2025년 1월 14일, KAIST 연구팀이 세계 최초로 뇌 및 심장 오가노이드의 비침습적 전기생리신호를 측정할 수 있는 고신축성 돌출형 미세전극 어레이를 개발했다는 소식이 전해졌다. 해당 기술은 한국생명공학연구원과의 협업으로 이루어졌으며, 다양한 크기의 오가노이드에 적용 가능해 신약 개발과 정밀 의료의 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다.
오가노이드: 생체 조직의 새로운 모델
오가노이드는 인간 줄기세포 기반으로 제작되는 3차원 세포 집합체로, 동물 실험과 2차원 배양 모델의 한계를 극복하며 약물 스크리닝과 질병 모델 개발에 큰 잠재력을 지닌다. 하지만, 전기신호를 발생시키는 심장 및 뇌 오가노이드는 미세한 신호의 측정이 어려워 실시간 모니터링 기술 개발이 시급했다.
새로운 기술, 돌출형 미세전극 어레이
KAIST 전기및전자공학부 이현주 교수 연구팀은 오가노이드 표면에 밀착 가능하도록 설계된 고신축성 돌출형 미세전극 어레이를 개발했다. 이 전극은 오가노이드의 크기와 형태에 따라 스스로 늘어나 밀착되며, 전기생리신호를 비파괴적으로 실시간 측정할 수 있다. 이 기술은 기존 2차원 전극의 단점을 극복하고, 산업화와 대량 생산이 용이한 MEMS 공정을 활용해 제작됐다.
의학 연구와 약물 개발의 새 시대
연구팀은 이번 기술을 통해 심근 스페로이드와 중뇌 오가노이드에서 발생하는 전기생리신호를 성공적으로 분석했다. 이 과정에서 오가노이드의 성숙 상태 및 약물 반응에 따른 신호 변화를 확인하며, 약물 스크리닝과 정밀 의료에 활용 가능성을 입증했다. 연구 결과는 국제 학술지 Advanced Materials에 게재되며 세계적으로 주목받고 있다.
미래 전망
이현주 교수는 “이번 연구는 다양한 오가노이드 기반 연구에 활용될 수 있는 핵심 기술로, 신약 개발과 환자 맞춤형 의료 시스템 구축에 기여할 것”이라며, 후속 연구를 통해 다기능 모니터링 시스템과 자동화 플랫폼으로 확장할 계획임을 밝혔다.
KAIST의 연구는 기존의 한계를 넘어 오가노이드 기술의 가능성을 새롭게 정의하며, 정밀 의료와 바이오 기술의 발전에 기여할 것으로 보인다.
