요성이 높아지고 있는 실정이다.

개발된 기술 제품은 3D 세포 및 조직배양용 지지체로서 다양한 종류의 세포배양, 조직배양, 세포칩, 조직칩, 기관칩의 기본 구조물로서 생명과학 연구용, 의료용, 약학용으로 의·약·생명산업체 전반에서 범용될 수 있는 기술이다.

○ 강연 소개  

3D 조직배양은 인종조직인 오가노이드 제작에 필수적인데 오가노이드 연구는 1980년대 세포외기질 연구가 활성화되어 추진되었으나 1990년대부터 거의 20년간은 3D 배양기술의 발달이 이루어지지 않아서 오가노이드 개발이 되지 못하였고 최근 나노-바이오 융합 학문의 발달고 기술의 한계를 극복하고 있는 단계이다.

나노섬유 구조체 내에서 면역세포를 포함하는 두 종류 이상 세포의 3D 공배양 및 활성 분석 방법 확립하였다. 2D 배양에서는 측정이 불가능한 면역세포와 암세포의 공배양을 나노섬유를 기반으로한 시스템에서 면역세포가 암세포를 탐식하는 과정을 실시간으로 측정할 수 있었다.

초대 간세포 등 상피세포의 3D 배양이 가능한 최적합 나노섬유 스캐폴드인 폴리비닐 알코올 나노섬유 멤브레인을 제작하여 3D 배양한 세포의 성장 및 부착 등의 특성을 관찰하였다.

3D 지지체 내에서 일어나는 세포의 이동이나 상호작용 등을 관찰하기 위해서는 세포지지체의 두께가 현미경으로 관찰할 수 있도록 충분히 얇거나 투명해야 하며, 세포의 반응을 정밀하게 분석하기 위해서는 높은 수준의 관찰 분해능이 필요하다. 3D 지지체를 사용하여 생체와 유사한 인공 조직과 장기를 개발하는 것은 질병모델화 및 신약개발에 매우 중요한 기초 기반 기술로서 의의를 지닌다.

○ 연구팀 및 연구 소개

아주대학교 의과대학 곽종영 교수 연구진은 2012년부터 2018년 2월까지 교육과학기술부의 파이오니어 융복합연구단 사업으로 “3차원 세포 및 조직배양 시스템 개발 ” 연구를 수행하였으며 이어서 2016년부터 보건복지부의 연구중심병원 R&D 육성사업단 사업으로 “3차원 면역칩 개발”. 연구를 수행하고 있다. 이러한 연구사업의 결과로 현재 의학적 관점에서 조직공학 기술 부분에서 뛰어난 기술개발과 연구결과를 선보이고 있다. 또한, 곽종영 교수는 이러한 기술을 기반으로 교육과학기술부에서 인정하는 연구소기업인 “나노팬텍”을 창업하여 기술을 상용화를 추진하고 있다.

여러 가지 세포에 다양하게 적용할 수 있는 투명하고, 물에 녹지 않으며, 세포부착 기능을 가진 세포배양용 폴리비닐 알코올 나노섬유 구조체 제작에 대한 원천 기술을 확보하였으며 3차원 배양 환경에서 다양한 세포의 발달, 성장, 분화, 활성, 재생, 기능, 세포사이 상호작용 및 생체조직 미세환경의 영향을 측정할 수 있는 기술을 개발하였다.