(Researchers in Asia used triple-coaxial cell printing technology to construct biomimetic tissue-engineered blood vessels that include an endothelium layer surrounded by a smooth muscle layer. The prematured blood vessels were evaluated in vivo through an interpositional abdominal aorta graft in a rat model. Credit: Gao et al.)
바이오 3D 프린팅은 현재는 임상에서 널리 사용되고 있지는 않지만, 미래 의학에서 중요한 역할을 담당할 것으로 기대하고 있습니다. 뼈와 연골, 피부는 물론 혈관, 장기를 바이오 3D 프린터를 통해 생산할 수 있다면 의학 부분에서 획기적인 성과가 기대됩니다. 하지만 그 전에 실제 조직과 최대한 비슷한 형태의 3D 프린팅 조직을 만들어내야 상용화가 가능합니다.
포항공대 및 카톨릭 의대의 연구팀은 쥐를 이용한 동물 모델에서 3D 프린터 출력 이식 혈관을 테스트 했습니다. 혈관, 특히 큰 동맥은 단순히 속이 빈 튜브가 아니라 혈관 내피 세포 및 결합 조직, 근육층을 지닌 다소 복잡한 조직입니다. 특히 동맥의 경우 혈압에 따라 수축하는 근육 없이는 적절한 혈압 유지가 어렵습니다.
연구팀은 삼중 동축 3D 프린팅 기술 triple-coaxial 3-D printing technology을 사용해서 수주에 걸쳐 세포를 배양해 평활근 (smooth muscle)으로 둘러쌓인 혈관내피 세포 (endothelium) 층으로 된 인공 대동맥을 만들었습니다. 이를 6마리의 쥐에 이식한 결과 성공적으로 대동맥 기능을 대신했습니다. 대동맥이 특히 큰 압력을 받는 혈관이기 때문에 상당히 고무적인 결과입니다.
혈관 이식에서 환자 자신의 혈관을 이용하는 경우 이식 범위와 크기가 제한될 수밖에 없고 있던 기존의 혈관이 사라지는 단점이 있습니다. 더구나 맞는 혈관이 없는 상황도 있기 때문에 필요할 때마다 적합한 혈관을 출력할 수 있다면 임상에서 상당한 도움이 될 것입니다. 물론 실제 임상에 적용할 수 있는 수준의 바이오 3D 프린팅 기술은 아직이지만, 많은 연구가 진행되고 있는 만큼 10년, 20년 후에는 혁신적인 변화를 올 것으로 기대합니다.
참고
Ge Gao et al, Tissue-engineering of vascular grafts containing endothelium and smooth-muscle using triple-coaxial cell printing, Applied Physics Reviews (2019). DOI: 10.1063/1.5099306
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