DGIST, 사람 세포로 3D 근육 미세조직 제작 성공

포스텍과 생체모사 3차원 골격근 미세조직 모델 개발

[대구=뉴시스] 박준 기자 = 대구경북과학기술원(DGIST)이 실제 사람 세포로 3D 근육 미세조직을 제작했다.

DGIST 뉴바이올로지학과 김민석 교수 연구팀은 포스텍(POSTECH) 기계공학과 조동우 교수 연구팀과 생체모사 3차원 골격근 미세조직 모델을 개발했다고 5일 밝혔다.

개발된 이 모델은 사람 골격근의 노화에 따른 변화와 실제 근육 수축 기능 저하를 동시에 재현하고 평가할 수 있다.

연구팀은 17세와 68세 남성 기증자로부터 각각 확보한 실제 사람의 근육 세포를 활용했다.

또한 근육 세포에 근육 조직의 뼈대 역할을 하는 생체 물질(탈세포화 세포외기질)을 섞은 뒤 3D 프린팅으로 만든 미세한 틀 안에서 배양해 세포들이 실제 근육처럼 한 방향으로 가지런히 정렬된 3차원 인공 미세조직을 만들어 냈다.

제작된 3차원 근육 조직을 비교 분석한 결과 노년 기증자의 세포로 만든 조직은 젊은 기증자의 조직보다 근육 섬유가 가늘고 세포 간 융합이 덜 이뤄졌으며 염증 수치도 높게 나타났다.

또 에너지를 만드는 미토콘드리아의 기능이 떨어졌을 뿐만 아니라 근육 수축을 유도하는 칼슘 반응이 느리고 실제 전기 자극을 주었을 때 발생하는 근력(수축력)마저 크게 떨어지는 등 사람의 실제 노화 과정이 3차원 조직 위에서 그대로 재현됐다.

이번 연구는 단순히 세포의 모양이나 유전자 변화를 관찰하는 것을 넘어 근육의 형태적 분자적 변화부터 수축력까지 하나의 3차원 실험 플랫폼에서 한 번에 평가할 수 있게 됐다는 평가를 받고 있다.

특히 미국 식품의약국(FDA)이 동물 실험을 거치지 않고도 의약품 허가를 신청할 수 있도록 제도를 개편(FDA Modernization Act 2.0)함에 따라 사람의 생리적 특성을 정확히 반영하는 이번 인공 근육 모델이 향후 근감소증 치료제 개발 등에 유용하게 쓰일 것으로 보인다.

한편 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 DGIST 뉴바이올로지학과 양소혜 석박사통합과정생과 POSTECH 기계공학과 공정식 박사가 공동 제1저자로 참여했다.

연구 결과는 국제 학술지인 Small Science(스몰 사이언스) 표지 논문으로 선정됐다.


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