바이오인

핵심내용

상세내용

 연   구   결   과   개   요

1. 연구배경 

인체를 구성하는 가장 작은 단위인 세포는 세포내의 다양한 소기관을 감싸는 세포막과 세포막을 보호하는 세포외막단백질로 구성되어 있다.  이러한 세포외막단백질은 세포가 성장하고 세포와 세포가 신호를 주고받아서 심장과 같은 조직으로 성장할 수 있는 세포막 사이를 연결해 주는 역할을 한다.  따라서, 이러한 세포외막단백질을 이용하여 세포의 생장을 유도하는 연구는 인공세포 및 조직공학에서 가장 중요한 연구의 대상이다.   세포가 단지 대사를 하거나 세포분열을 하는 것을 넘어서 특정 장기와 같은 조직의 기능을 발휘하기 위해서는 생장된 세포가 자연적으로 결합되어 유기적으로 신호를 주고 받아야 한다.  따라서, 금속이나 플라스틱으로 제작된 보형물이나 인공장기는 세포의 거부반응을 종종 일으키기 때문에 이러한 표면에 세포들이 안착하여 조직으로 성장할 수 있도록 단백질등을 인위적으로 도포시키는 연구들이 진행되고 있다.  그러나 많은 문제들은 인공적으로 도포된 세포외막단백질들이 세포들을 무작위로 성장시키거나 기존의 조직과 동화되지 못하는 문제를 야기한다.   

2. 연구내용 

이러한 문제를 해결하기 위하여, 손상된 피부나 조직이 스스로 회복되는 단계에서 세포가 안착하기 전, 세포외막단백질들이 먼저 손상된 장기의 표면을 덮어주고 세포가 그 위에 선택적으로 흡착, 성장하는 인체의 자가회복과정을 인공적으로 구현하기 위한 연구를 진행하였다.

서강대학교 연구진들은, 이번 연구결과를 통하여, 표면에 이온성 고분자로 세포를 감싸고 있는 세포외막단백질의 위치를 결정해주면, 그 방향으로 손상된 피부를 재생시키기 위해 단백질들이 스스로 성장하면서 네트워크가 형성되는 것을 확인하였다. 자연적으로 세포외막단백질이 성장하면서도 매우 균일하게 수 cm까지 자라나고, 아주 유연한 그물망과 같은 네트워크가 형성되어 이 네트워크의 표면에 원하는 세포의 성장을 유도하며, 추가로 이 단백질 네트워크를 손상된 장기 부위에 손쉽게 흡착시킬 수 있는 세포스티커로 활용 할 수 있는 결과를 구현하였다.  

연구진들은 단백질이 스스로 네트워크가 형성되는 전 과정을 현미경 영상으로 확인하고, 그 네트워크위에서 동물의 심장세포들이 네트워크를 따라서 수축운동을 하는 동영상을 제공하였으며, 활성화된 세포스티커를 다양한 인공장기에 이전시키는 과정을 보여주고 있다. 

3. 기대효과

본 성과는 최근 많은 연구가 진행되고 있는 인공장기 및 조직의 자기 회복에 활용될 수 있는 “세포스티커”라는 새로운 개념의 기술로 활용될 수 있을 수 있다. 훼손된 장기의 특정부위나 형태가 불규칙한 인공장기의 표면에 동일한 세포를 배양 한 후 접착시킬 수 있다. 

   또한 국내에서는 아직 활발한 연구가 진행되고 있지 않으나, 인공적으로 세포의 구조와 기능을 만들어내는 인공세포에서 가장 어려운 난제인 세포막 표면의 세포외막단백질을 스스로 성장시키는 기술로 활용될 수 있어서, 다양한 의학적인 응용연구와 함께 기초연구를 시작할 수 있는 원천기술로 활용될 수 있다. 

연 구 결 과 문 답

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