빛으로 세포 성장 방향 조종…조직공학 새길 열었다

빛을 이용해 세포의 성장 방향과 모양을 정밀하게 제어하는 기술이 개발됐다.

29일(현지시간) 일본 요코하마 국립대학교 연구팀은 빛에 반응하는 젤라틴 기반 하이드로겔을 개발해 세포 지지체의 구조를 정확하게 제어하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 'ACS 바이오머티리얼즈 사이언스 & 엔지니어링'에 지난 9월 2일 게재됐다.

연구팀은 이 기술이 혈관이나 신경처럼 주변 환경에 따라 성장 방향이 바뀌는 조직을 모방하는 데 유용하다고 설명했다. 또한 암세포가 체내에서 어떻게 발달하고 퍼지는지 규명하는 데 도움이 될 수 있는 이방성 전이 모델을 만드는 데도 적용될 수 있다.

연구팀은 젤라틴 네트워크에 광반응성 분자를 결합한 '광분해성 아크릴레이트 변성 젤라틴(Gelatin-PDA)'을 만들었다. 이 하이드로겔에 두 개의 광자를 쬐면 가교결합이 분해돼 네트워크가 느슨해진다. 자외선을 추가로 조사하면 하이드로겔이 더욱 분해되면서 모양을 바꿀 수 있다.

연구팀은 실험을 통해 하이드로겔의 표면과 내부에 정밀하게 빛을 조사해 인간 골수 유래 줄기세포의 성장 방향을 제어하는 데 성공했다. 또한 쥐 세포의 자연적인 구형 모양을 길게 늘려 3차원 제어가 가능함을 입증했다.

교신 저자인 이지마 카즈히로 부교수는 "이번 연구로 3차원 세포 지지체 내에서 세포 신장 방향의 역동적이고 정밀한 제어를 달성했다"며 "이는 복잡하고 역동적인 생물학적 조직 모사에 크게 기여하고 재생 의학의 발전을 위한 길을 열어준다"고 말했다.