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POSTECH·부산대 공동연구팀, 몸 밖에서 ‘전이성 암’ 모사해 맞춤의료 길 열다

“환자에게서 채취한 세포로 암 모델 제작하면 맞춤형 치료 실현할 수 있어”

박영재 기자 | 기사입력 2022/09/07 [10:06]

POSTECH·부산대 공동연구팀, 몸 밖에서 ‘전이성 암’ 모사해 맞춤의료 길 열다

“환자에게서 채취한 세포로 암 모델 제작하면 맞춤형 치료 실현할 수 있어”

박영재 기자 | 입력 : 2022/09/07 [10:06]

【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 기계공학과 조동우 교수·통합과정 조원우·안민준 씨, 부산대 의생명융합공학부 김병수 교수 공동연구팀이 인-배스(In-Bath) 3차원 바이오프린팅 기술을 이용해 전이성 흑색종 모델을 제작했다고 7일 밝혔다.

 

▲ 인-배스(In-bath) 3차원 바이오프린팅 기술을 통해 제작한 혈관·림프관이 포함된 체외 전이성 흑색종 모델. 개발된 모델에서 암세포의 침습과 전이 현상을 관찰할 수 있었다.  © 포스텍


이 모델은 전이성 흑색종의 특성을 모사하는 암 스페로이드(Cancer Spheroid)1)를 인공 혈관·림프관 사이에 프린팅해 만들어졌다.

 

앞서 연구팀은 돼지유래 피부 조직을 탈세포화하여 만든 세포외기질 바이오잉크 배스(Bioink Bath) 안에 암 스페로이드를 바이오프린팅하는 기술을 개발했다. 이 기술을 이용해 다양한 크기의 암 스페로이드를 혈관과 함께 제작했다. 다만, 기존의 체외 암 모델에는 면역세포가 이동하는 통로이자 약물 내성에 영향을 미치는 림프관이 포함되지 않았다.

 

이에 연구팀은 최초로 바이오프린팅 기술을 통해 암 스페로이드와 혈관·림프관이 공존하는 전이성 암 모델을 제작하는 데 성공했다. 연구 결과, 개발된 모델에서 암세포의 침습·전이와 기질세포에 의한 약물 저항성 등 전이성 흑색종의 특징적인 현상이 관측됐다. 표적 치료(targeted therapy)에 사용되는 약물 조합을 적용하자 실제와 유사한 반응이 나타나기도 했다.

 

복잡한 체내 환경을 그대로 구현한 체외 암 모델을 이용하면 암을 더욱 효과적으로 치료할 수 있다. 환자마다 각기 다르게 나타나는 암의 진행과 치료제의 효과를 몸 밖에서 미리 확인할 수 있어, 항암 치료에 대한 환자의 부담도 줄어든다.

 

나아가, 개발된 암 모델에 면역세포를 적용하면 실제 암에서 일어나는 암세포와 면역세포의 상호작용과 이로 인한 면역반응 등을 관측할 수 있을 것으로 기대된다.

 

한편, 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 최근 게재된 이 연구는 한국연구재단 나노미래소재원천기술개발사업과 신진연구자지원사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

 

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 

POSTECH and Pusan ​​National University joint research team open a path for personalized medicine by mimicking 'metastatic cancer' outside the body

 

 POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-Hwan) is a joint research team led by Professor Dong-Woo Cho of the Department of Mechanical Engineering, Min-Jun Cho Won-Woo and Min-Jun Ahn of the integrated course, and Byeong-Soo Kim of the Department of Biomedical Engineering at Pusan ​​National University using in-bath 3D bioprinting technology to develop metastatic melanoma. It was announced on the 7th that the model was produced.

 

This model was created by printing a Cancer Spheroid1) that mimics the characteristics of metastatic melanoma between an artificial blood vessel and a lymphatic vessel.

 

  Previously, the research team developed a technology for bioprinting cancer spheroids in an extracellular matrix Bioink Bath made by decellularizing pig-derived skin tissue. Using this technology, cancer spheroids of various sizes were fabricated together with blood vessels. However, the existing in vitro cancer model did not include lymphatic vessels, which are pathways through which immune cells migrate and affect drug resistance.

 

  Accordingly, the research team succeeded in producing a metastatic cancer model in which cancer spheroids and blood vessels and lymphatic vessels coexist through bioprinting technology for the first time. As a result of the study, characteristic phenomena of metastatic melanoma such as invasion and metastasis of cancer cells and drug resistance by stromal cells were observed in the developed model. When a drug combination used for targeted therapy was applied, a response similar to that of reality was also observed.

 

  Cancer can be treated more effectively by using an in vitro cancer model that embodies the complex internal environment. The patient's burden of chemotherapy is also reduced because the progress of cancer and the effect of the treatment, which appear differently for each patient, can be confirmed outside the body in advance.

 

  Furthermore, if immune cells are applied to the developed cancer model, it is expected to be able to observe the interaction between cancer cells and immune cells and the resulting immune response in actual cancer.

 

  Meanwhile, this research, which was recently published in the international academic journal 'Advanced Science', was supported by the National Research Foundation's Nano Future Materials Source Technology Development Project and the New Researchers Support Project.

편집국장 입니다. 기사제보:phk@breaknews.com
 
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