줄기세포를 경제적으로 배양할 수 있는 기술이 개발됐다. 재사용 가능한 대면적 나노기둥 구조를 이용해 유도만능줄기세포의 세포군체를 더 큰 형태로 배양할 수 있는 플랫폼이다.
광주과학기술원(GIST, 총장 문승현)은 윤명한 신소재공학부 교수팀이 양은경·김소연 한국과학기술연구원(KIST) 박사팀과 공동으로 재생의학 분야에서 상용할 대용량 유도만능줄기세포를 보다 경제적으로 배양할 수 있는 나노 플랫폼을 개발했다고 10일 밝혔다.
유도만능줄기세포는 완전히 자란 체세포에 세포 분화 관련 유전자를 지닌 조작된 유전자를 주입해 세포 생성 초기 단계로 돌아가게 해 다분화능을 가지도록 유도한 세포다. 유도만능줄기세포를 필요로 하는 세포로 분화시키기 이전에는 공모양의 세포군체 안에 많은 세포가 높은 활성상태에서 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력을 유지하는 것이 중요하다.
하지만 기존 유도만능줄기세포 배양 방법은 세포군체 형성방법이 복잡하거나 세포 생존능이 낮고, 형성된 세포군체를 회수하기 어려웠다.
GIST와 KIST 연구팀은 유도만능줄기세포의 실제 적용을 위한 기초단계로 세포군체 형성을 유도·촉진하는 수직형 실리콘 나노기둥 구조체로 이루어진 배양 플랫폼을 개발했다.
금속을 촉매로 한 화학적 식각으로 나노기둥 구조체의 직경·밀도·길이 등을 조절, 유도만능줄기세포의 세포군체 형성에 최적화된 조건을 확립했다. 3인치 실리콘 웨이퍼에서 제작한 수직형 실리콘 나노기둥 구조체 위에 대량의 유도만능줄기세포 군체를 형성시켰다.
이 배양 플랫폼으로 형성된 유도만능줄기세로 세포군체의 세포생존능을 분석한 결과 100% 세포생존능을 나타냈다. 형성된 세포군체의 평균직경은 400㎛로 대조군(150㎛)대비 2.6배나 컸다.
나노구조체 위에서 형성된 세포군체는 피펫을 이용한 약한 수압을 가하는 방법으로 쉽게 회수할 수 있다. 세포군체 회수 후에는 같은 나노기둥 구조체에서 4회에 걸쳐 유도만능줄기세포 세포군체 재배양이 가능했다.
윤명한 교수는 “유도만능줄기세포는 배아줄기세포의 윤리적인 문제를 해결할 수 있는 대안으로서 최근 재생의학 분야에서 가장 관심이 큰 주제”라면서 “이번에 개발한 수직형 실리콘 나노구조체 배양법은 신약 개발을 위한 약물 스크리닝이나 대체조직 생산 등을 위한 유도만능줄기세포의 대용량 배양에 이용될 수 있을 것”이라고 말했다.
광주=김순기기자 soonkkim@etnews.com