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POSTECH 조동우·김동성 교수팀, 기존보다 2배 유사한 인공 근육 개발 성공

기사입력 : 2018년 09월 17일 14시 50분
ACROFAN=김보라 | bora.kim@acrofan.com SNS
근육 질병 치료제 개발을 위해 전 세계에서 동물을 상대로 실험하고 있지만 윤리적인 논쟁과 효과에 대한 의문은 늘 따라다니고 있다. 루게릭병과 같은 근육관련 질병의 경우 동물 실험에서는 성공적이었지만 인간에겐 다른 결과가 나오는 경우가 많아 대체할 수 있는 방법 개발이 시급하다.

POSTECH(포항공대, 총장 김도연) 기계공학과 조동우·김동성 교수, 최영진 박사와 한국기술교육대 박성제 교수 공동연구팀은 포항 방사광가속기 X-선 리소그래피*1 기술과 근육 세포의 세포외기질(extracellular matrix)*2을 사용해 인간의 몸 속 근육과 최대 2배 이상 유사한 체외 근육조직을 재생할 수 있는 기술을 개발했다.

이 기술이 상용화 된다면 근육관련 질병 치료용 신약 물질의 안정성과 성능을 체외에서 안전하게 평가할 수 있고, 필수적으로 사용됐던 동물 실험도 대체할 수 있을 전망이다. 이 논문은 국제 학술지 저널 오브 머터리얼즈 케미스트리(Journal of Materials Chemistry) 9월 12일자 표지 논문으로 게재되었다.

‘체외 근육 조직’을 만들기 위해서 그 동안은 일반적인 세포배양접시를 사용했다. 하지만 이 방법은 우리 몸 속 근육처럼 근육 세포가 한 쪽 방향으로 나란히 정렬되도록 자라나게 하지 못해 근육 조직이 실제 체내 조직과 다르게 자란다는 문제가 있었다. 연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 새로운 형태의 세포배양 기판 제작에 관심을 기울였다.

연구팀은 포항방사광 가속기 X-선 리소그래피 기술을 활용해 수십 마이크로미터 크기의 부드러운 물결무늬가 새겨진 세포배양 기판을 개발했다. 이 기판은 실제 사람의 골격근 형태와 비슷한 물결무늬를 가지고 있어서 근육 세포가 한쪽 방향으로 정렬되면서 자라도록 유도할 수 있다. 이 기술을 활용하면 기존보다 2배 이상 사람의 몸과 유사한 형태의 근육 조직을 만들 수 있다.

이 기판위에 사람의 근육 조직에서 추출한 세포외기질을 코팅해, 근육 세포에게 실제 체내 근육과 유사한 성장 조건을 제공했다. 그 결과 각종 성장인자와 중요한 단백질들이 발현되는 것을 확인했는데 근육 세포의 생존율을 높이고 체내 근육 세포와 유사하게 분화하고 성숙 하도록 돕는다는 사실이 확인됐다.

특히, 본 연구를 기반으로 신경·근육과 같은 복합 조직에 대한 재생을 통해 진일보한 고성능의 체외 조직모델을 개발한다면, 생체신호 메커니즘 이해에 활용 가능한 신경·근육 조직 기반의 체외 테스트 플랫폼을 실현할 수 있을 것이다. 이를 통해 여전히 미지의 영역인 생각-신경-근육-움직임 간 신호 전달 방법 및 체계에 대한 이해를 넓히고, 궁극적으로 생체신호에 기반 하는 보철기기의 개발에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

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