연구성과

화학공학과 차형준 교수 생체활성 유도하는 기능성 세포접착제 개발 (2010.10.4)

2010-11-15743

바이오머티리얼즈 발표
“다양한 세포접착제를 혼합하여 인체의 세포외기질과 유사한 환경 조성 가능”

인체에 안전한 홍합접착단백질에 세포의 성장과 분화 기능을 활성화하는 펩타이드를 결합하여 세포의 특성을 그대로 살리면서도 접착력이 뛰어난 기능성 세포접착제가 국내 연구진에 의해 개발되었다.

화학공학과 차형준 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원을 받아 수행되었고, 연구 결과는 생체소재분야 최고 권위의 학술지인 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials)’ 온라인 속보
(9월 15일)에 게재되었다.

차형준 교수 연구팀은 홍합에서 분비되는 접착단백질이 다양한 표면에 부착될 수 있다는 점에 착안하여, 인체에 안전하면서도 세포외기질과 유사하여 각종 생체재료에 코팅하여 세포를 부착시킬 수 있는 “차세대 고기능성 세포접착제”를 개발하였다.

기존의 세포접착제는 물리적인 접착 기능만을 갖고 있어 세포의 성장과 분화 등 세포 고유 기능이 크게 저하되었다.

지금까지 세포의 특성을 활성화하는 펩타이드를 생체재료의 표면에 붙이기 위해 사용한 방법(일반적으로 화학적 링커)은 대부분 독성을 띄고 있어 인체에 해롭고, 접착률도 높지 않았다. 또한 각종 펩타이드를 동시에 표면에 붙이는 것도 어려워, 세포외기질과 유사한 환경을 조성하는데 한계가 있었다.

차 교수팀은 2007년 최초로 강력한 자연 접착제인 홍합접착단백질을 유전공학적으로 대량 생산하는데 성공하였고, 올 3월에는 이 단백질을 기반으로 액상의 생체접착물질을 개발하였으며, 이번에는 다양한 기능성 펩타이드를 생체재료에 효율적으로 붙여서 세포를 부착시키는 신개념 세포접착제 개발에도 성공하였다.

차형준 교수팀이 개발한 기능성 세포접착제는 세포내에 신호를 전달하는 생체활성 펩타이드를 결합시켜 일반 세포접착제(폴리엘라이신)에 비해 가격은 비슷하면서도 접착률과 생체활성도는 2배 이상 높다.

차 교수팀은 다양한 기능성 펩타이드 중에서 세포외기질 단백질에 있는 생체활성 펩타이드들을 홍합접착단백질과 연결시켜 인체의 세포외기질과 유사한 융합단백질 기반의 기능성 세포접착제를 만들었다.

이 세포접착제는 생체활성 펩타이드의 세포신호전달 기능으로 세포의 펴짐
(spreading), 생존, 성장, 분화에 도움을 줄 뿐만 아니라, 인체에도 안전한 생체적합성을 띠고 있어 조직공학용 고기능성 세포접착제로 다양하게 활용될 수 있다.

또한 연구팀은 표적세포에만 작용하는 특화된 세포접착제를 만들 수 있고, 이 특화된 세포접착제를 혼합하여 줄기세포를 포함한 다양한 표적세포에 맞는 세포외기질 환경을 만들 수 있는 가능성을 열었다.

연구팀은 조골세포, 연골세포, 지방세포 등 세포의 특성과 기능에 맞는 펩타이드가 포함된 맞춤형 세포접착제를 만들어 세포의 기능을 활성화하고, 기능성 세포접착제들을 적절한 비율로 혼합하여 생체재료에 접착시키면, 하나의 펩타이드가 들어간 세포접착제보다 세포활성률을 더욱 높인다는 사실도 확인하였다.

차형준 교수는 “이번 연구는 홍합접착단백질에 기능성 펩타이드를 결합하여 생체활성이 뛰어난 신개념 세포접착제를 개발한 원천소재기반 연구로, 홍합접착단백질을 활용한 최초의 실용화 작품이며, 조만간 기술 이전을 통한 상용화를 추진하여, 조직공학뿐만 아니라 연구용 시약이나 화장품 등에도 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 연구의의를 밝혔다.