포스텍(POSTECH·총장 김무환)은 조동우 기계공학과 교수·장진아 교수·김종민 박사·통합과정 공정식 연구팀이 두 가지 얇은 막 형태 안구세포와 구조체를 하이브리드 멤브레인 프린팅 기술로 프린팅해 '혈관-망막-장벽' 모델을 개발했다고 6일 밝혔다.
망막 색소 상피(RPE)는 혈관-망막-장벽(oBRB)을 형성하고 다양한 역할을 한다. RPE 손실은 시력 손상을 일으켜 심각한 질병을 초래할 수 있다. 하지만 아직 RPE 손상과 관련된 질병을 치료하기 위한 효과적인 방법은 없다.
연구팀은 신약 개발에 사용할 수 있을 정도의 기능이 모방된 인공 눈(체외 모델)이 부족하다는 사실에 주목했다. 이를 해결하기 위해 RPE의 기저막과 단층구조를 제작할 수 있는 하이브리드 멤브레인 프린팅 기술을 개발했다.
또 실제 기저막 조직을 기반으로 만들어진 바이오잉크를 사용, 지금까지 바이오잉크로는 획득할 수 없었던 RPE 기능 모사에 성공했다. 개발한 '인공 눈'은 콜라젠 바이오잉크 기반 모델과 비교했을 때 RPE 기능들이 더 강하게 발현돼 실제 망막 기능을 잘 모사하는 것으로 확인됐다.
연구팀은 인공 눈을 흡연자가 직접 흡입하는 주류연(Mainstream) 환경을 재현, 흡연이 안구에 미치는 영향을 분석했다. 모델에서 산화 스트레스를 관찰한 결과 RPE 기능들이 망가지는 것을 확인했다. 또 항산화제를 처리한 모델에서는 미약하지만 흡연에 의한 손상을 줄여주는 것으로 나타났다.
연구팀은 실험을 통해 흡연이 실제로 안구 조직에 산화 스트레스를 유발해 악영향을 미치며 항산화제로는 그 영향을 모두 막는 것이 어렵다는 것을 확인했다. 또 인공 눈이 실제 인체 기능을 모사할 수 있어 질환의 영향을 분석할 수 있으며 약물효능 검증에도 사용할 수 있다는 것을 검증했다.
조동우 교수는 “하이브리드 멤브레인 프린팅 기술에 환자 샘플을 이용하면 환자의 안구 상황을 재현할 수 있는 모델이 될 수 있다”며 “개인 맞춤형 약물 개발 플랫폼으로 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.
한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처 연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 최근 헬스케어 관련 소재 분야 권위지인 '어드밴스드 헬스케어 머터리얼즈'에 게재됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
