세포 배양으로 만든 인공 미니 좌심실

(A model heart ventricle, made with real living heart cells and designed at U of T, can be used to study heart disease and test out potential therapies without the need for invasive surgery. Credit: Sargol Okhovatian, University of Toronto)

토론토 대학의 연구팀은 심장 세포를 배양해 움직이는 좌심실을 모방하는 연구를 진행했습니다. 세포 배양을 통해 조직이나 장기를 만드는 일이 어려운 것은 일반적인 조직이 여러 종류의 세포가 유기적으로 결합된 형태이기 때문입니다.

벽돌과 시멘트, 유리창 들을 모아둔다고 건물이 되지 않는 것처럼 이들이 모두 제 위치에서 제 기능을 하게 붙여야 진짜 조직이 됩니다. 조직이 모인 장기는 더 말할 필요가 없습니다. 특히 심장은 3차원적으로 수축과 이완을 반복하는 장기이기 때문에 배양을 통해 만들기가 더 까다롭습니다.

연구팀의 해결책은 매우 복잡한 형태의 주형을 만들어 3차원 구조를 모방하는 것입니다. 아래 영상처럼 생체적합 폴리머를 이용한 주형을 만들어 망사 형태의 표면에서 자라면서 심장과 비슷한 근육층을 만들도록 하는 것입니다.

(동영상)

3개의 근육층으로 된 미니 좌심실은 실제로 수축하면서 액체를 뿜어낼 수 있습니다. 물론 인공 대동맥을 만들 순 없기 때문에 사진에서 보듯이 투명한 관에 액체를 넣고 비슷한 환경을 만듭니다. 대략 내부 지름은 0.5mm 이고 길이는 1mm 정도이기 때문에 실제 심장을 대신할 장기를 만들긴 힘들지만, 연구팀은 심장 기능이나 질병 연구, 약물 반응 테스트 등에 사용할 수 있는 미니 장기가 될 것으로 기대하고 있습니다.

물론 조직 공학의 궁극적인 목표는 진짜 장기와 똑같은 복제 장기를 배양해서 키우는 것입니다. 과연 그 날이 언제 오게될지는 모르겠지만, 언젠가 불가능이 아닌 가능한 일로 바뀔 것으로 생각합니다.

참고

https://medicalxpress.com/news/2022-07-reverse-heart-bioartificial-left-ventricle.html

Mohammad Hossein Mohammadi et al, Toward Hierarchical Assembly of Aligned Cell Sheets into a Conical Cardiac Ventricle Using Microfabricated Elastomers, Advanced Biology (2022). DOI: 10.1002/adbi.202101165

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