미세유체 기반 ‘µ-CPR’ 플랫폼 개발…시간당 2억7000만개 세포 처리 가능
 

건국대학교  조쌍구 교수(첨단바이오공학부) 연구팀이 고려대학교 정아람 교수 연구팀과 함께 장기간 배양으로 기능이 떨어진 줄기세포를 물리적 자극만으로 회복시키는 미세유체 기술을 개발했다.

건국대는 해당 연구 성과가 국제학술지 ‘스몰(Small)’에 지난 9일 온라인 게재됐다고 18일 밝혔다. ‘Small’의 영향력지수(IF)는 11.8로, 관련 분야 JCR 상위 10% 이내 학술지다.

줄기세포는 재생의료와 세포치료 분야에서 활용되고 있지만 반복적인 장기 배양 과정에서 노화가 진행되면 증식과 재생 능력이 감소할 수 있다. 연구팀은 유전자 조작이나 재활성화 약물을 사용하지 않고 물리적 자극을 통해 이러한 기능 저하를 개선하는 데 초점을 맞췄다.

연구팀이 개발한 ‘미세유체 세포 압축 재활성화 플랫폼(µ-CPR)’은 미세한 통로를 지나는 세포에 제어된 물리적 변형을 가해 기능 회복을 유도하는 방식이다. 화학물질이나 유전적 조작 대신 유체역학적 변형을 활용한다는 점이 특징이다.

연구진은 장기간 배양해 노화가 진행된 와튼젤리 유래 중간엽줄기세포(WJ-MSC)를 µ-CPR 장치에 한 차례 통과시킨 뒤 유동 조건에 따른 변화를 분석했다. 그 결과 세포 손상을 최소화하면서 젊은 줄기세포 수준의 기능을 회복하는 효과를 확인했다.

처리 후에는 노화 마커와 산화 스트레스, DNA 손상 지표가 감소했으며 증식과 재생 능력은 향상됐다. 줄기세포 고유의 특성과 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력도 유지됐다. 생쥐 피부 상처 모델을 활용한 실험에서는 상처 회복과 조직 재생이 개선되는 결과가 나타났다.

대량 처리 가능성도 확인됐다. µ-CPR 장치는 시간당 약 2억7000만개의 세포를 처리할 수 있는 것으로 나타나 향후 세포치료제 제조공정 등에 적용할 가능성을 제시했다.

연구팀은 이번 성과가 미세유체 기술을 단순한 세포 분리·분석을 넘어 세포 상태와 기능을 직접 조절하는 공정으로 확장했다는 데 의미가 있다고 설명했다. 특히 유전자나 약물 대신 물리적 자극을 활용해 세포 기능을 조절하는 만큼 세포치료제 생산 과정에서 전처리 기술로 활용될 가능성이 있다는 설명이다.

정아람 교수의 창업기업 ㈜엠엑스티바이오텍은 재생의료용 세포 활성화 기술의 상용화를 추진하고 있다. 조쌍구 교수의 창업기업이자 건국대 기술지주 자회사인 스템엑소원㈜도 해당 기술을 활용해 줄기세포와 줄기세포 엑소좀 생산 효율을 높이기 위한 연구를 진행하고 있다.

조쌍구 교수는 “이번 연구는 노화된 줄기세포의 기능 저하를 유전자나 약물이 아닌 물리적 공정으로 조절할 가능성을 보여줬다는 데 의미가 있다”며 “후속 연구를 통해 효과의 지속성과 다양한 세포원에서의 재현성을 검증하고 재생의료 제조공정과의 접점을 구체화하겠다”고 말했다.

정아람 교수는 “이번 미세유체 장치는 세포 손상을 최소화하면서 물리적 자극만으로 세포 기능을 회복하고 활성화할 수 있다는 것이 장점”이라며 “향후 세포치료제 제조공정과 재생의료 분야에 활용할 수 있도록 적용 범위를 확대하겠다”고 밝혔다.

이번 연구에는 건국대 첨단바이오공학부 줄기세포재생공학전공 분자세포리프로그래밍센터와 고려대 바이오의공학부, ㈜엠엑스티바이오텍, 스템엑소원㈜ 연구진이 참여했다. 건국대 장수빈·전탁일·강근호 연구자가 공동 제1저자로, 고려대 정아람 교수와 건국대 조쌍구 교수가 공동 교신저자로 이름을 올렸다.

논문 제목은 ‘Microfluidic Mechanical Reactivation of Senescent Stem Cells’이며 ‘Small’에 게재됐다.

출처 : 뉴스티앤티(https://www.newstnt.com)