연구성과

기계 조동우 교수-서울대병원 공동연구팀, 3D 세포 프린팅 기술로 난치성 뇌암 치료에 한 걸음 다가서

2019-03-22 174

– 3D 세포 프린팅 기술로 암 세포 환경과 동일한 칩 제작, 항암 치료 재현
– 향후 환자별 최적 항암치료 조합 도출 가능

연구성과_상세_환자-맞춤형-교모세포종-칩을-이용한-항암-치료-예측-개념도

5년 이내 생존률이 2%에 불과한 난치성 뇌암을 치료할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 발표됐다.

기계공학과 조동우 교수, 서울대병원 신경외과 백선하 교수 공동 연구팀은 항암 치료로 증세가 호전된 환자와 암이 악화된 환자군을 대상으로 각각 암세포를 분리한 후 3D 세포 프린팅 기술을 이용하여 특수 제작된 칩에 세포를 배양한 결과, 칩 내부에서 기존 항암 치료와 동일한 암 세포 치료 반응을 재현했다고 연구 결과를 밝혔다.

연구진은 먼저 인공 조직이나 인공 장기를 제작할 수 있는 3D 바이오프린팅 기술을 적용하여 뇌암의 가장 흔한 형태인 교모세포종의 환경을 칩 형태로 동일하게 구현했다. 산소 투과성이 있는 실리콘으로 칩의 벽을 프린팅하고 그 안에 환자의 몸에서 추출한 교모세포종과 사람의 혈관세포로 이루어진 바이오잉크를 순차적으로 프린팅해서 동심형 고리구조를 제작했다.

실제 교모세포종의 환경을 모사한 칩에 세포를 프린팅해 배양한 결과, 전통적인 체외 세포 배양으로 확인할 수 없었던 세포종의 병리학적 특징이 칩에서 재현됐다. 그리고 항암 치료 효과가 양호했던 환자들에게서 분리한 3종의 교모세포종으로 제작한 칩들은 암세포 생존률이 약 40%이하였던 반면에, 암이 악화된 환자들에게서 분리한 4종의 교모세포종으로 제작한 칩들은 암세포 생존률이 약 53% 이상이었다.

또한, 같은 대상의 위 교모세포종 칩에 기존의 단일 약물을 사용하는 표준치료법을 시험한 칩은 약 54%의 암세포 생존율을 보인 반면, 최적 약물 조합을 시험한 칩은 암세포 생존률이 23%까지 떨어졌다.

이는, 향후 뇌암 치료에 있어서 환자별로 맞춤형 항암제 조합을 찾아내는데 세포 프린팅 기술을 유용하게 사용할 수 있음을 확인한 성과다.

이 논문의 공동 1저자인 기계공학과 이희경 박사와 경북대학교 기계공학부 정영훈 교수는 “본 연구를 통해 3D 프린팅으로 복잡한 교모세포종 특징 모사가 가능함을 제시해, 앞으로 다양한 암 칩 개발에 기술을 적용할 수 있기를 기대한다.”라고 이번 연구의 성과를 강조했다.

조동우 교수는 “지금까지 3D프린팅을 활용해 장기나 근육, 뻐대를 만들어내는 연구를 해왔지만, 이번 연구성과는 그 응용 가능성을 암치료까지 확장할 수 있다는 가능성을 엿볼 수 있었다”며 “앞으로도 사고로 인한 부상, 난치병으로 어려움을 겪고 있는 환자들에게 도움이 될 수 있도록 다양한 연구를 시도할 계획”이라고 밝혔다.