융털까지 있는 인공창자를 만들었다

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

[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.

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