약물 스크리닝용 3차원 세포배양 플랫폼 개발

한국기초과학지원연구원 김정아 박사 - 고려대 정석 교수팀 공동연구

생의학오믹스연구부 김정아 박사팀 ⓒ 한국기초과학지원연구원

고속 약물 스크리닝을 위한 새로운 형태의 3차원 세포배양 플랫폼이 개발돼 신약탐색이 빨라질 것으로 전망된다.

한국기초과학지원연구원 바이오융합분석본부 생의학오믹스연구부 김정아 박사팀은 고려대 정석 교수팀과 공동연구를 통해 세포활성 및 약물 스크리닝을 위한 분석장비에 적용할 수 있는 3차원 세포배양 플랫폼 개발에 성공했다.

약물 스크리닝은 신약 개발 전체 과정 중에서 신약 후보물질이 될 수 있는 합성 화합물 또는 천연물 등에 대해 약리 활성 및 독성을 평가하는 과정이다.

연구팀은 세포배양실험 및 분석에 흔히 사용되는 웰플레이트에 접합할 수 있는 젤(Gel) 유닛(Unit)을 개발함으로써 세포배양시료를 균일한 두께로 정확하게 웰플레이트에 주입할 수 있게 해 3차원으로 배양된 고품질의 세포 시료를 만들 수 있게 했다.

젤 유닛은 또한 3차원 미세 패턴 구조를 지녀 세포배양시료가 형태를 유지하면서도 주변부에 다른 세포를 배양하며 물질교환을 할 수 있는 오픈형태를 갖는 것이 특징이다.

연구진은 개발한 웰플레이트에 치매유발물질(베타아밀로드 전구물질)이 과발현된 신경세포를 3차원적으로 배양한 후, 다양한 생화학적 실험법 및 약물테스트 실험을 적용해 봄으로써 이 플랫폼이 약물탐색에 활용될 수 있음을 실험적으로 검증했다.

연구팀이 개발한 세포배양실험 및 분석에 흔히 사용되는 웰플레이트에 접합할 수 있는 젤(Gel) 유닛(Unit) ⓒ한국기초과학지원연구원

기존에 개발된 3차원 세포 배양 장치들은 형태나 구조상 첨단 고속 자동화 스크리닝 장비를 이용하기 어려워 3차원 세포 배양법이 신약탐색과 발굴에 더 유리함에도 불구하고 활용에 제약이 있었다.

이번에 개발된 장치는 이러한 고속 스크리닝 장비에 호환 가능한 형태를 갖추었을 뿐만 아니라, 이종 세포와의 혼합배양에도 유리해 세포간의 상호작용에 관한 메커니즘을 밝히는 기초응용 연구에도 다양하게 활용될 것으로 전망된다.

연구성과는 세계 권위지인 ‘랩온어칩 (Lab on a Chip)지에 7월 20일 온라인판에 게재됐다. (논문명: ‘Hydrogel-incorporating unit in a well: 3D cell culture for high-throughput analysis’, 주저자: 유영준, 교신저자: 김정아, 정석)

김정아 박사는 “이번 연구결과는 3차원 세포배양 플랫폼이 약물 스크리닝을 위한 분석툴로서 적극적으로 활용될 수 있는 계기가 될 것”이라며, 이 플랫폼을 이용한 기초연구뿐만 아니라 상용화될 수 있도록 대량 생산할 수 있는 기술 개발도 함께 수행할 예정” 이라고 밝혔다.