인간 혈액-뇌 장벽 모사해 뇌질환 치료제 개발에 활용…Biomaterials 게재 

[울산 베타뉴스=박현 기자] UNIST(총장 이용훈) 바이오메디컬공학과 박태은 교수 연구팀과 POSTECH(총장 김무환) 기계공학과 김동성 연구팀은 생체 기저막을 모사한 나노섬유 멤브레인을 활용한 기능성 혈액-뇌 장벽 모델을 개발했다고 15일 밝혔다.

현재까지 많은 혈액-뇌 장벽 모델이 개발됐지만 생체의 복잡하고 정교한 기저막 모사의 어려움 때문에 주로 플라스틱 소재의 다공성 막이 사용됐다. 하지만 물리적 구조적 큰 차이로 인해 세포에 생체와 같은 환경을 제공해주지 못한다는 한계가 있었다.

이를 위해 UNIST-POSTECH 공동연구팀은 생체내의 기저막을 모사하는 나노섬유 멤브레인(nanofiber-assisted ultra-thin ECM hydrogel-based engineered basement membrane; nEBM)을 개발했다. 개발된 인공기저막은 생체친화적인 소재인 실크피브로인(Silk fibroin)과 폴리카프로락톤(Polycaprolactone;PCL)으로 만들어진 수십~수백 나노미터 직경의 나노섬유 지지체와 콜라겐 등의 기저막 유래 하이드로젤로 구성됐다. 이는 혈액-뇌 장벽의 생체 기저막과 같은 얇은 박판의 3d 섬유구조를 가지며 플라스틱 다공성 막에 비해 백만배 낮은 수준의 기계적 강성을 가졌다.

연구팀은 개발된 나노섬유 멤브레인에 인간 줄기세포에서 유래한 혈관내피세포, 별아교세포와 혈관주위세포를 공배양해 인체 혈액-뇌 장벽의 생체 장벽 기능이 모사된 체외 모델을 성공적으로 구축했다. 이는 기존의 플라스틱 소재 다공성 막을 사용한 모델에 비해 약 2배 이상의 높은 물리적 장벽을 갖춤과 동시에 혈액-뇌 장벽의 큰 기능중 하나인 BCRP, MRP 와 같은 약물 배출 단백질의 활성을 보였다. 연구팀은 세포가 나노섬유 멤브레인이 모사한 기저막의 물리적, 생화학적 자극에 반응해 향상된 기능을 보임을 검증했다.

본 연구는 2022년 12월 23일 ‘바이오머터리얼즈(Biomaterials)’ 저널에 온라인 게재됐다.

베타뉴스 박현 기자 (ph9777@betanews.net)
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