3D 프린터로 '암 덩어리' 만들었다

[아이뉴스24 최상국 기자] 포스텍과 서울대학교병원 연구진이 3D 바이오프린팅 기술로 암 덩어리를 제작하는 데 성공했다. 환자 맞춤형 암 치료법 개발에 기여할 것으로 기대된다.

포스텍 창의IT융합공학과 정성준 교수, 생명과학과 신근유 교수, 융합생명공학부 통합과정 윤웅희씨 연구팀은 서울대학교병원 구자현 교수와 공동연구를 통해 잉크젯 바이오프린팅 기술을 이용해 방광암 종양 모델을 최초로 제작하고 종양 내 이질성을 분석하는 데 성공했다고 13일 발표했다.

3D 바이오프린팅은 살아 있는 세포를 원하는 형상으로 쌓아 올려 생체조직이나 인공장기를 제작하는 기술이다. 정밀의료(Precision Medicine)는 유전정보나 임상정보 등을 바탕으로 개별 환자에게 맞춤형 진단과 치료를 적용하고자 하는 새로운 헬스케어 분야다.

암 환자의 경우, 동일 암조직 내에서조차 서로 다른 특성을 가진 암세포들이 공존하는 '종양 내 이질성'으로 인해 ‘획일적인(one-size-fits-all)’ 치료방식으로는 한계가 많다. 또한, 약물 부작용이나 항암제 내성 등이 사람마다 제각각 다른 것이 치료를 힘들게 하는 원인이 된다.

연구팀은 잉크젯 세포 프린팅 방식을 이용해 방광암 모델을 만들고, 이를 이용한 암 이질성 분석 연구를 수행했다. 특히, 환자에게서 뽑아낸 암세포를 잉크젯 방식으로 정밀하게 프린팅해 각각을 암 오가노이드(유사장기)로 성장시켰다.

이후 단일 세포에서 유래된 3차원 오가노이드의 분열·사멸과 관련된 단백질의 발현량을 비교하고, 각 오가노이드에 따른 방광암 치료제의 효능에 대한 차이점을 발견했다. 또한, 오가노이드 사이의 유전자 발현을 정량적으로 비교해 암의 이질성을 확인했다.

지금까지 바이오프린팅 기술을 활용해 인공 뼈, 치과 보철, 인공 혈관, 인공 피부, 인공 장기, 바이오 칩 등 다양한 인공 대체물을 제작했지만, 실제 환자의 암세포를 활용해 ‘암 덩어리’를 만들고 암 이질성을 분석해 낸 사례는 이번 연구가 처음이다.

이렇게 만들어진 암 모델을 이용하면, 환자에게 맞는 약이나 치료법을 먼저 시도할 수 있고 부작용을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라 개별 환자에 특화된 표적 치료를 제공함으로써 현행 치료의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대된다.

연구를 주도한 정성준 교수는 “바이오프린팅 기술에 바탕을 둔 정밀의료 기술은 획일적인 암 치료법에서 발생하는 부작용과 낭비를 최소화하고, 저비용으로 환자의 삶의 질을 높일 수 있을 것”이라고 기대했다.

이 연구는 경상북도 4차산업혁명 핵심기술개발사업, 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업, 해양극지기초원천기술개발사업의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 ‘바이오패브리케이션(Biofabrication)’에 최근 게재됐다.