[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 전상용 교수 연구팀이 줄기세포의 생존력과 치료 효과를 동시에 높일 수 있는 3차원 배양 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

연구팀은 실록산 기반의 합성 고분자 물질 '폴리-Z'를 개발해 배양 기판 표면에 코팅했다. 이를 통해 인간 지방유래 줄기세포를 입체적으로 배양하는 플랫폼을 구현했다. 지방유래 줄기세포는 채취가 쉽고 면역 거부 반응이 적어 치료용으로 주목받아 왔으나, 기존 2차원 배양 방식에서는 시간이 지나면서 세포가 노화되고 기능이 떨어지는 문제가 있었다.

폴리-Z는 배양 기판 표면의 물리화학적 특성을 변화시켜 배양액의 알부민 단백질 흡착을 촉진한다. 이를 통해 세포들이 자기조립으로 3차원의 스페로이드(세포 덩어리) 구조를 형성하도록 한다. 이 환경에서는 세포외기질 생성이 증가돼 실제 몸속과 유사한 조건이 조성된다.

실험 결과, 폴리-Z 기반 3차원 배양 줄기세포는 다른 세포로 변할 수 있는 분화능력과 면역 반응을 조절하는 능력이 향상됐으며, 체내에서 살아남는 시간도 크게 증가했다. 특히 급성 대장염과 급성 간손상 동물 모델에서 기존 방식보다 우수한 치료 효과를 보였다.

연구팀은 세포가 주변 환경을 인식하는 인테그린 단백질과 FAK 신호전달이 활성화되면서 줄기세포의 기능이 강화되는 것을 확인했다.

전상용 교수는 "합성 고분자 기반의 정밀한 3차원 배양 환경을 통해 줄기세포의 기능과 치료 효능을 동시에 향상시킬 수 있음을 보여준 성과"라며 "염증성 질환을 비롯한 다양한 난치성 질환 치료를 위한 차세대 줄기세포 치료제 개발에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 KAIST 이노코어 AI-혁신신약연구단 서창진 박사가 제1 저자로 참여했으며, 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'(Impact Factor: 14.1) 3월 31일 온라인판에 게재됐다. 연구는 범부처재생의료기술개발사업, KAIST InnoCORE 프로그램, 한국연구재단 리더연구사업의 지원을 받았다.

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