포스텍· 부산대·베이징 이공대, 암 치료 맞춤형 기술 개발

3D바이오 프린팅 기술 기반으로 암체외 모델 제작 성공

프린팅 기술을 이용한 암-혈관 모델 제작 개념도. 포스텍 제공

암치료를 환자 특성에 따른 맞춤형으로 진행하는 기술이 개발됐다.

포스텍 기계공학과 조동우 교수·통합과정 조원우씨, 부산대 의생명융합공학부 김병수 교수, 베이징 이공대학 가오그 교수 연구팀이 3D 바이오 프린팅 기술을 이용해 혈관화된 전이성 암 체외 모델을 제작하는데 성공했다. 환자에게 채취한 암세포나 줄기세포를 배양해 사전에 약물반응을 시험한 뒤 환자에게 적용할 수 있게 된 것이다.

또 이 기술을 이용하면 다양한 직경을 가진 암 스페로이드 혈관 제작도 가능하다.

이번 연구 성과는 국제학술지 '스몰 메소드'에 게재됐다.

연구팀에 따르면 실제암과 유사한 성질을 가지는 체외 모델을 제작하기 위해서는 암 세포들을 서로 응집된 스페로이드(3차원으로 배양된 세포의 원형집합체) 형태로 배양해야 한다.

특히 암 전이를 보다 정확하게 재현하기 위해서는 크기와 혈관으로부터의 위치 등을 잘 모사할 수 있어야 한다. 하지만 현재로서는 제작 기술의 한계로 인해 이러한 암의 병리학적 특성들을 모사한 체외 모델은 불가능했다.

이에 연구팀은 3차원 암 스페로이드를 손쉽게 제작할 수 있는 세포 프린팅 기술을 개발했다.

크기 조정과 위치 제어가 가능한 3D 암 스페로이드(500–1000µm)를 바이오잉크 내에서 직접 프린팅하는 방법이다.

연구팀은 스페로이드의 크기 조절을 통해 저산소증 영역 형성을 확인하고, 전이 관련 유전자 발현 정도를 비교했다.

또 혈관을 암 스페로이드와 함께 프린팅해 체외 암-혈관 모델을 제작, 혈관과의 거리에 따른 암 전이 양상의 변화를 확인했다.

아울러 암의 미세환경에서 발생하는 혈관의 기능 장애와 새로운 혈관 생성, 염증 현상 등도 암과 혈관 사이의 거리 조절을 통해 유발할 수 있음을 알아냈다.

조동우 교수는 "이번 연구를 통해 균일한 크기의 암 스페로이드를 빠른 시간에, 원하는 위치에 프린팅 할 수 있게 됐다"며 "이 기술을 통해 암이 혈관으로 전이되는 양상을 보다 정확하게 재현할 수 있을 것으로 기대된다"고 했다.