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국내 연구진이 잉크젯 바이오프린팅 기술을 이용해 방광암 종양 모델을 제작하고 종양 내 이질성을 분석하는 데 성공함.

포스텍 창의IT융합공학과 정성준 교수, 생명과학과 신근유 교수, 융합생명공학부 윤웅희 통합과정 연구원 연구팀이 서울대병원 구자현 교수와 공동연구를 통해 고정밀 잉크젯을 이용해 실제 환자에게 얻은 암세포를 정밀하게 프린팅해 방광암 종양 모델을 제작하고 이를 이용해 암의 이질성과 항암제 효과 검증에 성공하였음.

3차원(3D) 바이오프린팅은 3D 프린팅과 생명공학이 융합된 기술임. 살아있는 세포를 원하는 형상으로 쌓아 올려 생체 조직이나 인공 장기를 제작하는 것으로, 이를 활용해 신약의 안전성 및 유효성을 평가하려는 연구가 활발히 진행되고 있음.

정밀의료는 유전정보나 임상정보 등 개별 환자 데이터를 바탕으로 맞춤형 진단과 치료를 적용하는 것임. 암 환자의 경우 동일 조직에서조차 서로 다른 특성을 보이는 암세포들이 공존하는 이질성이 있어 획일적인 치료 방식에는 한계가 많음. 약물 부작용이나 항암제 내성 등이 개인 환자별로 다르게 나타나 치료하는 데 어려움이 있음.

연구진은 잉크젯 세포 프린팅 방식을 이용해 방광암 모델을 만들고 암 이질성을 분석하는 연구를 수행했음. 개별 환자에게 얻은 암세포를 잉크젯 방식으로 정밀하게 프린팅해 ‘미니 장기’인 오가노이드를 제작했음.

연구진은 제작한 오가노이드의 세포 분열, 사멸과 관련된 단백질의 발현량을 비교하고 각 오가노이드에 따른 방광암 치료제 효능의 차이점을 발견했음. 또 오가노이드 간 유전자 발현을 정량적으로 비교해 암의 이질성도 확인했음.

바이오프린팅 기술을 활용해 인공 뼈나 치과 보철, 인공 혈관, 인공 피부, 인공 장기 등이 지금까지 제작됐지만 실제 환자의 암세포를 활용해 종양을 만들고 이질성을 분석한 건 이번이 처음임. 환자 맞춤형 약물이나 치료법을 개발하거나 부작용을 최소화할 수 있을 것으로 기대됨.

정성준 교수는 “바이오프린팅을 활용한 정밀의료 기술은 획일적인 암 치료법에서 발생하는 부작용을 줄이고 개인 맞춤형 치료 전략을 설계하는 데 도움이 될 것”이라고 밝힘.

이번 연구결과는 ‘Biofabrication’ 지에 게재됨.