줄기 세포의 유전자 조작 가능한 ‘마이크로 유체 칩’개발

정 아람 고려대 교수 연구팀

유체만으로 조작 물질 이동

난치 암 등의 세포 치료의 새로운 길 열려

A는 마이크로 유체 채널 기반의 세포 내 물질 전달 플랫폼의 모식도와 세포막 투과 화 과정 (i-iii) B는 형광 물질이 배달 된 K562 세포의 이미지.

고려대 (총장 죤진테쿠) 바이오 공학부 정보 아람 교수 연구팀이 줄기 세포와 면역 세포의 유전자 편집 및 조작을위한 마이크로 유체 칩을 개발했다.

줄기 세포 또는 면역 세포와 같은 일차 세포 (primary cell)는 일반적인 세포주 (cell line)과는 달리 수명이 한정되어있어 인위적인 유전자 조작이 매우 어렵다. 그래도 차 세포의 유전자 편집은 세포 치료제 개발에 필수적이기 때문에이를 효과적으로 형질 전환시킬 수있는 기술의 개발이 요구되었다. 특히 최근에는 혈액 암과 같은 난치성 암 완치에 성공한 것처럼 암 면역 치료 유전자 편집 기술의 개발이 시급하다.

정 교수 팀이 개발 한 마이크로 유체 세포 내 물질 전달 플랫폼은 기존의 기술과는 달리, 전기 및 바이러스를 이용하지 않고 미세 유체 채널 내에서 형성되는 유체의 유동만을 이용하여 다양한 유전자 조작 물질 를 세포 내로 전달한다. 이 기술은 전달 물질의 크기와 세포의 종류에 관계없이 고효율로 전달이 가능한 높은 범용성을 입증했다. 차 세포 인 줄기 세포 (사람 제대혈 유래 줄기 세포 · 지방 유래 줄기 세뾰)과 면역 세포 (마우스 골수 유래 수지상 세포)의 기존 상용화 된 전기 천공 기술과 고분자 캐리어 이용 기술보다 높은 형질 전환 수율 를 쟁취에 성공했다. 1 분에 약 100 만 개 이상의 세포를 대량으로 형질 전환시킬 수 있다는 점에서 세포 치료 연구 분야에 실질적인 기여를 할 수있을 것으로 기대된다.

A는 마이크로 유체 기반의 세포 내 물질 전달 플랫폼을 이용한 일차 세포의 유전자 편집의 효율성과 종래 기술과의 비교. B는 대조군과 300㎚ 나노 입자가 전달 된 K562 세포의 형광 이미지.

현재 세포의 기능을 편집하기위한 다양한 나노 입자의 연구가 활발히 진행되고있는 가운데 연구팀은이 기술을 이용하여 직경 300㎚에 도달 나노 입자를 세포 내로 전달할 수 수 있다는 것을 증명함으로써 다양한 나노 입자 기반 세포 공학 연구의 초석이 될 것으로 기대하고있다.

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제 1 저자이다 호죤스 연구원은 “세포 내 물질 전달은 다양한 생명 공학 연구에 필수적인 기술”이라며 “이번 연구는 세계 최초의 미세 채널 내 유동만을 이용해 줄기 세포 DNA 형질 전환에 성공하여 기존의 상용 기술보다 높은 일차 세포의 유전자 편집 효율을 얻었다는 점에서 주목할만한 성과 “라고 연구 의의를 밝혔다. 이번 연구 논문은 세계적인 학술지 인 ‘ACS Nano (IF : 14.5)’에 게재됐다.
/ 고구ァン이 선임 기자 [email protected]

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