수학적 방법으로 세포외기질 모사해 줄기세포 제어한다

고려대 "자성 나노막대로 연결성 조절…재생 치료에 적용"

리간드 연결성 조절 통한 줄기세포 제어 시스템 모식도

[강희민 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국연구재단은 고려대 강희민 교수 연구팀이 수학적 모델링으로 세포외기질(ECM)을 모사해 줄기세포를 원격 제어하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

세포외기질(ECM)은 세포 밖 물질이지만 세포와 밀접하게 연관돼 세포의 행동을 조절하는 네트워크 구조체를 말한다.

골절, 치주염, 뇌 손상 등 병리학적 상태를 복구하는 데 중요한 역할을 해 줄기세포를 이용한 재생의학 분야에서 ECM을 모사하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

세포외기질에 존재하는 단백질 속 세포 부착을 매개하는 물질인 리간드(ligand·연결물질)를 이용해 ECM 연결성을 조절하려는 연구가 시도되고 있지만, 리간드 연결성을 차단하거나 동적으로 제어하지 못해 리간드가 고정적으로 항상 연결된 상태로 남아 있다는 문제가 있다.

연구팀은 수학적 모델링을 이용, ECM 연결성을 가역적으로 제어할 수 있는 소재를 설계했다.

자성을 띤 ㎚(나노미터·1㎚는 100만분의 1㎜) 크기의 막대를 이방성(특정 방향에 따라 물성이 달라지는 특성)을 갖도록 합성한 뒤 자기장을 통해 리간드 연결성을 자유자재로 조절하는 데 성공했다.

자성 나노막대의 배치를 정렬 혹은 상승 상태로 바꿔 리간드 연결성을 가역적으로 조절하고 이를 통해 줄기세포의 기계적 신호 전달, 분화 등을 제어할 수 있다.

강희민 교수는 "줄기세포의 행동을 원격으로 제어하는 혁신적인 시스템을 통해 맞춤형 재생 치료와 조직 재생 연구에 새로운 가능성을 제시했다"고 연구 의의를 설명했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' (Nature Communications) 이날 자에 실렸다.

줄기세포 원격 제어 시스템 개발한 고려대 연구팀

왼쪽부터 강희민 교수, 김초원·강나연 석박사통합과정 학생 [한국연구재단 제공. 재판매 및 DB 금지]

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