그래핀 위에 인간 줄기세포 배양 첫 성공

2016.02.16 18:00

 

김정범 교수(가운데)와 이현아 연구원(왼쪽), 남동규 연구원(오른쪽)이 그래핀 지지체(모니터 그림)에 대해 이야기를 나누고 있다. - UNIST 제공
김정범 교수(가운데)와 이현아 연구원(왼쪽), 남동규 연구원(오른쪽)이 그래핀 지지체(모니터 그림)에 대해 이야기를 나누고 있다. - UNIST 제공

 

‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀 위에서 인간 줄기세포를 배양할 수 있는 기술이 개발됐다. 이 기술로 얻은 줄기세포는 감염 위험이 없다는 점에서 치료용으로 적합하다.

 

김정범 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 교수팀은 지지세포 없이 그래핀을 이용한 인간 역분화줄기세포(iPS세포) 배양법을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

 

배아줄기세포나 iPS세포는 모든 세포로 분화할 수 있는 전분화능력을 지녔다는 점에서 조직, 장기를 대체하는 방식으로 질병을 치료하는 재생의학 분야에 필수적이다. 하지만 임상에 쓸 만큼 전분화능 줄기세포를 안전하게 배양하는 방법은 아직 개발되지 않았다.

 

전분화능 줄기세포를 배양하려면 지지세포(Feeder cell)나 세포외기질(ECM)이 필요한데, 이들이 쥐와 같은 동물에서 나온 물질이라는 점에서 동물의 병원균을 사람에게 옮길 수 있기 때문이다. 지지세포를 쓰지 않고 세포를 배양할 수 있는 합성고분자 지지체가 나왔지만, 가격이 비싸고 지지체가 쉽게 분해돼 세포를 오래 배양할 수 없다는 한계가 있었다.

 

연구팀은 고분자 지지체 대신 그래핀을 이용해 문제를 해결했다. 세포가 잘 붙을 수 있게 그래핀 표면에 나노 크기의 볼록한 무늬를 만들고, 세포가 잘 성장하도록 그래핀 표면에 물을 잘 함유하는 화학기도 붙였다.

 

연구팀이 개발한 그래핀 위에 iPS세포를 배양했더니 줄기세포 고유의 전분화능과 자가증식 능력이 잘 유지되는 것으로 나타났다. 줄기세포의 유전자 발현과 특성도 지지세포 위에서 배양했을 때와 비슷했다. 그동안 그래핀을 세포 지지체로 응용하는 연구는 있었지만, 인간 iPS세포에 적용해 배양에 성공한 것은 이번이 처음이다.

 

김 교수는 “줄기세포 배양의 안전성을 확보한 만큼 치료 목적에 쓰일 줄기세포를 대량생산할 수 있다”며 “이 기술이 재생의학 분야 발전에 크게 이바지할 것”이라고 설명했다. 그래핀 지지체가 상용화 될 경우 고분자 지지체를 쓸 때보다 세포 배양 비용을 100분의 1로 떨어뜨릴 수 있다.

 

그는 또 “상용화를 위해서는 세포를 배양할 때 쓰는 배양접시에 그래핀을 코팅하는 기술이 추가로 필요하다”면서 “그동안 배양접시에 그래핀을 코팅하려면 1000도의 고온에서 작업해야 했지만 이번 연구에선 코팅 온도를 250도까지 낮추는 데 성공해 상용화 가능성을 높였다”고 말했다.

 

연구결과는 ‘네이처’의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트’ 5일자에 실렸다.

 

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