국내 연구진, 줄기세포 분화 효능 뛰어난 나노 분리막 개발

국내 연구진이 줄기세포 치료를 위한 세포 배양 시에 얇고 기공이 넓어서 특정 세포로의 분화 효율이 크게 향상된 다공성 나노 분리막을 개발했다.

한국연구재단은 서울대 김병수 교수, 차국헌 교수 연구팀이 2개의 줄기세포를 동시 배양해 효율을 높여 줄기세포 치료에 기여할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이 기술은 줄기세포 치료에 적용될 수 있는 뛰어난 잠재력을 가지고 있고, 다양한 바이오 응용분야 연구에 유용한 도구(플랫폼 기술)를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

줄기세포는 여러 종류의 세포로 자라날 수 있는 능력으로 인해 다양한 질병 치료의 해결책으로 많은 주목을 받고 있으나 줄기세포 치료제를 인체에 직접 주입하면, 분화 효율이 낮고 암세포로 변하거나 다른 부위로 이동해 원치 않은 세포로 자라날 우려가 있다.

줄기세포를 원하는 세포로 키운 후 사용하는 방법 가운데 줄기세포와 특정세포 사이에 분리막(멤브레인)을 두어 줄기세포를 공배양(두 가지 이상의 세포를 동시에 키우는 기술)하는 방법은 세포가 특정 세포 쪽으로 분화하는데 필요한 고가의 단백질이나 신호물질을 따로 넣어주지 않아도 함께 자라는 세포와 상호작용을 통해 얻을 수 있기 때문에 효율적이고 경제적이다.

비용매 기체 상분리유도 방법으로 제작된 셀룰로즈 아세테이트 다공성 나노멤브레인

그러나 기존 멤브레인은 전체 면적 중 기공이 차지하는 면적비(공극률)가 낮고(2% 정도), 두께가 두꺼워(10㎛ 정도) 세포 간 상호작용이 활발하지 못했다.

이에 연구진은 공배양 시 분리 효율과 세포 간 상호작용을 동시에 극대화하는 최적의 기공 크기를 가진 분리막을 개발했다. 이를 이용하여 줄기세포를 효과적, 그리고 경제적으로 분화시킬 수 있는 플랫폼을 제공했다.

개발한 분리막은 얇고(380nm, 기존의 20배 정도) 공극률이 높아(52%, 기존의 25배 이상) 세포 공배양시 배양하는 두 세포간의 신호물질 교환에 유리하고 직접적인 상호작용까지 할 수 있어 분화 효능이 높다. 또한 온도를 낮추는 것만으로 세포는 물론 분리막에 아무런 손상도 주지 않고 세포를 시트 형태로 분리해낼 수 있다. 또한 개발한 분리막을 이용해 줄기세포를 심근세포로 분화시켰을 때 기존보다 최소2배~8배의 효율을 보였다.