기술동향
3차원 생체조직 칩 기반 신약개발 플랫폼 기술
- 등록일2021-01-11
- 조회수5703
- 분류기술동향
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자료발간일
2020-12-29
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출처
한국산업기술평가관리원
- 원문링크
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키워드
#3차원 세포배양#스페로이드#오가노이드
- 첨부파일
바이오이슈.pdf
3차원 생체조직 칩 기반 신약개발 플랫폼 기술
1. 3차원 세포배양의 필요성과 현황
● 3차원 세포배양의 필요성
세포를 3차원으로 배양해야 하는 이유
- 세포주나 환자유래세포, 성체, 배아 및 유도만능 줄기세포와 같은 줄기세포를 이용하여 질환을 모사하는 기존의 방법들은 배양 접시에 2차원으로 배양한 세포를 이용하므로 실제 환자 조직 내 세포들과는 다른 배양 환경에서 배양되며 세포와 세포간의 상호작용을 제한적인 수준으로만 재현할 수 있음. 이러한 방식으로 특정 약물의 효능이나 부작용을 평가하고, 특정 질병의 발병과 치료기전을 규명할 경우 제한적인 수준의 형질과 단편적인 기능성 결핍만 확인 가능함.
- 2차원으로 배양된 세포는 세포 고유의 기능성이 배양과정 중 저하·소실되며 이로 인해 부정확한 평가결과가 도출될 수 있음. 따라서 질환모사연구 및 신약개발의 정확성과 신뢰성을 확보하기 위해 실제 장기의 구조적, 생리학적, 환경적 특성을 3차원으로 반영하여 모사할 수 있는 3차원적 배양시스템의 필요성이 증가하고 있음.
세포를 미세환경 하에서 배양해야 하는 이유
- 과거 백인에 비해 흑인 수영선수가 드문 이유에 대한 사회학자들의 토론이 활발히 이루어진 적이 있는데, 당시 많은 사회학자들은 흑인은 근육의 밀도가 높아서 수영에 적합하지 않다는 이론을 제시하였으나 이러한 이론들은 이후에 제시된 환경적인 관점, 즉 흑인의 일반적인 생활환경과 교육환경으로 인해 미국에서 성장하는 흑인들은 수영보다는 농구나 야구 같은 운동에 더 익숙하다는 관점에 의해 극복된 바 있음.
- 최근 생물학이나 의학 분야의 경우 세포 자체도 중요하지만 특정 세포가 처한 환경에 대한 관심이 많아지는 중인데 줄기세포의 분화, 암의 전이, 특정 질병의 발병 등의 문제에서 세포나 장기 자체를 분석하는 본질적인 관점에 더하여 그 세포나 장기 주변의 다른 세포 다른 장기와의 상호작용을 분석하는 관점의 필요성이 점차 강화되고 있음.
따라서 세포가 자리 잡은 다양한 미세환경들을 3차원으로 구현하는 기술은 생물학 연구와 의학 연구에 새로운 혁신을 불러일으키는 중이며 특히 특정 질병이나 장기를 재현하는 과정에서 고유의 미세환경하에 자리잡은 타겟 세포를 분석하는 기술과, 미세환경 자체를 분석하는 기술이 모두 놀라운 속도로 발전하는 중임.
3차원 세포배양의 필요성
3차원 세포배양의 역사는 1993년으로 거슬러 올라가는데, 당시 미국 MIT Langer 교수와 Harvard 의대 Vacanti 교수가 손상된 장기 또는 조직을 대체하기 위하여 생분해성 고분자 스캐폴드 내 장기 또는 조직을 구성하는 세포를 체외 환경에서 3차원 배양한 후 생체 내 이식(implantation)을 한다는 ‘조직 공학 (Tissue Engineering)’ 개념을 Science지에 논문을 발표하며 이 용어가 널리 쓰이기 시작함.
...................(계속)
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