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중국과학원 다롄(大連) 화학물리 연구소 연구팀이 오가노이드(Organoids) 및 장기 칩(Organs-on-a-Chip) 개발에 성공함.

오가노이드와 장기 칩은 생명공학 분야 선행적인 이머징 기술에 속하는데 동 기술은 체외에서 세포 자체 조립과 공정학 디자인 등 다양한 원리에 기반 하여 3D 장기 모델 시스템을 형성하고, 전통적인 동물 모델 한계와 부족을 부분적으로 극복할 수 있기 때문에 조직 장기 발육, 질병 연구, 신약 연구 개발과 재생 의학 등 분야에서 각광받고 있음. 하지만 현재 오가노이드와 장기 칩은 세포 배양기 성분의 복잡성, 낮은 제어 가능성, 칩 재료 흡착성 등 문제를 해결하지 못하였으며, 이런 문제를 해결하는 면에서 부분적인 도전에 직면하여 있는 상황임. 연구진은 이번 연구를 통해 중점적으로 현재 다양한 종류의 하이드로겔(hydrogel) 재료 특성(천연, 합성, 하이브리드 하이드로겔 등이 포함됨) 및 동 재료가 오가노이드와 장기 칩 개발에서의 응용 관련 최신 연구 개발 현황을 정리하고, 하이드로겔 재료의 핵심적인 물리 및 화학 요소(화학 성분, 구조 및 기계적 특성 등)가 세포 파생 유형 장기 분화, 형성에 끼치는 영향 및 하이드로겔 재료를 기반으로 구축한 장기 칩 유형을 설명하였음. 하이드로겔은 함수량이 비교적 높은 고분자 재료로서 성분이 상대적으로 명확하며 대부분은 조정 가능한 물리 화학 특성과 양호한 생물 호환성을 보유하고 있기 때문에 체외에서 바이오닉스 세포외 매트릭스(extracellular matrix)를 제공할 수 있고, 인체 조직의 미세 환경을 모방하여 여러 가지 세포 행위를 지도할 수 있으며, 체외에서 3D 장기 모델 시스템을 구축하는데 필요한 새로운 루트를 제공하였음.

해당 연구는 오가노이드와 장기 칩 관련 연구개발 분야에서 직면하고 있는 도전을 분석하고, 체내 조직 장기 발생 및 바이오닉스 공정학 디자인 전략을 포함한 하이드로겔 재료에 기반 하여 구축하는 3D 오가노이드 모델의 전략 확정과 가능한 솔루션을 제시했다고 평가됨.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’ 지에 게재됨