인간 태아줄기세포를 이용한 3D 프린팅

 벽돌의 집합이 건물이 아니듯 세포가 뭉쳐있다고 해서 조직 (Tissue) 이나 장기 (Organ) 이 될 수는 없습니다. 이 점은 인간 태아 줄기 세포 (human embryonic stem cells (hESCs)) 연구에서도 마찬가지 입니다. 다양한 세포로 분화할 능력을 지닌 줄기 세포는 그 자체로는 조직이나 장기는 아니라고 할 수 있습니다.  

 크고 복잡한 빌딩을 생각하면 여기에는 아주 다양한 자재와 부품들이 들어가게 됩니다. 상하수도 배관에서, 냉난방, 환기, 전선, 화재 및 기타 재난 안전 장비, 엘리베이터를 비롯한 다양한 편의 장비와 방범장비가 그렇습니다. 이는 마치 생물체가 다양한 세포들로 유기적으로 구성되어 있는 것과 비슷하죠. 세포를 배양하는 것은 비교적 간단할 지 몰라도 이런 유기적인 조직이나 기관을 만들기는 쉽지 않습니다.  

 또 벽돌들이 그 자체로 벽을 구성하지 못하고 벽돌과 벽돌 사이 시멘트가 필요하듯 세포와 세포 사이에도 다양한 세포외 기질 (Extracellular Matrix ECM) 이 존재하며 이들의 존재가 세포 만큼이나 조직을 구성하는데 중요합니다. 사실 세포외 기질은 상상이상으로 복잡하며 다양한 기능을 가지고 있습니다. 불행히 단순한 세포 배양으로는 이를 다 재현하기는 어렵습니다.  

 인공적으로 이를 재현하기 위한 biofabrication 기술 중 최근에는 잉크젯 프린팅 기술을 응용해 다양한 기법이 주목을 받고 있는데 스코틀랜드의 연구자들이 valve based cell printer 를 이용해 3차원 구조의 구형 (spheroid) 인간 태아줄기 세포 구조를 만드는데 성공했습니다. 이를테면 아주 작은 3D 세포 프린팅 기술입니다.  

 연구팀에 의하면 세포를 살아있는 채로 프린팅 하기 위해 2개의 다른 바이오필름을 위에 각각 2 nl 의 droplet (5 개 미만의 세포를 포함) 을 분사했다고 합니다. 그리고 이를 0.25 - 0.6 mm 사이즈의 spheroid structure 를 만드는데 사용했습니다.  

 일반적으로 말하는 복잡한 조직은 아니지만 아무튼 살아있는 인간 태아줄기 세포를 3 차원적으로 구성했다는 점은 주목할 만한 기술이라고 하겠습니다. 연구팀은 이를 통해 앞으로 인간의 조직과 유사한 인공 조직을 만들어 각종 신약의 실험이나 기타 과학연구에 이용할 수 있기를 기대하고 있습니다. 그리고 언젠가 먼 미래에는 인간 태아 줄기 세포 연구의 성배라고 할 수 있는 살아있는 인공 장기 개발에도 도움이 되기를 기대하고 있습니다. 이 연구는 biofabrication 에 기재되었습니다. 

 참고 

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130204220838.htm

Journal Reference:

1. Alan Faulkner-Jones, Sebastian Greenhough, Jason A King, John Gardner, Aidan Courtney, Wenmiao Shu. Development of a valve-based cell printer for the formation of human embryonic stem cell spheroid aggregates. Biofabrication, 2013; 5 (1): 015013 DOI: 10.1088/1758-5082/5/1/015013