3D 생체 프린팅 기술로 당뇨병 치료의 미래를 형성하다

포항공과대학교(POSTECH) 기계공학과, 생명과학과, IT융합공학과, 융합과학기술대학원의 장진아 교수가 이끄는 연구팀은 학제간 생명공학부(i-bio) 박사과정 김명지 연구원과 함께 췌장 조직에서 추출한 바이오잉크와 3D 바이오프린팅 기술을 활용한 혁신적인 당뇨병 치료 플랫폼을 개발하는 데 성공했습니다. 이 연구는 최근 Nature Communications 에 온라인으로 게재되었습니다.

당뇨병은 혈당 수치를 조절하는 기관인 췌장의 기능 장애로 인해 발생하는 대사 질환입니다.

췌장 내에서 췌도 세포는 혈당을 낮추기 위해 인슐린을 분비합니다.

그러나 이러한 세포를 치료용으로 생산하는 것은 매우 어려운 것으로 입증되었습니다.

줄기세포가 시험관 내에서 췌도세포를 생성하는 유망한 방법을 제공하지만, 실제 췌장과 유사하게 기능하는 데 필요한 정확한 미세환경과 혈관 틈새를 재현하는 것이 큰 장애물이었습니다.

췌도 세포는 세포외 기질(ECM) 주변 성분과 혈관 세포와의 상호 작용을 통해 인슐린 분비를 조절합니다.

POSTECH 연구팀은 실제 췌장 조직에서 부분적으로 추출한 ECM과 라미닌, 콜라겐IV와 같은 기저막 단백질을 포함하는 PINE(Peri-islet Niche-like ECM)이라는 특수 바이오잉크를 개발했습니다.

연구팀은 3D 생체 인쇄 기술을 활용하여 HICA-V(인간 췌도 유사 세포 응집체 및 혈관) 플랫폼을 제작했습니다.

HICA-V 플랫폼은 줄기세포에서 유래한 췌도 세포를 혈관 구조와 함께 정밀하게 배열하여 실제 내분비 췌장의 구조를 면밀히 모방합니다.

HICA-V 플랫폼 내에서 배양된 췌도 세포는 인슐린 생산과 결합 단백질 발현이 증가했으며, 원래 췌도 세포와 비슷한 기능적 특성을 보였습니다.

게다가 이 플랫폼은 당뇨병 상태에서 나타나는 병리적 반응(염증 유전자 발현 증가 등)을 성공적으로 복제했습니다.

이는 췌도의 성숙을 촉진할 뿐만 아니라, 당뇨병 연구 및 약물 개발을 위한 귀중한 도구로서의 플랫폼을 확립합니다.

연구를 주도한 장진아 교수는 "이 연구를 통해 개발된 맞춤형 췌장 섬 플랫폼은 인간 내분비 췌장의 구조와 기능을 충실히 재현하여 줄기세포 유래 섬의 성숙과 기능 향상을 지원합니다."라고 말하며, "이 플랫폼이 당뇨병 연구 발전, 항당뇨제 개발 가속화, 섬 이식 치료 효율성 향상에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대합니다."라고 덧붙였습니다.

본 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단의 연구비, 과학기술정보통신부가 지원하는 재생의료사업, 보건복지부가 지원하는 미래창조과학부의 지원을 받아 수행되었습니다. 또한, 산업통상자원부가 지원하는 알케미스트사업의 지원을 받아 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250319143531.htm