기계硏, 미세유체 기반 바이오칩 3차원 종양 대량생산 기술 개발

항암제 개발 청신호

한국기계연구원 대구융합기술연구센터 곽봉섭 박사 연구팀이 체내 종양을 모사한 3차원 종양을 대량 생산할 수 있는 '미세유체 기반 바이오칩'을 개발했다고 24일 밝혔다.

이 기술을 통해 3차원 종양의 대량 생산이 가능해지면 신약개발 효율을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 액적(Droplet·물방울) 기반의 미세유체 바이오칩을 이용, 신체 내부의 종양과 유사한 3차원 종양을 대량 생산하는데 성공했다. 물과 기름이 서로 섞이지 않는 특성을 이용했다.

초기 생산한 유방암세포를 포함한 물방울의 사진(왼쪽) 및 24시간 경과 후 물방울 내 형성된 3차원 종양(오른쪽)./자료제공=한국기계연구원

종양 세포가 들어있는 물방울을 유상 용액 입구로 주입한 뒤 세포 용액 입구로 세포가 포함된 배양액을 주입하면 물과 유상 용액이 섞이지 않는 소수성 원리에 의해 액적 생성부에서 암세포를 포함한 물방울이 생성됐다.

이를 세포 액적 출구를 통해 모아 세포 배양기에서 배양, 3차원 종양을 형성할 수 있었다.

이 방식의 가장 큰 장점은 대량 생산이 용이하다는 점이다.

1초당 16-20개의 암세포 물방울을 만들 수 있어 1분 당 1000개 까지 생산할 수 있다.

1000만 개의 암세포를 포함하는 1㎤ 부피 용액이 있으면 24시간 안에 3차원 종양(직경 0.15 ㎜) 1만-3만 개를 만들 수 있다고 연구진은 설명했다.

곽봉섭 선임연구원은 "이 기술은 기존 보다 훨씬 빠르고 경제적으로 종양을 대량 생산할 수 있어 실제 환자에서 추출한 종양을 이용, 3차원 종양을 대량 생산하면 환자 맞춤형 항암치료도 가능한 만큼 치료 효과가 극대화될 수 있을 것" 이라며 " "앞으로 유방암 환자의 실제 종양을 이용해 임상 연구를 이어갈 것”이라고 말했다.

한편, 이번 연구 논문은 약물전달 분야의 세계적 권위지인 'Journal of Controlled Release (Impact Factor: 7.786)' 4월호에 게재됐다.