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환자의 암세포를 이용해 체외에서 암 조직과 거의 흡사한 환경을 만들어내는 기술이 개발됐다.

29일 UNIST바이오메디컬공학과 박태은, 강현욱 교수와서울아산병원 명승재 교수공동 연구팀 발표에 따르면,슬롯사이트 소닉 메이저 암 조직의 경도와저산소환경을 정밀하게 모사하는 3D 프린팅 인공 암 조직 ‘Eba-PDO’ 개발에 성공했다.

암 연구에는 환자에게서 직접 떼어낸 암세포를 3차원으로 배양한 인공 소형 장기'오가노이드'가 널리 쓰인다. 하지만 기존 방식은 암세포가 자라는 주변 환경(TME)을 제대로 반영하지 못하는 한계가 있었다. 슬롯사이트 소닉 메이저 암 조직은 주변 세포들의 영향과 물리적 압력 등으로 인해 정상 조직보다 단단하고 산소 비율도 낮다.

이런 환경은 암세포의 성장 방식이나 항암제 반응에 큰 영향을 미치지만, 기존 오가노이드 배양법으로는 재현하기 어려웠다. 이로 인해 실험 결과가 슬롯사이트 소닉 메이저 환자에게서 나타나는 반응과 달라 약물 개발이나 치료 전략 수립에 어려움이 있었다. 또한 기존 오가노이드는 배양 시 크기와 모양이 제각각으로 만들어져 실험 결과의 일관성을 확보하기도 어려웠다.

연구팀은 이런문제를 해결하기 위해 ‘임베디드 바이오프린팅(Embedded Bioprinting)’ 기술을 활용했다. 먼저 환자 유래 암 오가노이드 세포를 젤라틴, 세포외기질 성분 등과 섞어 생체 재료 ‘바이오잉크’를만들었다.

이 생체 바이오잉크를 슬롯사이트 소닉 메이저 대장암 조직과 유사한 단단함(약 7.5kPa)을 갖도록 조절된 구조물안에 3D 프린터로 정확하게 주입하여 배열했다. 이 방식은 세포가 자가 조립하여 균일한 크기와 모양의 인공 암 조직(Eba-PDO)을 형성하도록 유도했다. 동시에 구조물이외부 압력 및저산소 환경 등 슬롯사이트 소닉 메이저 암 조직과 유사한 환경을 제공했다.

이렇게 만들어진 Eba-PDO는 슬롯사이트 소닉 메이저 암 조직의 특성을 기존 유사 제품보다더 정밀하게모사할 수 있었다. 조직 단면 관찰 결과, 기존 오가노이드보다 암 조직 특유의 조밀하고 변형된 세포 형태를 보였다. 유전자 발현 분석결과에서도 슬롯사이트 소닉 메이저 환자 암 조직과유사도가 약 70% 수준인 기존 모델보다 높은90% 수준을 기록했다.

연구팀은 Eba-PDO의 형태학적 특징에 주목했다. Eba-PDO는 동일 환자 유래 세포로는 일정한 형태를 유지했지만, 환자마다 고유한 크기와 모양 차이를 보였다. 연구팀은 이 특성을 이용해, 인공 암 조직의 현미경 사진만으로 암 예후와 관련된 특정 유전자(CEACAM5) 발현 여부를 예측하는 AI 모델을 개발했다.

CEACAM5는 대장암 등 여러 고형암에서 전이 및 항암제 내성과 관련 있다고 알려진 주요 표지 단백질이다. 이 단백질이 많이 발현된 암 조직은 세포 간 결합이 약해져 덜 조밀하고 불규칙한 형태를 띠는 경향이 있다. AI는 이런미세한 형태학적 차이를 학습하여, 별도의 유전자 검사 없이 이미지 분석만으로 CEACAM5 발현 수준을 예측했다. 개발된 AI 모델은 99%의 높은 정확도를 보였다.

또한 Eba-PDO는 슬롯사이트 소닉 메이저 환자들 사이에서 나타나는 항암제 '5-플루오로우라실' 등의반응성의 차이도 기존 모델보다 더 정확하게 재현해냈다. 혈중 CEACAM5 농도가 높은 환자 유래 Eba-PDO가 낮은 환자 유래 Eba-PDO보다 더 강한 내성을 보이는 임상 결과와 일치하는 경향을 확인했다.

연구팀은 "슬롯사이트 소닉 메이저 암세포 성장을 체외에서 정확히 재현하고 분석하는 이 방식을 통해 보다 정밀한 환자 맞춤형 치료가 가능해질 것"이라며"향후 면역세포나 혈관 구조까지 이 플랫폼에 통합한다면 더욱 정교한 인공 암 모델로 확장될 수 있을 것"이라고 설명했다.

이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 지난 3월 28일 온라인 공개됐다.

/ 육지훈 기자 editor@popsci.co.kr