3D프린터로 '암 덩어리' 제작…환자 맞춤 치료법 개발 기대

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포스텍·서울대병원, 고정밀 잉크젯 바이오프린팅 기술 활용해
실제 환자 암세포 프린팅해 방광암 종양 모델 제작·이질성 분석
획일적 치료법서 발생하는 부작용·낭비 최소화…환자 삶의 질 ↑

국내 연구팀이 잉크젯 바이오프린팅 기술로 방광암을 만들고, 암 이질성을 분석하는데 성공했다. 부작용을 줄여 암환자를 위한 맞춤형 치료법 개발에 도움이 될 전망이다.

포스텍(총장 김무환)은 서울대병원 연구팀과 공동으로 고정밀 잉크젯 기술을 활용해 실제 환자로부터 얻은 암세포를 정밀하게 프린팅해 방광암 종양 모델을 제작하고, 종양 내 이질성 분석에 성공했다고 13일 밝혔다. 이번 연구에는 정성준 포스텍 창의IT융합공학과 교수, 신근유 생명과학과 교수, 융합생명공학부 통합과정 윤웅희 씨 연구팀과 구자현 서울대병원 교수 등이 공동으로 수행했다.

잉크젯 바이오프린팅 기술로 방광암을 만들어 암 이질성 분석에 성공한 연구팀. 왼쪽부터 정성중 포스텍 교수, 구자현 서울대병원 교수, 신근유 포스텍 교수. 윤웅희 포스텍 융합생명공학부 통합과정생.
<잉크젯 바이오프린팅 기술로 방광암을 만들어 암 이질성 분석에 성공한 연구팀. 왼쪽부터 정성중 포스텍 교수, 구자현 서울대병원 교수, 신근유 포스텍 교수. 윤웅희 포스텍 융합생명공학부 통합과정생.>

정밀의료는 유전정보나 임상정보 등을 바탕으로 개별 환자에게 맞춤형 진단과 치료를 적용하는 새로운 헬스케어 분야다. 특히 암 환자의 경우 동일조직 내에서조차 서로 다른 특성을 가진 암세포들이 공존하는 종양 내 이질성을 갖고 있어 현재의 획일적인 치료방식에는 한계가 많다.

연구팀은 잉크젯 세포 프린팅 방식을 이용해 방광암 모델을 만들고, 이를 이용한 암 이질성을 분석하는 연구를 수행했다. 특히 환자에게서 뽑아낸 암세포를 잉크젯 방식으로 정밀하게 프린팅해 각각을 암 오가노이드로 성장시켰다.

잉크젯 바이오프린팅을 이용한 방광암 모델 제작 및 암 이질성 분석 이미지.
<잉크젯 바이오프린팅을 이용한 방광암 모델 제작 및 암 이질성 분석 이미지.>

이후 단일 세포에서 유래된 3차원 오가노이드의 분열·사멸과 관련된 단백질 발현량을 비교하고, 각 오가노이드에 따른 방광암 치료제 효능에 대한 차이점을 발견했다. 또 오가노이드 사이의 유전자 발현을 정량적으로 비교해 암의 이질성을 확인했다.

그동안 바이오프린팅 기술을 활용해 인공 뼈, 치과 보철, 인공 혈관, 인공 피부, 인공 장기, 바이오 칩 등 다양한 인공 대체물을 제작했지만, 실제 환자의 암세포를 활용해 '암 덩어리'를 만들고 암 이질성을 분석해 낸 사례는 이번 연구가 처음이다.

이렇게 만들어진 암 모델을 이용하면 환자에게 맞는 약이나 치료법을 먼저 시도할 수 있고 부작용을 최소화할 수 있다. 개별 환자에 특화된 표적 치료를 제공할 수 있다.

정성준 교수는 “바이오프린팅 기술에 바탕을 둔 정밀의료 기술은 획일적인 암 치료법에서 발생하는 부작용과 낭비를 최소화하고, 저비용으로 환자의 삶의 질을 높일 수 있을 것”이라고 말했다.

경상북도 4차 산업혁명 핵심기술개발사업, 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업, 해양극지기초원천기술개발사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 최근 국제학술지 '바이오패브리케이션'에 게재됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com