암 줄기세포 제작 원천 기술 개발

KAIST 임성갑 교수팀, 특수 고분자박막 이용

▲iCVD 장치를 이용한 특정 고분자 코팅 세포배양기판과 이를 이용한 표면 유도 3차원 암줄기세포 스페로이드 형성 모식도 ⓒKAIST

생체 내 환경과 유사한 3차원 스페로이드 형태로 양질의 암 줄기세포를 손쉽게 대량 배양할 수 있는 원천 기술이 개발돼 암치료제 개발에 기여할 것으로 보인다.

암 줄기세포는 항암제에 대한 내재적 저항성을 가져 암의 전이와 재발에 깊이 관여하고 있다.

그러나 종양 안에 극히 일부 존재하기 때문에 지금까지는 다양한 암 줄기세포의 대량 확보가 어려워 암 연구 및 약물 개발에 제약을 받아왔다.

KAIST 생명과학과 전상용, 이대엽 교수와 생명화학공학과 임성갑 교수 공동 연구팀이 특수 고분자박막을 이용해 3차원 암 줄기세포 스페로이드(spheroids)를 손쉽게 제작할 수 있는 세포배양 플랫폼을 개발했다.

연구팀은 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법’을 이용한 고분자 박막을 형성해 암 줄기세포를 제작했다.

이번 연구에서 특정 고분자 박막에서 배양된 표면 자극 유도 암 줄기세포 스페로이드가 약 24시간 안에 형성되고, 배양시간에 따른 암 줄기세포와 관련된 유전자 양의 증가를 발견했다.

또 플랫폼을 통해 형성된 암 줄기세포 스페로이드는 실제 항암제를 처리했을 때 뛰어난 약물저항성을 지니고 있음을 확인했다.

아울러 종양 동물모델에서 비교그룹에서는 보이지 않았던 다른 장기로 암이 전이되는 것을 확인했다.

이밖에 전체염기서열분석(Whole-genome sequencing)을 통해 표면 자극 유도 암 줄기세포와 실제 암 환자 암 줄기세포와의 유사성을 확인했다.

▲ 전상용 교수 연구진 ⓒKAIST

전상용 교수는 “이미 시판되고 있는 다양한 종류의 암 세포주들 뿐만 아니라 환자에서 유래한 생체 내 환경과 유사한 3차원 스페로이드 형태로 양질의 암 줄기세포를 고효율로 손쉽게 대량 배양할 수 있는 원천 기술을 개발했다”며 “향후 암 줄기세포 기초 연구 및 약물 개발의 패러다임을 바꿀 수 있고, 나아가 암 줄기세포 제작용 플랫폼 소재에 대한 원천 기술 확보를 통해 거대한 암 관련 의료시장에서의 경제적인 부가가치 창출도 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.

최민석, 최윤정 박사, 유승정 박사과정이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 미국 암학회(AACR) 대표 국제학술지인 암 연구(Cancer Research) 10월24일자 온라인 판에 ‘Polymer thin film-induced tumor spheroids acquire cancer stem cell-like properties’라는 제목으로 게재됐다.