3D 바이오프린팅 기술로 암세포 제거한다

- 기계연, NK 면역세포 기능 향상하는 3D 바이오프린팅 기술 세계 최초 개발 -

- 새로운 기술로 암 치료 효과 향상 기대 -

□ 면역세포 기능을 향상해 암세포를 제거할 수 있는 3D 바이오프린팅 기술이 세계 최초로 개발됐다.

□ 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연)은 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연)과 공동연구를 통해 암 치료를 위한 새로운 면역 요법으로 NK세포* 치료제를 이용한 3D 바이오프린팅 기술을 개발하고, 관련 연구성과를 유수의 저널인 Biomaterials Research (IF: 11.3)**에 발표했다.

*NK세포: Natural Killer Cell, 바이러스 및 암세포에 대응하는 백혈구로, 인체에 해악한 세포를 골라 죽인다. 외부에서 침입한 적이 아닌, 내부에서 감염된 비정상 세포를 제거한다.

**게재명: NK cells encapsulated in micro/macropore-forming hydrogels via 3D bioprinting for tumor immunotherapy (게재일: 2023.6.22)

□ 기계연 자연모사응용연구실 박수아 책임연구원, 생명연 김태돈 책임연구원 공동 연구팀은 암 치료에 사용되는 3D 바이오프린팅 기술을 이용, NK세포를 머금은 하이드로젤을 프린팅했다. NK세포는 단독으로 체내에 주입되면 떠다니는데, 이 과정에서 많은 양이 암세포까지 도달하지 못하고 유실된다.

<하이드로젤 제작 모습>

□ 3D 프린팅된 하이드로젤이 NK세포를 머금도록 함으로써 NK세포의 유실을 방지해 많은 양을 암세포까지 도달할 수 있도록 돕는다. 이 하이드로젤에는 구멍이 생성돼, 일정 시간이 지나면 활성도가 유지된 NK세포가 흘러나와 암세포를 제거하는 세포 면역*기능을 수행할 수 있도록 한다.

*세포 면역: 세포가 자기(self)와 비자기(non-self)를 구분해 비자기(non-self) 세포와 암과 같이 변형된 자기(self) 세포를 제거하는 면역 과정

<3D 바이오프린팅 NK 세포 면역 치료과정>

□ 기존 정맥주사를 이용해 NK세포를 주입하는 방식은 고형암*의 임상시험에서 결과가 좋지 않았다. 이는 NK세포가 적정 수준의 생존력을 유지하지 못하고, 종양 부위까지 찾아가지 못하기 때문이다.

    *고형암: 혈관 및 결합성 조직으로 일정한 경도와 형태를 지니는 악성종양을 총칭하는 단어

□ 반면, 이번에 개발된 기술을 활용하면 NK세포를 하이드로젤 안에 주입한 채로 프린팅하고 3차원 환경에서 배양해 NK세포의 생존력과 활성도를 향상해 암 조직에 대응할 수 있다.

□ 기계연 박수아 책임연구원은 “암 치료에 사용되는 NK세포의 기능을 크게 향상할 수 있는 기술”이라며 “새 기술을 통해 암 환자 치료에 크게 도움을 줄 것으로 기대한다”고 밝혔다.

□ 한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원 ‘체내 삽입형 나노바이오 센서의 평가를 위한 멀티 스케일 혈관 내재형 피부복합조직 모사체 개발’ 과제 및 국가과학기술연구회 융합연구단 사업 ‘중대 질환 UnTACT 시스템 개발’ 과제의 지원을 받아 수행됐다.