나노구조 배양접시로 췌장베타세포 분화수율 4배 향상

고려대 김종훈·포항공대 김동성 교수팀 "췌장베타세포 분화수율 31%로 높여"



나노구조 표면의 배양접시를 이용해 줄기세포가당뇨병 세포치료에 필수적인 췌장베타세포로 분화하는 효율을 4배 이상 높이는 기술을 국내 연구진이 개발했다.



고려대 생명과학대 김종훈 교수와 포항공대 기계공학과 김동성 교수 연구팀은 5일 줄기세포의 췌장베타세포 분화 연구에서 배양접시 표면을 나노미터(㎚=10억분의1ｍ) 크기의 구멍이 있는 구조로 제작, 분화수율을 기존방식보다 4배 이상 높이는데 성공했다고 밝혔다.



췌장베타세포는 체내 혈당을 낮추는 인슐린을 분비하는 세포로 췌장 소도(랑게르한스섬)에 있다. 췌장베타세포는 인간 배아줄기세포(ESC)나 유도만능줄기세포(iPS)를 분화시켜 만들 수 있지만 줄기세포에 성장인자, 호르몬, 사이토킨 등을 주입하는 기존 방식은 분화수율이 7% 내외로 낮아 이를 높이는 것이 과제였다.



연구팀은 평평한 배양접시 대신 표면에 다양한 크기의 나노 구멍이 있는 배양접시에서 인간 배아줄기세포와 유도만능줄기세포를 췌장베타세포로 분화시키는 방법으로 분화효율을 획기적으로 높였다.



특히 표면에 200㎚ 크기의 구멍이 있는 배양접시에서는 성장인자와 호르몬 등다른 요인을 똑같이 적용했을 때 췌장베타세포 분화수율이 평평한 배양접시(7% 내외)에서 보다 4배 이상 향상된 31%로 높아졌다.



연구진은 분화효율이 높아진 데 대해 배양접시 표면이 생체 내 환경과 비슷해짐에 따라 세포 외부환경 신호와 관련된 전사인자(TAZ)의 발현이 억제되고, TAZ 발현이 감소하면서 췌장세포 분화를 촉진하는 전사인자(PDX1)의 발현이 증가했기 때문으로 분석했다.



김종훈 교수는 "이 연구는 나노구조를 포함한 세포배양 용기를 이용해 당뇨 치료에 필요한 췌장베타세포의 분화수율을 획기적으로 증가시킨 것"이라며 "생물화학적 세포분화법에 드는 비용을 크게 낮춰 앞으로 당뇨병 치료에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.



한국연구재단 기초연구사업과 산업통상자원부 산업융합원천기술개발사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 'ACS (ACS Nano, 3월 22일자)에 게재됐다.



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