뇌와 유사한 환경의 세포 배양 플랫폼 개발

효과적인 뇌신경질환 세포 치료제 제작 기술로 활용 전망

조승우 교수 한국과학재단 제공

인구 고령화로 인해 뇌신경질환 환자가 급증하고 있지만 효과적인 치료방법이 마땅치 않은 가운데 기능성 세포 이식을 기반으로 하는 세포 치료제는 현재 약물에 의존하는 치료법을 대체할 수 있는 방법으로 각광을 받고 있다.

그러나 세포지료제는 기능적인 세포의 대량 확보 기술이 개발되어야 하고, 기능성 신경세포의 생산에 특정 세포외기질 성분(콜라겐, 피브로넥틴, 매트리젤 등)을 이용한 세포 배양 시스템은 일부 세포독성을 보이거나 세포 생존율, 분화 및 기능성을 향상시키는데 한계가 있었다.

신경질환의 세포치료 효능을 극대화하기 위해서는 실제 뇌에 존재하는 복합적인 조직 구성 성분들을 모사할 수 있는 세포 배양 시스템의 개발이 필요하다.

연세대 조승우, 강훈철 교수 연구팀은 뇌 조직을 모사한 생체재료를 이용해 신경세포로의 리프로그래밍 및 신경분화를 증진시켜 줄 세포 배양 플랫폼을 개발했다.

연구팀은 뇌 조직 특이적인 성분을 가공해 실제 뇌와 유사한 환경의 세포 배양 플랫폼을 개발했다.

화합물 및 일반적인 생체물질로 만든 기존의 세포 배양 기술과 비교할 때 기능성 세포의 제작 효율이 획기적으로 증진됐다.

제작된 신경세포의 표현형과 기능이 실제 신경세포와 상당히 유사하다.

또한 개발된 배양 시스템으로 기능성 신경세포를 제작했을 때 세포의 치료 효능도 개선되었다.

제작된 기능성 신경세포는 허혈성 뇌졸중 생쥐의 행동 및 운동능력을 크게 향상시켰다.

조승우 교수는 “이 연구는 실제 뇌에 존재하는 복합적인 미세환경을 모사하여 기존 세포 분화 기술의 한계를 극복한 것”이라며 “향후 치료용 신경세포의 대량생산 기술에 적용되어 효과적인 뇌신경질환 세포 치료제 제작을 위한 중요 요소기술로 활용되길 기대된다“고 설명했다.

이 연구 성과는 국제학술지 네이쳐 바이오메디컬 엔지니어링 (Nature Biomedical Engineering) 7월 11일자 논문으로 게재되었다. (논문명 : Three-dimensional brain-like microenvironments facilitate the direct reprogramming of fibroblasts into therapeutic neurons)