POSTECH, 인공 췌장 플랫폼 개발로 혁신적 치료제 연구 가속화

포스텍 (포항공과대학교 :POSTECH) 연구진이 3D 바이오프린팅 기술을 이용해 실제 췌장의 구조와 기능을 재현하는 혁신적인 플랫폼을 개발했다. 이번 연구는 줄기세포 유래 췌도세포의 성숙도를 높이고, 당뇨병 치료제 개발 및 질환 연구에 활용될 수 있는 새로운 가능성을 제시하며 학계의 주목을 받고 있다. 해당 연구는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 온라인판에 게재됐다.

3D 바이오프린팅을 활용한 인공 췌도세포 개발

당뇨병은 인슐린을 분비하는 췌도세포의 기능 이상으로 인해 발생하는 대표적인 대사질환이다. 기존 연구에서는 줄기세포를 활용해 췌도세포를 제작하는 방법이 개발됐으나, 이 세포들이 실제 췌장 환경에서처럼 정상적인 기능을 수행할 수 있도록 만드는 데는 한계가 있었다.

이에 POSTECH 기계공학과·생명공학과·IT융합공학과·융합대학원 장진아 교수 연구팀과 시스템생명공학부 통합과정 김명지 연구원이 협력해 실제 췌장 조직에서 유래한 바이오잉크와 3D 바이오프린팅 기술을 활용한 새로운 플랫폼을 개발했다. 연구팀은 세포외기질과 기저막 단백질(라미닌, 콜라겐 IV)을 포함한 바이오잉크 *PINE(Peri-islet niche-like)*을 제작하고, 이를 이용해 인간 췌도와 유사한 구조를 형성하는 HICA-V(Human islet-like cellular aggregates and vasculature) 플랫폼을 완성했다.

실제 췌장과 유사한 환경 조성으로 기능적 개선

HICA-V 플랫폼은 줄기세포로 만든 췌도세포와 혈관을 정밀하게 배치하여 실제 췌장의 구조를 거의 완벽하게 모사했다. 연구 결과, 이 플랫폼에서 배양된 췌도세포는 인슐린 및 결합단백질 발현이 증가하며 실제 췌도와 유사한 기능적 특성을 나타냈다.

특히, 당뇨병과 유사한 환경에서 염증 유전자 발현이 증가하는 등 생체 내 병리적 반응을 효과적으로 재현하는 데 성공했다. 이는 단순히 췌도세포의 성숙도를 높이는 것을 넘어, 당뇨병 치료제 개발과 질환 연구를 위한 중요한 도구로 활용될 가능성을 보여준다.

맞춤형 인공 췌도세포, 치료제 개발 및 세포 이식 효율성 향상 기대

연구를 이끈 장진아 교수는 “이번 연구에서 개발한 맞춤형 췌도세포 플랫폼은 실제 췌장의 구조와 기능을 충실히 재현하여 인공 췌도세포의 성숙과 기능 향상에 기여할 것”이라며, “이 플랫폼이 당뇨병 연구 및 치료제 개발뿐만 아니라 췌도세포 이식 치료의 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대한다”고 밝혔다.