KAIST, 신개념 제노-프리 줄기세포 배양 플랫폼 개발

KAIST 연구진이 국내에서 동물 유래 성분이 완전히 배제한 신개념 줄기세포 배양 플랫폼이 개발했다. (왼쪽부터) 임성갑 KAIST 교수, 조영학 한국과학기술연구원 박사, 이하나 한국생명공학연구원 박사, 손미영 한국생명공학연구원 박사. KAIST 제공

국내에서 동물 유래 성분이 완전히 배제(xeno-free·이하 제노-프리)된 신개념 줄기세포 배양 플랫폼이 개발됐다.

KAIST는 임성갑 생명화학공학과 교수 연구팀과 손미영 한국생명공학연구원 줄기세포 융합연구센터 박사 연구팀이 공동 연구, 화학적으로 합성된 제노-프리 인간 전분화능 줄기세포 배양 플랫폼을 개발했다고 31일 밝혔다.

줄기세포 배양은 그간 동물 병원체의 전파 위험이 있고, 생산 공정 간 변동성이 큰 동물 유래 물질에 주로 의존해 왔다.

인간 배아줄기세포(hESC)와 인간 유도만능줄기세포의 배양은 마우스 섬유아세포와 매트리젤 등 동물 유래 성분 의존도가 커, 줄기세포를 기반으로 하는 치료법의 임상 적용에서 법·윤리적 문제를 야기하고, 치료제의 안전성과 효율성도 제한한다는 한계가 있다.

이를 해결하기 위해 공동연구팀은 합성 고분자 스크리닝·최적화를 진행한 후 배양 기판에 코팅, 인간 전분화능 줄기세포에 장기적으로 안정적 부착 기반을 제공할 수 있는 줄기세포 배양 플랫폼을 개발하는 데 성공했다.

특히 새로 개발한 플랫폼에서 장기 배양된 인간 배아줄기세포와 인간 유도만능줄기세포의 성능을 확인한 결과, 기존 표준 줄기세포 배양 코팅제인 매트리젤보다 성능 손실 없이 안정적으로 배양되는 것이 입증됐다.

인간 유도만능줄기세포를 제노-프리 환경에서 10회 이상 장기 계대 배양할 수 있다는 사실을 입증한 세계 최초의 사례다.

공동연구팀이 개발한 플랫폼에선 매트리젤에서 배양한 세포와 비교해 세포의 분화, 자가 재생 및 줄기세포 특성 유지에 관여하는 핵심 단백질의 발현이 변화 없이 유지된다는 점도 확인됐다.

임성갑 교수는 "기존 줄기세포 배양 방식에서 벗어나 동물 유래 성분을 완전히 배제한 새로운 제노-프리 배양 플랫폼을 개발한 것으로, 특히 인간 유도만능줄기세포(hiPSC)의 장기 배양이 가능함을 세계 최초로 입증했다"며 "이번 연구가 줄기세포 치료제 상용화를 위한 원천 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대되며 향후 개발된 플랫폼의 상용화 및 대규모 생산 가능하도록 후속 연구를 진행할 예정"이라고 전했다.

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