신장 세뇨관-혈관 관상 구조체 3D 바이오 프린팅 성공 … 약물독성실험‧신장질환모델링‧재생의학 등 적용 가능
조동우 포항공대 기계공학과 교수와 김용균 가톨릭대 성빈센트병원 신장내과 교수팀이 3D 바이오 프린팅 기술로 신장에서도 고난도로 꼽히는 근위 세뇨관과 혈관이 결합된 관상 구조체를 만드는데 성공했다고 26일 밝혔다.
인간의 신장은 모세혈관 덩어리인 사구체와 보먼주머니, 세뇨관이 연결된 네프론이라는 조직으로 구성되어 있는데 사구체에서 여과된 모세혈관 내 노폐물은 세뇨관을 지나며 재흡수와 분비 과정을 거쳐 최종적으로 소변으로 배출되게 된다. 이때 세뇨관은 세뇨관을 둘러싼 혈관과 지속적인 상호 작용을 하며 사구체에서 여과된 필수적인 물질들을 재흡수하고, 독성 물질 등은 밖으로 내보내는 기능을 한다.
연구팀이 성공한 3D 신장 세뇨관-혈관 관상 구조체는 실제 인간의 신장처럼 미세 혈류가 흐를 수 있고 신장의 필수 기능인 근위 세뇨관과 혈관 사이의 재흡수 및 분비 기능을 정밀하게 구현했다. 또 이 구조체를 실험용 쥐의 신장에 이식했을 때 성공적으로 생착 되었으며, 신장 질환이 있는 실험용 쥐에 이식했을 때 질환 일부가 호전되는 모습을 확인했다.
3D 신장 세뇨관-혈관 관상 구조체는 기존의 비용과 시간이 많이 드는 동물 실험을 대체하여 시험관 내에서 신장 약물 독성 실험, 신장 질환 모델링, 재생 의학 등에 적용할 수 있는 형태로 개발됐다는데 큰 의미가 있다.
지금까지 세포 기반 바이오 인공 신장 개발에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있지만 기존 기술로는 복잡한 세뇨관과 혈관의 상호작용을 구현하는데 많은 어려움이 있었다. 최근 관류가 가능한 신장 구조체 3D 프린팅에 성공한 사례가 발표되긴 했지만 개발된 신장 구조체를 따로 분리할 수 없어 재생의학적 용도로 사용하지 못한다는 한계점이 있었다.
연구팀은 “이번 연구는 기존 3D 신장 구조체 개발이 갖고 있던 제한점을 극복하고 세계 최초로 인공신장 모델 및 재생의학에 적용 가능한 바이오 인공 신장 플랫폼 개발에 성공했다는데 의의가 있다”고 말했다.
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