기계연구원, 세계 최초 암세포 제거 3D 바이오프린팅 기술개발
* NK세포(자연살해세포, Natural Killer Cell)
NK세포는 체내 1차 방어작용(선천면역)을 대표하는 면역세포다.
암세포나 바이러스 감염세포 등의 비정상세포를 스스로 감지하고 즉각적으로 제거한다.
기계연, NK 면역세포 기능 향상하는
3D 바이오프린팅 기술 세계 최초 개발
새로운 기술로 암 치료 효과 향상 기대
면역세포 기능을 향상해 암세포를 제거할 수 있는 3D 바이오프린팅 기술이 세계 최초로 개발됐다.
과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연)은 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연)과 공동연구를 통해 암 치료를 위한 새로운 면역 요법으로 NK세포* 치료제를 이용한 3D 바이오프린팅 기술을 개발하고, 관련 연구성과를 유수의 저널인 Biomaterials Research (IF: 11.3)**에 발표했다.
*NK세포: Natural Killer Cell, 바이러스 및 암세포에 대응하는 백혈구로, 인체에 해악한 세포를 골라 죽인다. 외부에서 침입한 적이 아닌, 내부에서 감염된 비정상 세포를 제거한다.
**게재명: NK cells encapsulated in micro/macropore-forming hydrogels via 3D bioprinting for tumor immunotherapy (게재일: 2023.6.22)
<하이드로젤 제작 모습>
기계연 자연모사응용연구실 박수아 책임연구원, 생명연 김태돈 책임연구원 공동 연구팀은 암 치료에 사용되는 3D 바이오프린팅 기술을 이용, NK세포를 머금은 하이드로젤을 프린팅했다. NK세포는 단독으로 체내에 주입되면 떠다니는데, 이 과정에서 많은 양이 암세포까지 도달하지 못하고 유실된다.
3D 프린팅된 하이드로젤이 NK세포를 머금도록 함으로써 NK세포의 유실을 방지해 많은 양을 암세포까지 도달할 수 있도록 돕는다. 이 하이드로젤에는 구멍이 생성돼, 일정 시간이 지나면 활성도가 유지된 NK세포가 흘러나와 암세포를 제거하는 세포 면역*기능을 수행할 수 있도록 한다.
*세포 면역: 세포가 자기(self)와 비자기(non-self)를 구분해 비자기(non-self) 세포와 암과 같이 변형된 자기(self) 세포를 제거하는 면역 과정
기존 정맥주사를 이용해 NK세포를 주입하는 방식은 고형암*의 임상시험에서 결과가 좋지 않았다. 이는 NK세포가 적정 수준의 생존력을 유지하지 못하고, 종양 부위까지 찾아가지 못하기 때문이다.
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*고형암: 혈관 및 결합성 조직으로 일정한 경도와 형태를 지니는 악성종양을 총칭하는 단어
반면, 이번에 개발된 기술을 활용하면 NK세포를 하이드로젤 안에 주입한 채로 프린팅하고 3차원 환경에서 배양해 NK세포의 생존력과 활성도를 향상해 암 조직에 대응할 수 있다.
<3D 바이오프린팅 NK 세포 면역 치료과정>
기계연 박수아 책임연구원은 “암 치료에 사용되는 NK세포의 기능을 크게 향상할 수 있는 기술”이라며 “새 기술을 통해 암 환자 치료에 크게 도움을 줄 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원 ‘체내 삽입형 나노바이오 센서의 평가를 위한 멀티 스케일 혈관 내재형 피부복합조직 모사체 개발’ 과제 및 국가과학기술연구회 융합연구단 사업 ‘중대 질환 UnTACT 시스템 개발’ 과제의 지원을 받아 수행됐다
한국기계연구원 관리자
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