미래 생명공학의 핵심으로 주목 받고 있는 줄기세포의 거동*을 보다 정밀하게 관찰하고, 증식과 분화 효율도를 높이는 신개념 세포배양 기판을 대량생산하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발되었다.

포항공과대학교 김동성 교수(34세), 차경제 박사과정생(29세)과 차의과학대학교 이수홍 교수(41세), 박광숙 박사과정생(27세)이 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 고분자 생명과학분야의 권위 있는 학술지인 ‘Macromolecular Bioscience'지 10월호(10월 11일) 표지논문으로 게재되었다.
(논문명 : Effect of Replicated Polymeric Substrate with Lotus Surface Structure on Adipose-Derived Stem Cell Behaviors)

김동성 교수 연구팀은 자연계에 존재하는 마이크로/나노 복합구조로 잘 알려진 연잎 표면 형상을 정밀 금형기술과 고분자 미세성형공정기술을 통해 폴리스티렌 재질 기판에 복제하는 대량생산기술을 개발하여, 줄기세포 거동연구를 위한 원천기반기술을 확보하였다.

줄기세포와 조직공학 연구에서 줄기세포의 증식뿐만 아니라 특정세포로 분화를 조절하는 것은 매우 중요한 연구주제이다. 지금까지 줄기세포의 증식과 분화를 조절하기 위해 전 세계 연구자들은 △성장인자 △호르몬 △사이토카인 등을 주입하는 다양한 화학적 방법을 개발해왔다.

그러나 화학적인 방법은 효율에 한계가 있고 매우 비싸다는 문제점이 제기되었다. 따라서 최근 연구자들은 세포배양면의 마이크로/나노 수준의 물리적 구조를 이용해 줄기세포의 증식?분화 효율을 높이고자 꾸준히 연구해왔지만, 배양면 제작비용이 비싸고 제작시간이 오래 걸리는 단점이 있어 상용화와 대량생산에 어려움이 있었다.

김 교수팀은 세포배양면의 물리적 특성에 따라 줄기세포의 거동이 달라진다는 점에 착안하여, 마이크로/나노 복합구조를 지닌 연잎 표면의 형상을 폴리스티렌 재질의 기판에 복제하였고, 마이크로/나노 구조를 갖는 고분자 세포배양 기판을 대량생산할 수 있는 성형 기반기술을 개발하는데 성공하였다.

연구팀이 제작한 기판은 기존의 평평한 세포배양 기판과는 달리 줄기세포의 부착형상이 마이크로 구조에 의해 변형되었고, 국소부착은 마이크로/나노 구조에서 많이 생성되었다. 또한 연구팀은 연잎 표면 형상에 의해 지방세포로의 분화효율이 약 7% 향상된 것을 확인하였다.

김동성 교수는 “이번 연구를 시작으로 다양한 마이크로/나노 구조를 갖는 고분자 세포배양 기판의 대량 성형기반기술을 확보하여 효율적?체계적인 줄기세포 연구와 조직공학 연구가 가능할 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.