- 3차원 미세환경 제어와 AI 분석 기술 융합… 균일성·기능성·대량생산성 동시 확보
- 이수홍 교수, “차세대 세포외소포체 치료제 생산의 새로운 방향 제시”
- 국제 학술지 Advanced Composites and Hybrid Materials(IF=21.8, JCR 상위 1.5%) 게재
- 국내 및 미국·유럽 특허 등록·출원으로 글로벌 확장성 ‘기대’

▲ (왼쪽부터) 박효은 박사(제1저자), 아라이 요시에 박사(교신저자), 이수홍 동국대 교수(교신저자)

동국대학교(총장 윤재웅)는 본교 의생명공학과 이수홍 교수 연구팀(줄기세포융합공학 연구실)이 마이크로입자가 도입된 줄기세포 스페로이드 기반 세포외소포체 생산 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구성과는 생체재료 및 복합소재 분야의 세계적 권위 학술지인 Advanced Composites and Hybrid Materials(IF = 21.8, JCR 상위 1.5%)에 지난 6월 4일(목) 온라인 게재됐다.

세포외소포체(Extracellular Vesicles, EVs), 일명 엑소좀은 세포 간 신호 전달을 매개하고 조직 재생과 염증 조절을 유도할 수 있어, 다양한 난치성 질환을 치료하기 위한 첨단바이오 분야 핵심 소재로 주목받고 있다. 그러나 기존 생산 방식은 생산량이 적고 품질이 불균일해 치료제 실용화에 한계가 있었다.

연구팀은 줄기세포를 3차원 스페로이드 형태로 배양하고, 스페로이드 내부에 생리활성 물질을 탑재한 마이크로입자를 도입했다. 세포 간 3차원 미세환경을 정밀하게 제어하고, 스페로이드 내부의 세포 생존율을 높이는 동시에 균일한 생화학적 자극이 전달될 수 있도록 설계한 것이다. 그 결과, 치료 효능이 강화된 세포외소포체를 균일하게 생산하고, 향후 대량생산 공정으로 확장할 수 있다는 가능성을 제시했다.

특히, 이번 연구에서는 AI 머신러닝 기반 분석 기술을 활용하여 다양한 실험 변수와 세포외소포체의 기능 간 연관성을 정량적으로 분석했다. 이를 바탕으로 생산 조건을 체계적으로 최적화할 수 있는 AI 기반 플랫폼을 구현함으로써, 경험 중심의 기존 생산 방식에서 한 단계 발전한 차세대 세포외소포체 생산 전략을 제시했다.

이번 기술은 치료용 세포외소포체 생산의 핵심 과제로 지적되어 온 균일성(Uniformity), 기능성(Functionality), 대량생산성(Scalability)을 동시에 향상시킬 수 있다는 점에서 의미가 크다. 연구팀은 최근 관련 기술에 대한 국내 특허 등록을 완료하고, 미국과 유럽에서도 특허 출원을 진행해 기술의 독창성과 글로벌 확장 가능성을 확보했다.

연구 책임자인 이수홍 교수는 “이번 연구는 세포외소포체 치료제 생산 과정에서 중요한 세 가지 요소인 균일성, 기능성, 대량생산성을 동시에 개선한 플랫폼 기술”이라며, “이번 연구는 골관절염 치료용으로 검증하였으나, 향후 다양한 난치성 질환을 대상으로 한 세포외소포체 치료제 개발과 산업화를 앞당기는 중요한 기반이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편, 본 연구는 한국연구재단 중견연구지원사업, 글로벌기초연구실지원사업, 창의도전연구기반지원사업, 해외우수과학자유치사업, 박사과정생연구장려금지원사업 및 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.