연구성과

기계 조동우 교수팀, 당뇨 피부질환, 직접 겪지 않고 눈으로 본다

2021-04-14 334

[3D 세포 프린팅 기반 당뇨성 인공 피부 개발]

인체의 표면을 덮고 있는 피부는 몸에서 가장 크고 넓은 기관이다. 뿐만 아니라 장기나 생리 활동의 변화를 가장 먼저 보여주는 기관이기도 하다. 특히, 당뇨병 환자가 피부질환이나 피부 감염을 앓는 것은 매우 흔한 일이다. POSTECH 연구팀이 당뇨 환자의 피부질환을 살펴볼 수 있는 3D 인공 피부를 만드는 데 성공했다.

기계공학과 조동우 교수, 부산대 의생명융합공학부 김병수 교수, POSTECH 기계공학과 안민준씨 연구팀은 제2형 당뇨병의 병태(病態) 생리학적 특징을 표현하기 위해 3D 세포 프린팅을 통해 당뇨병이 있는 체외 인간 피부 모델을 개발하는 데 성공했다. 이번 연구의 성과는 생체재료분야에서 세계적인 국제학술지 ‘바이오머터리얼즈(Biomaterials)’에 최근 게재됐다.

3D 세포 프린팅 기술로 인공 피부를 만들기 위한 연구는 계속되고 있지만, 실제 피부의 병리학적 과정을 보여주는 질병이 있는 인공 피부는 아직 실현되지 못하고 있다.

연구팀은 실제 피부에서 발견되는 표피와 피부 세포 간 상호작용에서 영감을 받아 정상 각질 세포가 당뇨 환자 유래 섬유아세포*1로 이루어진 진피층과 상호 작용할 때 당뇨성 표피로 분화될 것이라는 가설을 세웠다. 이를 증명하기 위해 각 세포를 사용하여 3D 프린팅 기술 기반의 피부 창상이 구현된 당뇨성 인공 피부를 제작하였다.

이 당뇨성 인공 피부에서 당뇨병 피부의 대표적인 특징인 느린 재상피화(再上皮化)*2가 관찰됐다. 또, 혈관이 포함된 당뇨 지방층을 추가했을 때, 당뇨병에서 흔히 관찰할 수 있는 인슐린 저항성, 지방 세포 비대증, 염증 반응, 혈관 기능 장애가 확인됐다.

연구팀은 “3D 세포 프린팅으로 다양한 원인으로 인한 피부질환을 직접 겪지 않아도 체외에서 관찰할 수 있게 됐다”며 “피부질환을 관찰하기 위해 지금까지 활용했던 동물실험을 대체할 수 있는 방안이 될 것으로 기대한다”고 말했다. 또한 “새로운 약물 개발을 위한 질병 모델로 응용 가능성이 입증된 것”이라고 연구의 의미를 밝혔다.

한편, 이 연구는 한국연구재단의 창의적 연구 사업 및 나노원천기술개발사업 지원으로 수행됐다.
 


1. 섬유아세포(fibroblast)
섬유세포. 섬유성 결합조직의 중요한 성분을 이루는 세포.

2. 재상피화(再上皮化)
벗어진 살갗 표면이 다시 증식하는 일.