연구원들은 기능성 인간 심장 조직의 생체 인쇄에서 획기적인 진전을 이루었다

골웨이 대학의 연구자들은 세포가 생성하는 힘에 따라 모양이 바뀌는 생체 인쇄 조직 방법을 개발했습니다. 이는 기관 발달 중에 생물학적 조직에서 발생하는 것과 같은 방식입니다.

획기적인 과학은 심장 조직 복제에 초점을 맞춰, 기능적이고 생체 인쇄된 장기를 생성하는 데 연구를 한 단계 더 다가갔습니다. 이는 질병 모델링, 약물 검사, 재생 의학에 폭넓게 응용될 것입니다.

이 연구는 갤웨이대학의 공학대학원 및 CÚRAM Research Ireland Centre for Medical Devices의 팀에서 주도했고, 저널 Advanced Functional Materials 에 게재되었습니다.

바이오 프린팅 기술은 특수한 "바이오잉크" 소재 내에서 살아있는 세포를 사용합니다. 이 소재는 살아있는 세포를 지탱할 수 있는 물질 또는 소재이며, 그 특성으로 인해 성숙 중에 세포 접착, 증식 및 분화를 도울 수 있습니다. 이 기술은 인간의 구조와 매우 유사한 실험실에서 배양된 장기를 만드는 데 엄청난 가능성을 제공합니다.

그러나 완전히 기능하는 장기의 바이오프린팅은 여전히 ​​상당한 장애물로 남아 있습니다. 예를 들어, 바이오프린팅된 심장 조직은 수축할 수 있지만, 수축력은 종종 건강한 성인 심장의 수축력보다 상당히 약합니다.

전통적인 생체 인쇄 방법은 종종 심장과 같은 장기의 최종 해부학적 모양을 직접 재현하는 것을 목표로 합니다. 따라서 자연스러운 배아 발달 중에 역동적인 모양 변화의 중요한 역할을 간과합니다. 예를 들어, 심장은 단순한 관으로 시작하여 일련의 굽힘과 꼬임을 거쳐 성숙한 4개의 챔버 구조를 형성합니다. 이러한 모양 변형 행동은 심장 세포 발달과 성숙을 조각하는 데 필수적입니다.

골웨이대학 연구팀은 이 점을 인식하고 중요한 모양 변화 행동을 통합한 새로운 생체 ​​인쇄 기술을 개발했습니다.

연구의 주저자이자 골웨이 대학의 CÚRAM 박사 후보인 Ankita Pramanick은 "저희 연구는 세포 생성력에 의해 구동되는 프로그래밍 가능하고 예측 가능한 4D 형태 변형을 겪는 생체 인쇄 조직에 내장된 생체 인쇄를 사용하여 새로운 플랫폼을 소개합니다. 이 새로운 공정을 사용하여 형태 변형이 생체 인쇄 심장 조직의 구조적 및 기능적 성숙도를 개선한다는 것을 발견했습니다."라고 말했습니다.

이 연구는 세포에서 생성된 힘이 생체 인쇄 조직의 형태 변형을 안내할 수 있으며, 초기 인쇄 기하학 및 생체 잉크 강성과 같은 요소를 수정하여 형태 변화의 크기를 제어할 수 있음을 보여주었습니다. 모핑은 세포 정렬을 조각하고 조직의 수축 특성을 향상시키는 것으로 밝혀졌습니다. 연구팀은 또한 조직 형태 변형 행동을 예측할 수 있는 계산 모델을 개발했습니다.

생체공학과 부교수이자 CÚRAM 자금 지원 연구원이자 이 프로젝트의 주요 연구원인 Andrew Daly 교수는 "저희 연구에 따르면 생체 인쇄 심장 조직이 모양 변형을 거치게 하면 더 강하고 빠르게 뛰기 시작합니다. 생체 인쇄 조직의 제한된 성숙도는 이 분야에서 큰 과제였기 때문에 이는 저희에게 흥미로운 결과였습니다. 이를 통해 실험실 환경에서 성숙하여 성인 인간의 심장 구조를 더 잘 복제할 수 있는 더욱 진보된 생체 인쇄 심장 조직을 만들 수 있습니다. 저희는 발달에서 영감을 받은 생체 인쇄에 초점을 맞춘 진행 중인 유럽 연구 위원회 프로젝트에서 이 모양 변형 접근 방식을 구축하게 되어 기쁩니다.

"우리는 아직 인간에게 이식할 수 있는 생체 인쇄 기능 조직을 개발하는 데는 먼 길이 남아 있으며, 향후 연구에서는 생체 인쇄 방식을 인간 크기의 심장에 어떻게 확장할 수 있는지 탐구해야 할 것입니다.

"우리는 실험실에서 그렇게 큰 구조물을 살아있게 유지하기 위해 혈관을 통합해야 하지만, 궁극적으로 이 획기적인 발전은 우리를 기능적인 생체 인쇄 장기를 생성하는 데 한 걸음 더 가까이 데려다 줄 것입니다. 이는 심혈관 의학에 광범위한 응용 분야를 가질 것입니다."


출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250122130024.htm

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