인체 조직의 미래 3D 프린팅을 향한 새로운 방법

Jun 19, 2023

2023년 8월 11일

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시드니 대학교

시드니 대학과 웨스트미드의 CMRI(어린이 의학 연구소)의 생명공학자 및 생물의학 과학자 팀은 3D 포토리소그래피 인쇄를 사용하여 장기의 구조를 모방하는 조직 조립을 위한 복잡한 환경을 만들었습니다.

팀은 시드니 대학교 생물의학 공학부의 Hala Zreiqat 교수와 Peter Newman 박사, 그리고 CMRI의 발생학 연구 부서를 이끄는 발달 생물학자인 Patrick Tam 교수가 이끌었습니다. 그들의 논문은 Advanced Science에 게재되었습니다.

생명공학과 세포배양 방법을 이용해 혈액세포나 피부세포에서 추출한 줄기세포를 장기와 같은 구조로 조립할 수 있는 특화된 세포로 만들도록 지시하는 기술이 사용됐다.

레코드 플레이어의 바늘이 비닐 홈을 탐색하여 음악을 만드는 것과 유사하게 세포는 전략적으로 배치된 단백질과 기계적 트리거를 사용하여 복잡한 환경을 탐색하고 발달 과정을 복제합니다. 팀의 최신 연구에서는 발달 과정에서 세포 활동을 재현하기 위해 미세한 기계적 및 화학적 신호를 사용했습니다.

Hala Zreiqat 교수는 "우리의 새로운 방법은 세포에 대한 지침 매뉴얼 역할을 하여 세포가 더 잘 조직되고 자연적인 조직과 더욱 유사한 조직을 만들 수 있게 해줍니다. 이는 작업 조직과 장기를 3D 프린팅할 수 있는 중요한 단계입니다."라고 말했습니다. "

뉴먼 박사는 세포에서 조직을 만드는 데는 자세한 지침이 필요하며 여러 부분으로 건물을 짓는 것과 다르지 않다고 말했습니다. “테이블 위에 블록을 무작위로 흩뿌리고 블록이 올바른 위치에 떨어지기를 바라면서 레고 성을 짓는다고 상상해 보세요. 각 블록은 다른 블록과 연결되도록 설계되었지만 명확한 계획이 없으면 성이라기보다는 연결되지 않은 거대한 레고 블록 더미처럼 보일 가능성이 높습니다."

"세포에서 장기와 조직을 만드는 경우에도 마찬가지입니다. 특정 지침이 없으면 세포가 잘못된 구조 내에서 예측할 수 없을 정도로 함께 그룹화될 가능성이 높습니다. 우리가 효과적으로 수행한 일은 각 구성 요소를 안내하는 단계별 프로세스를 만드는 것입니다. 정확히 어디로 가야 하는지, 다른 것들과 어떻게 연결되어야 하는지 알려주는 거죠."라고 Newman 박사는 말했습니다.

"이 접근 방식에 맞춰 최근 발표된 연구에서는 세포가 보다 조직적이고 정확한 구조를 형성하도록 안내하는 세포 지침을 정의하기 위해 새로운 3D 프린팅 방법을 적용했습니다. 이를 통해 우리는 세포의 구조와 유사한 뼈-지방 어셈블리를 만들었습니다. 초기 포유류 발달 과정과 유사한 뼈와 조직 집합체입니다."

오가노이드라고 알려진 복잡한 조직 및 장기 유사 구조에 대한 연구는 연구자들이 기관이 어떻게 발달하고 기능하는지, 그리고 기관에 영향을 미치는 질병이 유전적 돌연변이와 발달 오류로 인해 어떻게 발생할 수 있는지를 이해하는 데 도움이 됩니다. 또한, 이번 연구를 통해 얻은 지식은 질병에 대한 세포 및 유전자 치료법 개발을 가능하게 합니다. 원하는 세포 유형을 생성하는 능력은 치료 목적을 위해 임상적으로 관련된 줄기 세포를 생성하는 능력을 추가로 제공합니다.

Hala Zreiqat 교수는 "이 방법은 생명의 복잡한 '사용 설명서'를 이해하는 것 이상으로 엄청난 실용적 의미를 갖습니다. 예를 들어 장기 이식이 절실히 필요한 재생 의학에서 이 접근법을 사용하는 추가 연구가 성장을 촉진할 수 있습니다. 자연 조직과 충분히 유사한 조직을 실험실에서 생성할 수 있기 때문에 장기 이식 대기자 명단이 대폭 줄어들 수 있는 미래를 상상해 보십시오."