최근 국내외 연구팀이 손을 잡고 손쉽게 잘라서 상처에 바로 이식이 가능한 세포 스티커 개발에 성공했다고 밝혔다. 해당 세포 스티커는 화상 상처와 같은 넓고 복잡한 모양의 환부에도 이식이 가능하기 때문에 상처 재생 치료에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다.

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 신소재공학과 정성준 교수 연구팀이 영국 케임브리지대(University of Cambridge)의 로이신 엠 오언스(Róisín M. Owens) 연구팀, 부산대 의대 김재호 교수 연구팀과의 협업을 통해 세계적인 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’에 “세포를 스티커처럼 목표 대상 조직으로 직접 전달할 수 있는 새로운 세포 시트 전달 방식을 개발했다”고 밝혔다.

기존에는 손상된 조직의 재생을 위해 주사제 형태의 세포 현탁액을 주입하는 방식을 사용하고 있지만 주입된 세포들이 조직에 안정적으로 세포가 부착되지 못해 큰 효과를 얻지 못하고 있다. 이러한 세포 부착성을 높이기 위해 등장한 기술이 세포 시트 기술이지만, 이전까지의 기술들은 세포 시트를 목표 대상으로 전달하기 위해 부정적인 영향을 주는 ‘외부 자극‘을 통해 세포 시트를 표면으로부터 ’탈착‘하는 과정을 동반하고 있다.

연구팀은 부정적인 외부 자극의 도움 없이도 계면에 대한 자연적인 세포 부착 선호도 차이를 이용하여 세포가 스스로 목표 대상 표면으로 이동해가도록 하는 생체 친화적 세포 시트 스티커 기술을 세계 최초로 개발했다.

연구팀은 FDA 승인받은 패럴린 유연 박막을 세포 배양 표면으로 사용했고, 박막 표면 자외선 처리를 통해 세포가 배양 접시에는 안정적으로 붙을 수 있게 하면서 동시에 원하는 목표 조직으로 옮겨갈 수 있는 정도의 적절한 세포 부착 세기를 조절했다.

연구팀이 개발한 세포 시트 스티커 기술은 세포가 내재적으로 가지고 있는 이동 성질을 이용하여 ’자극 적용‘과 ’탈착‘ 과정 없이도 세포 전달이 가능해 기존 기술과 비교했을 때, 높은 생체적합성과 공정 절차 단순화, 작업 편의성 증가를 가능하게 했다.

또한, 연구팀은 이번에 개발된 세포 시트 스티커 연구 과정에서 흔히 알려진 세포의 수평적인 이동 외에 두 계면 사이에서 수직적인 세포의 이동을 최초로 확인했다. 연구팀은 이러한 계면 사이의 수직적인 세포 이동 현상을 ’계면 간 세포 이동(Interfacial cell migration)‘이라고 명명하고 이를 세포 전달 플랫폼의 배경 원리로 설명하고 있다.

연구팀은 개발한 세포 스티커를 동물 모델에 적용하여 다양한 형태의 상처에 붙이고 상처가 빠르게 재생되는 것을 성공적으로 확인했다. 이를 기반으로, 연구팀은 배양된 세포 스티커를 원하는 모양으로 잘라내어 복잡한 환부에 적용할 수 있는 ’살아있는 세포 메디폼'으로의 개발 가능성을 제시했다. 그뿐만 아니라, 세포 스티커 기술을 활용하면 여러 겹으로 세포층을 적층하여 3차원 조직 제작에도 응용할 수 있으며, 여러 종류의 세포를 활용하여 다종 세포가 복잡하게 패턴화된 인공 조직도 손쉽게 제작할 수 있음을 확인했다.

연구를 주도한 정성준 교수는 “이번 연구는 계면 간의 3차원적인 세포 이동을 확인한 최초의 연구로서 기초 생물학적인 연구로의 심층적 확장 또한 이어갈 것으로 기대된다”고 말했다.

한편, 이 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.