전남대학교 학부생이 졸업연구로 시작한 아이디어를 바탕으로, 3D 바이오프린팅 기반 근육 조직 대량 제작 플랫폼 개발에 성공했다.

실제 인체 근육을 정밀하게 모사하면서도 하루 만에 대량 생산이 가능한 이번 성과는, 신약 개발의 시간과 비용 구조를 획기적으로 바꿀 수 있는 기술로 주목된다.

21일 전남대학교에 따르면, 이희경 교수와 한국재료연구원 최영진 박사 공동 연구팀은 3D 바이오프린팅 기술을 활용해 인체 근육의 구조와 기능을 정밀하게 재현하면서도, 이를 빠르게 대량 생산할 수 있는 근육 조직 플랫폼을 개발했다.

이번 성과는 루게릭병(ALS), 근이영양증(DMD) 등 난치성 근육 질환 치료제 개발을 가속화할 수 있는 기반 기술로 기대를 모은다.

연구팀은 상용화된 96-웰 플레이트에 3D 바이오프린팅 공정을 최적화해, 단 하루 만에 균일한 성능을 갖춘 근육 조직 모델을 대량으로 제작할 수 있는 ‘간소화(Streamlined) 공정’을 확립했다.

또한 ‘버섯 모양 앵커’ 설계와 양친매성 코팅 기술을 적용해 근조직 제작 성공률을 획기적으로 향상시켰다.

특히 개발된 플랫폼은 대규모 약물 스크리닝 실험에서도 우수한 성능을 입증했다.

연구팀은 4종의 약물을 서로 다른 농도로 적용한 실증 실험을 통해, 단 한 번의 실험(Single-run)만으로 3차원 배양 조직에서 약물의 독성과 효능을 동시에 평가할 수 있음을 확인했다.

이는 신약 개발 과정에서 소요되는 시간과 비용을 크게 줄일 수 있는 가능성을 보여준다.

이번 연구는 전남대학교 농업생명과학대학 융합바이오시스템기계공학과(전 생물산업기계공학 전공) 출신 임태은 연구원(21학번)이 학부 4학년 당시 졸업연구로 기획·수행한 결과다.

학부생이 주도한 연구가 국제 학술지에 게재되며, 전남대학교 학생들의 창의성과 연구 역량을 입증한 사례로 평가된다.

이희경 전남대 교수와 최영진 한국재료연구원 박사는 “이번 플랫폼은 기존의 복잡한 칩 기반 시스템을 넘어, 96-웰 플레이트와 형광 이미징 등 표준화된 실험 도구를 활용해 자동화 로봇 시스템과의 호환성을 높인 것이 특징”이라며, “향후 개인 맞춤형 치료제 개발은 물론, 세포 배양 및 동물 실험을 대체하는 차세대 시험 모델로 폭넓게 활용될 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구 성과는 생화학 연구 방법(Biochemical Research Methods) 분야 상위 9.3%에 해당하는 국제 학술지 Lab-on-a-Chip에 게재됐다.

기백관 기자