진짜 같은 암 조직을 만드는 바이오 3D 프린터 [와우! 과학]

조직에서 세포를 추출해 배양하는 기술은 꽤 오래전부터 연구되어 왔다. 따라서 배양한 세포를 이용해서 다시 환자에게 이식하면 손상된 조직과 장기를 쉽게 복구할 수 있을 것 같지만, 현실은 그렇지 간단하지 않다. 조직은 여러 종류의 세포가 복잡하게 3차원적으로 얽혀서 다양한 기능을 담당하는 유기적인 집단이지 단순히 세포가 모인 것이 아니기 때문이다. 벽돌을 모아 놓았다고 해서 집이 될 수 없는 것과 마찬가지다.

따라서 과학자들은 다양한 세포를 3차원적으로 출력하는 바이오 3D 프린터 기술을 연구했다. 현재 기술 단계에서 이식에 필요한 조직을 완벽하게 출력하는 일은 어렵지만, 이미 질병 연구 모델에서 동물 실험이나 인체 조직을 대신하는 용도로 활용되고 있다. 그리고 언젠가 기술이 발전하면 바이오 3D 프린터로 출력한 조직과 장기를 이식하는 날이 올지도 모른다.

그런데 캐나다 워털루 대학 과학자들은 바이오 프린터 기술을 조금 다른 목적으로 사용했다. 연구팀의 목적은 여러 종류의 세포가 들어 있은 잉크를 이용해서 더 진짜 같은 암 조직을 만드는 것이다.

조금 엉뚱한 소리처럼 들리지만, 여기에는 그럴 만한 이유가 있다. 지난 50년 이상 암을 연구하는 과학자들은 암세포를 배양해서 여러 가지 항암 약물 후보를 개발했다. 하지만 이렇게 만든 약물 중 상당수는 만족할 만한 성과를 거두지 못했다. 암 조직은 패트리 접시에 배양된 2차원 세포 집합이 아니기 때문이다.

연구의 주저자인 나피세흐 모그히미와 동료들은 더 현실적인 암 조직 모델을 만들 필요성을 느끼고 암세포는 물론 정상 세포와 미세 혈관의 혈류 흐름까지 구현한 칩 위의 암(cancer-on-chip)을 출력하는 바이오 프린팅 3D 종양 모델을 만들었다. (사진)

정상 세포가 필요한 이유는 암세포가 자기 자리에만 있는 게 아니라 결국 정상 조직을 침투하면서 세포를 파괴하고 다른 곳으로 전이하기 때문이다. 그리고 암세포가 성장하고 전이하는 과정에서 혈관은 매우 중요한 역할을 한다. 항암제를 투여할 때도 혈관을 타고 전달되기 때문에 이를 배제한 암 조직 모델은 현실성이 떨어질 수밖에 없다.

연구팀은 우선 유방암 세포를 이용한 3차원 암 종양 연구 모델을 만들어 기술적 타당성을 검증하고 있다. 앞으로 더 현실적인 암 연구 모델을 만들 수 있다면 더 효과적인 암 치료제 개발에 도움이 될 뿐 아니라 실험 동물을 불필요하게 희생하는 일도 줄어들 것이다. 바이오 프린터 기술이 암과 다른 질병 연구에 획기적인 전기를 마련할 수 있을지 후속 연구가 주목된다.