울산과학기술원(UNIST)은 바이오메디컬공학과 박태은 교수팀은 인체 백색지방조직의 생리·병리학적 특징을 모사하는 생체모사칩(microphysiological system)을 개발했다고 6일 밝혔다.

개발된 생체모사칩은 지방조직에서 분리한 세포외 기질(ECM) 기반 하이드로젤 구조체 안에 지방세포가 3차원으로 배양된 상부 미세채널과 지방 내피세포가 공동배양된 하부 미세채널로 구성됐다.

세포외 기질은 조직에서 여러 세포 사이에 공간을 채우는 3차원 구조를 가지며 세포로부터 분비·축적된 분자로 구성된다. 특히 지방조직의 세포외 기질은 비만화 과정에서 조성과 특성이 역동적으로 변화해 지방세포의 거동을 직·간접적으로 조절한다.

연구팀은 정상 및 비만 지방조직을 탈세포화하는 기술을 이용해 세포외 기질로 이루어진 하이드로젤을 만들어냈다. 형성된 하이드로젤은 조직 특유의 생리·병리학적 특징을 보유해 정상 및 비만 지방조직만의 특수한 미세환경을 정확히 모사할 수 있었다. 또한 배양된 1차 지방세포의 기능을 장기간 유지하는데 도움을 줬다.

연구팀은 각각 비만과 정상 지방조직 생체칩을 제작해 비만 지방 조직내에 혈관 내피세포에서 관찰되는 기능 장애를 재현했다. 비만에 의해 증가된 지방 내 염증 반응은 혈관내피 세포를 활성화시키며 지방내 면역세포의 수를 증가시킨다. 이러한 병리학적 특징은 개발된 비만 지방조직 생체칩에서 약 2배 높은 면역세포 부착을 통해 관찰할 수 있었다.

제1저자인 윤희정 연구원은 “이번 연구를 통해 비만 지방조직의 미세 환경을 모사했다”며 “생체모사칩을 활용하면 비만 조직으로 인한 혈관내피세포의 활성화, 염증 및 기능 장애 뿐 아니라 다른 세포들과의 상호작용을 관찰할 수 있어 지방과 관련된 다양한 질병 기전을 규명하거나 비만 치료제 개발 등에 이용될 수 있을 것”이라고 전했다.

이번 연구는 지난 1월 29일 생체소재 분야 국제 학술지 ‘악타 바이오머터리얼리아(Acta Biomaterialia)’에 게재됐다. 김지은 기자