연구자들은 기능성 인체 조직 3D 프린팅 분야에서 획기적인 발전을 이루었습니다.

Jun 18, 2023

이제 2023년 3D 프린팅 산업 어워드 후보가 공개되었습니다. 3D 프린팅 분야의 리더는 누구입니까? 11월 30일 런던에서 열리는 라이브 시상식에서 20개 부문의 우승자가 언제 발표되는지 알아보세요.

시드니 대학과 웨스트미드의 아동 의학 연구소(CMRI)의 과학자 팀은 3D 포토리소그래피 인쇄를 활용하여 장기의 구조를 정확하게 모방하는 기능성 인간 조직을 제작했습니다.

연구진은 생명공학과 세포배양 기술을 활용해 혈액세포와 피부세포에서 추출한 줄기세포가 특화되도록 지도했다. 이러한 특수화된 세포는 장기와 유사한 구조를 형성할 수 있습니다.

이 프로젝트는 시드니 대학교 생물의학 공학부의 Hala Zreiqat 교수와 Peter Newman 박사, 그리고 CMRI의 발생학 연구 부서를 이끄는 Patrick Tam 교수가 주도했습니다. '기계-화학적 미세 구조 세포 틈새를 이용한 다세포 패터닝 프로그래밍'이라는 제목의 팀 연구 논문이 Advanced Science에 게재되었습니다.

앞으로 연구팀은 재생의학 분야를 발전시키고 다양한 질병에 대한 새로운 치료법을 추구하기 위한 기술 개발에 집중할 것입니다.

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

'세포 사용 설명서'

세포는 조직을 구축하기 위해 전략적으로 배치된 단백질과 기계적 트리거 형태의 자세한 지침이 필요합니다. Newman 박사에 따르면 이러한 구체적인 지시가 없으면 세포는 예측할 수 없고 부정확한 방식으로 함께 그룹화될 가능성이 높습니다.

이 연구를 통해 과학자들은 새로운 3D 포토리소그래픽 인쇄 기술을 활용하여 세포를 정확하고 조직화된 기관과 같은 구조로 안내하는 미세한 기계적 및 화학적 신호를 생성했습니다.

이 기술은 뼈 구조와 유사한 뼈-지방 집합체를 성공적으로 만드는 데 사용되었습니다. 초기 포유류 발달 과정과 유사한 조직 집합도 이 방법을 사용하여 제작되었습니다.

Tam 교수는 “과거에는 줄기세포를 배양하여 다양한 세포 유형을 생성했지만 3D에서 어떻게 분화하고 조립하는지 제어할 수 없었습니다. "이 생명공학 기술을 통해 우리는 이제 줄기 세포가 특정 세포 유형을 형성하도록 지시하고 이러한 세포를 시간과 공간에서 적절하게 조직함으로써 장기의 실제 발달을 재현할 수 있습니다."

잠재적인 의료 응용

이 연구가 장기가 어떻게 발달하고 기능하는지, 그리고 유전적 돌연변이와 발달 오류가 장기 질환에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 이해를 높이는 데 도움이 되기를 바랍니다.

또한, 이번 연구는 세포치료제와 유전자치료제 개발의 가능성을 제시한다고 한다. 실제로, 원하는 세포 유형을 생산하는 능력은 치료 용도를 위해 임상적으로 관련된 줄기 세포의 생산을 촉진할 수 있습니다.

“이 방법은 실제적으로 엄청난 의미를 갖습니다. 예를 들어, 장기 이식이 절실히 필요한 재생의학 분야에서는 이 접근법을 사용한 추가 연구가 실험실에서 기능성 조직의 성장을 촉진할 수 있습니다.”라고 Hala Zreiqat 교수는 설명했습니다.

Peter Newman 박사는 “이 기술은 우리가 질병을 연구하고 이해하는 방식에 혁명을 일으킬 수 있습니다. 질병이 있는 조직의 정확한 모델을 생성함으로써 우리는 통제된 환경에서 질병 진행과 치료 반응을 관찰할 수 있습니다.”

연구진은 이번 연구 결과가 황반 변성 및 유전 질환으로 인한 시력 상실, 즉 망막 광수용체 세포의 손실을 치료하는 데 도움이 될 수 있기를 특히 기대하고 있습니다.

Tam 교수는 “생명공학을 통해 세포 조각을 생성하고 전체 시스템이 어떻게 기능하는지 알 수 있다면 기능성 세포를 사용하여 질병으로 인해 손실된 눈의 세포를 대체하는 치료법을 연구할 수 있습니다.”라고 말했습니다.