융털까지 있는 인공창자를 만들었다

POSTECH 김동성 교수팀, 인공 창자 배양시스템 '바신' 개발
실제 창자 구조와 기능 닮아 신약의 약물 평가때 활용

POSTECH 김동성 교수팀이 개발한 인공 창자 배양시스템 '바신'은 플랫폼을 확장할 수 있는 스택형으로 설계됐다. POSTECH 제공

[파이낸셜뉴스] 포항공과대학교(POSTECH) 기계공학과 김동성 교수팀이 융털까지 있는 인공 창자를 만들었다. 기존의 일반 세포 배양기를 이용해 사람의 창자 속 표면에 있는 융털구조를 만들 수 있는 배양시스템 '바신(BASIN)'을 개발한 것이다.

김동성 교수는 19일 "실제 장의 구조와 기능이 유사한 체외 장 모델을 대량으로 만들 수 있어 약물 평가 모델로서 신약 개발 등에 활용될 수 있다"고 말했다.

BASIN에서 배양된 창자 속 내벽의 상피세포들은 융털처럼 3차원 구조를 이루며 자랐다.

연구진은 분석결과 실제 창자의 융털과 유사한 세포 특성을 지녔다고 설명했다. 또한, 연구진은 BASIN을 이용해 외부 화학 물질이 창자 속 상피에 미치는 영향을 조사했다. 또 창자 누수 증후군 등 장 질환 연구 모델 개발에 적용할 수 있다는 것을 증명해냈다.

우리 몸의 장 속 표면에는 길쭉하게 솟은 융털이 무수히 많이 있으며, 이 융털 구조는 장 벽의 총면적을 넓게 해 소화된 영양분을 더 잘 흡수하게 하는 역할을 한다. 뿐만 아니라 장벽의 상태를 일정하게 유지시키고 장 내 미생물과의 공생에도 중요한 역할을 한다.

이같은 융털은 몸 밖에서 장 상피 세포를 만들어 배양할 경우 장 상피 세포들이 융털 구조를 만들지 않아 실제 장의 구조나 기능을 닮은 체외 인공 장 모델을 만드는데 어려움이 있다.

영국왕립화학회에서 발간하는 미세유체역학 및 마이크로타스 분야의 권위 국제학술지인 '랩온어칩(Lab on a Chip)'의 뒷표지 사진. POSTECH 제공

연구진은 많은 표본에서 창자 상피 세포의 형태 발생을 동시다발적으로 유도하는 것에 초점을 두고 실제 장의 구조와 기능과 유사한 체외 장 모델 개발에 주력했다.

연구진이 개발한 BASIN은 24개의 상용 세포배양 인서트와 실험실에서 흔히 볼 수 있는 오비탈 셰이커, 대류 형성을 가능케 하는 개방형 기저측 챔버 등 세 가지로 구성됐다.

인서트 하단부의 효율적인 대류 유동 구현을 통해 장 상피 세포가 상용 세포배양 인서트에서 동시다발적으로 장 형태 형성을 유도할 수 있도록 했다.

김동성 교수는 "장 상피 세포의 3차원 융털 구조 형성을 다수의 세포배양 인서트에서 동시다발적으로 재현했으며, 특히 상용 제품과의 호환성을 극대화해 누구나 쉽게 사용할 수 있도록 했다"고 설명했다.

POSTECH 김동성 교수와 석사과정 정현범 씨, 통합과정 윤재승 씨 연구팀이 텍사스주립대학교 김현중 교수 연구팀과 공동연구한 이번 성과는 영국왕립화학회에서 발간하는 미세유체역학 및 마이크로타스 분야의 권위 국제학술지인 '랩온어칩(Lab on a Chip)'에 뒷표지 논문으로 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자