동물세포 배양기 내 세포손상 최소화 기술 개발

아주대 김주민·경상대 황욱렬 교수팀

생물 반응기에서 발생하는 기포 파열에 의한 충격(신장유동) 모사 모식도. 생물 반응기 내에서는 세포 배양에 필수적인 이산화탄소와 산소 같은 기체가 공급된다. 이 기체 거품이 표면에 도달하면 왼쪽 위 그림과 같이 파열하며 신장유동이 발생한다. 이 과정에서 세포는 기계적인 손상을 받게 된다. 연구진은 이 과정을 미세유체공학 환경 하에서 정교하게 모사할 수 있는 기술을 개발했다. <<아주대.경상대 제공>>

아주대 에너지시스템학과 김주민 교수(왼쪽)와 경상대 기계항공공학부 황욱렬 교수

아주대 김주민·경상대 황욱렬 교수팀

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 의약품 원료인 단백질, 항체, 호르몬 등을 생산하는 동물세포 배양기 내에서 세포가 손상되는 것을 최소화해 생산성을 높이는 기술을 개발했다.

아주대 에너지시스템학과 김주민 교수와 경상대 기계항공공학부 황욱렬 교수팀은 17일 동물세포 배양기 내 기포 파열에 의한 세포 손상을 측정하는 장치를 개발하고 기포 크기를 조절해 세포손상을 줄이는 기술을 개발했다고 밝혔다.

동물세포 배양기에 산소를 공급할 때 발생하는 기포는 세포손상의 주요 원인으로 꼽힌다. 기포가 표면에서 터질 때 충격(신장응력)으로 세포가 손상되는데 이때 세포 손상 정도를 정확히 측정하는 데 어려움이 많았다.

연구진은 기포 파열에 의한 세포손상을 측정하는 미세유체장치를 제작, 기포 크기에 따른 세포손상 정도를 파악한 다음 세포손상을 최소화할 수 있는 크기의 기포가 생성되도록 산소를 공급하는 방법을 개발했다.

미세유체장치는 높이 100㎛ 이하로 구성된 미세유로에서 일어나는 유동현상을 정밀 제어해 DNA, 단백질, 세포 등을 분석할 수 있는 장치다.

연구진은 기포가 파열될 때 충격은 기포 크기가 작을수록 커지기 때문에 세포손상을 줄이려면 기포 크기를 특정 크기 이상으로 유지할 필요가 있다고 말했다.

연구진은 또 실험을 통해 세포 손상을 일으키지 않는 최대 기포 크기를 구하고 동물세포 배양기에서 기포 크기 제어기법으로 실제 세포손상을 줄일 수 있었다고 설명했다.

비교 실험에서 치료용 항체(IgG) 단백질은 기존 동물세포 배양기에서 리터당 112㎎이 생산됐으나 미세유체장치 결과를 도입한 동물세포 배양기에서는 126mg이 생산됐다.

김주민 교수팀은 "미세유체장치는 세포 손상 조건을 미리 확인할 수 있어 동물세포 배양기의 생산성 향상에 크게 기여할 것"이라며 "세포 손상이 큰 영향을 끼치는 인공심장 개발 등에도 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

한국연구재단 일반연구자지원사업 등 지원으로 수행된 이 연구결과는 영국 왕립 화학회 학술지 '랩 온 어 칩'(Lab on a chip)에 신년호 표지논문으로 게재됐다.

scitech@yna.co.kr

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