원하는 위치에 세포 찍어낸다

3D 바이오 도트 프린팅 개발

[아시아경제 황준호 기자] 동그란 구 형태로 배양된 세포 덩어리인 세포 스페로이드를 원하는 위치에 바로 찍어낼 수 있는 3D 바이오 프린팅 기법이 개발됐다. 암 침습 모델, 간 질환 치료 패치, 줄기세포 스페로이드 기반 이식용 이종 장기 개발에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

강현욱 울산과학기술원 바이오메디컬공학과 교수의 연구팀은 줄기세포나 암세포 스페로이드를 정밀하게 프린팅하는 '3D 바이오 도트(dot) 프린팅' 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

세포 스페로이드는 2차원으로 배양된 세포보다 더 인체 조직 구조에 가깝다는 장점이 있어 실제 인간의 장기 대신 암 전이 과정의 이해나 약물 효능 검증을 위한 '테스트 베드'로 주목받고 있다.

3D 바이오 도트 프린팅은 세포를 구형으로 뭉쳐 자라나게 하는 것(배양)과 세포가 포함된 바이오 잉크를 3차원으로 인쇄하듯 찍어 내는 3D 바이오 프린팅을 합친 기술이다. 이 기술은 세포 스페로이드 간 간격을 수 마이크로미터(㎛) 수준까지 가깝게 만들 정도로 정밀도가 높다. 또 세포의 종류와 관계없이 3차원으로 적층하거나, 컴퓨터를 이용한 정밀 바이오 가공 기술(CAD/CAM)을 그대로 쓸 수 있다는 장점이 있다.

연구팀은 배양하고자 하는 세포가 포함된 바이오 잉크를 혼합 하이드로젤 안에 구 형태로 하나씩 찍어내는 방식을 개발했다. 잉크 주위 혼합 하이드로젤은 세포를 구형으로 뭉치는 틀 역할을 한다. 잉크 속 가교제가 접촉면을 구형으로 굳히기 때문이다. 잉크 안에는 세포가 배양되면 녹아 없어지는 성분도 함께 들어 있어 구 형태 틀 안에서 세포가 뭉쳐지면서 자라게 된다.

연구팀은 기존과 달리 별도의 스페로이드 배양이 필요하지 않고, 원하는 위치에 바로 스페로이드를 만들 수 있다고 밝혔다. 실제로 연구팀은 이 기술을 이용해 암세포나 췌장에서 인슐린을 분비하는 구형의 조직인 췌도(랑게르한스섬)의 베타세포, 간세포 등을 스페로이드 형태로 만드는 데 성공했다. 특히 간세포는 기존 방법으로 배양된 세포보다 성능과 수명이 우수했다.

강현욱 교수는 "바이오 도트 프린팅 공정은 간세포, 췌도의 베타세포, 암세포 등 다양한 종류의 세포에 쓸 수 있다"며 "현재 진행 중인 암 침습 모델, 간 질환 치료 패치, 줄기세포 스페로이드 기반 이식용 이종 장기 개발에 도움이 될 것"이라고 말했다

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr