국내 연구진이 인공뇌구조 모사가 가능한 3차원(3D) 구조체를 합성하는데 성공했다. 이는 알츠하이머 또는 파킨슨병 모델, 손상된 중추 신경세포 재생 유도에 활용될 전망이다.
차세대융합기술연구원 홍병희 교수팀은 광주과학기술원(GIST) 윤명한 교수팀과 공동으로 탄소나노구조체(산화그래핀)를 이용해 박테리아 섬유소 미세구조와 거시구조 조절 가능성을 밝혀냈다고 5일 밝혔다.
인공뇌 구현을 위해서는 신경세포가 생장할 지지체(scaffold) 구현이 중요한 요소다. 기존 인공뇌 관련 연구에서는 주로 콜라겐이나 매트리젤 같은 단백질을 사용했다. 그러나 생체 이식시 면역반응 가능성과 시간 경과로 인한 단백질 붕괴가 기술적 난제였다.
연구팀은 산화그래핀 기반 나노탄소구조체를 박테리아 세포배양액에 적절히 분산시킬 경우, 섬유소 수화젤을 만드는 박테리아 움직임을 조절해 합성된 섬유소 수화젤의 결정성과 거시구조 비대칭성을 효과적으로 낮추는데 성공했다.
산화그래핀과 혼성화된 박테리아 섬유소 수화젤 구조는 3차원적 신경세포 성장을 촉진시켰고 신경세포 구조가 서로 이어지게 했다. 실제 동물 뇌 구조를 모사하는 3차원 인공 신경네트워크 구현이 이뤄진 셈이다.
생명윤리의식 강화로 동물실험 인식이 바뀌면서 동물 장기를 모사한 인공 3차원 세포 배양이 대체재로 부상했다는 점에서 이번 연구가 도움을 줄 것으로 기대했다.
또 알츠하이머, 파킨슨병 모델, 손상된 중추 신경세포의 재생유도 등 고령화 시대에 부각되는 의료 문제를 연구하는데 도움을 줄 것으로 기대했다.
융기원 홍병희 교수는 “개발된 산화그래핀-박테리아 섬유소 수화젤은 신경조직 재생뿐 아니라 여러 생체조직 3차원 모사에도 널리 이용될 것으로 기대된다”고 말했다.
GIST 윤명한 교수는 “기존 유전자 조작을 통한 방법이 아닌 나노소재를 이용해 박테리아로 하여금 새로운 물질을 만들게 유도하는 측면에서 이번 연구 결과는 매우 의미 있는 일”이라고 말했다
이번 연구 결과는 나노소재 분야 세계적 학술지 스몰(Small, IF=8.3)에 2017년 5월 23일 온라인으로 게재 학술지 표지로 선정됐다.
이경민 성장기업부(판교)기자 kmlee@etnews.com
