우리 연구진이 다양한 오가노이드에 손쉽게 적용가능한 전기생리신호 모니터링 시스템을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 이현주 전기 및 전자공학부 교수팀이 한국생명공학연구원의 손미영 국가아젠다연구부장, 이미옥 줄기세포융합연구센터 박사팀과 비침습적 오가노이드 전기생리신호 측정을 위한 고신축성 돌출형 미세전극 어레이 플랫폼을 개발했다고 14일 밝혔다.
인간유래 줄기세포 기반 세포 집합체인 오가노이드는 인체 조직을 높은 정확도로 모사해 질병 모델 개발과 약물 스크리닝, 개인 맞춤형 의학에도 활용 가능하다.
다만 전기신호가 발생하는 심장·뇌 오가노이드의 전기생리신호 측정은 난제다.
제작 방식에 따라 오가노이드 크기가 다양하고 형태가 불규칙해 이를 파괴하지 않고 외부 표면에 전극을 밀착해 측정하기가 매우 어려웠다.
연구팀은 오가노이드 크기·형태에 맞춰 스스로 늘어나 표면에 밀착하도록 해, 전기생리신호 실시간 변화도 성공적으로 측정·평가했다.
미소 전자 기계 시스템(MEMS) 공정을 개발해 고신축성 미세전극 어레이를 제작했고, 전기증착 공정으로 돌출형 미세전극을 제작했다. 이로써 오가노이드에 전극을 더 강하게 밀착, 오가노이드 손상 없이 안정적으로 전기생리신호를 측정할 수 있게 했다.
이현주 KAIST 교수는 “이번 기술은 신약 개발 시 실험동물을 대체하거나 재생 치료제로써 사용되는 오가노이드 품질 평가에 바로 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
연구에 김기업 KAIST 전기 및 전자공학부 박사과정과 이영선 생명연 박사과정이 제1 저자로 참여했으며, 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 지난 12월 15일 자 온라인 게재됐다.
한편, 이번 연구는 산업통상자원부 3D 생체조직칩 기반 신약개발 플랫폼 구축기술 개발사업, 과학기술정보통신부 국산 연구장비 기술 경쟁력 강화사업, 바이오·의료기술 개발사업 지원을 받아 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
