연구성과

기계 조동우 교수팀, 3D 프린팅 ‘지방조직’으로 비만 잡을까

2022-05-02 433

[POSTECH·부산대 공동연구팀, 인-배스 3D 바이오프린팅으로 체외 지방조직 개발]

[비만 환자와 유사한 환경에서 배양 시 실제 생리학적 변화 나타나…비만 치료·신약 개발에 활용 기대]

다이어트는 거의 모든 사람에게 평생의 숙제라고 해도 과언이 아니다. ‘공공의 적’인 지방조직을 원하는 대로 조절할 수 있다면 얼마나 좋을까? 이러한 일이 머지 않을지도 모른다. 국내 연구진이 3D 프린터를 이용해 몸 밖에서 자라나는 인공 지방조직을 개발했기 때문이다. 이 조직을 비만 환자의 체내 조건과 비슷한 환경에서 배양하자, 실제 비만과 관련한 다양한 생리학적 변화가 나타났다.

기계공학과 조동우 교수·통합과정 안민준·조원우 씨 연구팀은 부산대 의생명융합공학부 김병수 교수와의 공동연구로 인-배스(In-bath) 3D 바이오프린팅 기술로 체외 지방조직을 만드는 데 성공했다.

비만을 포함한 지방 관련 질병 연구에 활용될 것으로 기대되는 이번 연구성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 최근 게재됐다.

지방세포로 이뤄진 지방조직은 다른 기관과 긴밀하게 상호작용을 하는 내분비 기관으로서 대사 조절에 중요한 역할을 한다. 지방조직을 몸 밖에서 배양하고, 이를 비만 연구에 활용하려는 시도가 이어졌던 이유다. 다만 지금까지 개발된 체외 지방조직은 세포 밀도가 낮아 실제 조직을 완벽하게 모사하지 못했다.

연구팀은 세포 밀도가 높은 체외 지방조직을 제작하고자 알지네이트와 지방유래 탈세포화 세포외기질로 구성된 하이브리드 바이오잉크를 개발해냈다. 기존 바이오잉크의 경우, 세포가 배스 안에 퍼진 콜라겐의 세포부착 모티프(cell-binding motif)를 따라 이동하며 뿔뿔이 흩어졌다. 그러나, 세포부착 모티프가 없는 알지네이트를 이용하면 이렇게 세포가 흩어지는 것을 막을 수 있다. 연구팀은 개발한 이 바이오잉크를 인배스(in-bath) 3D 바이오프린팅 기술에 적용하여 세포의 증식 특성을 성공적으로 제어하였다.

연구 결과, 연구팀이 원하는 위치에 프린팅된 지방전구세포(preadipocyte)는 흩어지지 않고 높은 밀도를 유지했다. 4주의 배양 후, 연구팀은 이 높은 밀도의 지방전구세포가 지질을 포함하는 성숙한 지방세포로 분화되었음을 확인하기도 했다.


인공 조직으로 체내 환경을 모사한 이 연구성과는 질병의 원인 분석이나 신약 개발에 활용할 수 있다. 특히 동물 실험을 대체하며 윤리적 문제에서 비교적 자유로워질 수 있을 뿐만 아니라, 사람과 유전적으로 다른 동물 대신 실제 지방과 유사한 인공 지방조직을 사용함으로써 연구의 정확성을 한층 높일 수 있을 것으로 기대를 모은다.

한편, 이 연구는 한국연구재단 나노·소재기술개발사업, 우수신진사업의 지원을 받아 이뤄졌다.