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의생명공학과 이수홍 교수 연구팀, 유도만능 줄기세포 제작 효율 증진을 위한 “3차원 역분화 유도 하이드로젤 시스템” 개발

생체재료 분야 세계적 권위 학술지 Advanced Functional Martials에 게재

의생명공학과 이수홍 교수 연구팀, 유도만능 줄기세포 제작 효율 증진을 위한 “3차원 역분화 유도 하이드로젤 시스템” 개발

동국대 의생명공학과 줄기세포공학 연구실(이수홍 교수 연구팀)이 최근 7월에 게재된 Advanced Science (IF=15.840, JCR 랭킹 상위 5%)논문에 이어 새로운 연구결과를 도출했다. 연구팀은 히알루론산 하이드로젤을 이용한 3차원 시스템을 통해 체세포인 섬유아세포를 유도만능 줄기세포로 효과적으로 역분화 시킬 수 있는 기술(Physicochemical Properties in Three-Dimensional Hydrogel Modulate Cellular Reprogramming into Induced Pluripotent Stem Cells)을 개발, 최근 생체재료 분야의 권위있는 학술지 Advanced Functional Materials(IF=16.836, JCR 랭킹 상위 5%이내)에 게재(2020년 11월 9일 온라인)했다고 밝혔다.

환자 맞춤형 치료가 가능한 유도만능 줄기세포는 운명이 결정된 체세포에 역분화를 일으키는 4가지 특정 유전자 도입을 통해 만들어질 수 있다. 유도만능 줄기세포는 생체를 이루는 모든 세포로 분화할 수 있으며 무제한 증식이 가능하기 때문에 세포 치료 및 조직 재생을 위한 세포치료제 공급원으로 활용이 가능하다. 또한, 환자의 체세포로부터 생산된 유도만능 줄기세포를 이용하면 환자 맞춤형 치료가 가능하다. 하지만, 유도만능 줄기세포의 생산 효율은 0.01%에 지나지 않을 정도로 매우 낮아서 생산 효율을 증진시키기 위한 다양한 연구가 활발이 이루어지고 있다.

이번 연구에서는 일반적인 세포 배양 조건인 2차원 환경이 아닌 생체 내부 환경을 모사한 3차원 시스템에서 유도만능 줄기세포의 생산 효율이 증가하는 것을 확인했다. 특히, 다양한 재료와 강성을 가진 3차원 시스템을 비교한 결과, 히알루론산 하이드로젤에서 강성이 가장 작을 때 세포표면 수용체인 CD44와의 상호작용에 의한 신호전달기작이 조절되어 이를 통한 유도만능 줄기세포 생산효율이 증가한다는 “3차원적 물리/화학적 인자들에 대한 역분화 메커니즘”을 확인하였다 .

이수홍 교수는 “이 기술은 물리/화학적 기능성 생체재료를 도입한 최초의 3차원 세포역분화 기술로써 유도만능 줄기세포의 대량생산을 현실화하며 환자맞춤형 치료를 위한 연구 활성화의 원동력이 될 것”이며 또한 “세포직접교차분화와 같은 세포전환기술에도 활용될 수 있을 것” 이라고 전했다.

한편, 이번 연구 결과는 질병관리청이 지원하는 국가보건의료연구인프라구축사업, 과학기술정보통신부가 지원하는 개인기초연구지원사업 및 바이오・의료기술개발사업을 통해 이뤄졌다.

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