[한국대학신문 이정환 기자] 고려대학교 (총장 김동원) 신소재공학부 강희민 교수와 안암병원 정형외과 장우영 교수 공동연구팀이 세포외기질(Extracellular Matrix, 이하 ECM) 네트워크 구조 해석에 세계 최초로 계산 기하학 개념인 ‘들로네 삼각분할’을 도입해, 생체 면역 반응을 조절하는 데 성공했다.
본 연구는 국제적인 학술지 〈Advanced Materials〉(Impact Factor: 27.4)에 지난해 24일 온라인 게재와 함께 표지 논문으로 선정됐다. 논문명은 ‘Ligand Inter-Relation Analysis Via Graph Theory Predicts Macrophage Response’.
세포외기질(ECM)은 살아있는 생물체 세포의 기본적인 중요 요소로, 대표적인 예로는 콜라겐, 엘라스틴, 히알루론산 등이 있다. 특히 세포외기질의 내부 리간드 간 상호 관계는 세포의 행동에 영향을 주고 더 나아가 면역반응까지 조절한다.
지금까지의 연구는 세포외기질의 네트워크 구조를 기하학적 형태로 조절하는 방법을 제시했으나, 세포외기질 내부 리간드 간의 관계가 차단 될 때의 영향을 예측하는 연구는 미비한 상태였다.
공동연구팀은 세포 부착성 리간드가 부착된 나노입자들 사이에 자성 나노입자를 분포했다. 자성 나노입자의 경우 종횡비에 따라 공간적으로 길게 존재하기에, 리간드들이 자성 나노입자를 기준 좌우로 나뉘어 상호관계가 차단된다. 이후 연구팀은 리간드 사이가 차단된 세포외기질 네트워크 구조를 모사한 뒤, 세계 최초로 들로네 삼각분할 컴퓨터 학습 프로그램을 활용해, 리간드 간 상호관계가 차등적으로 차단될 때의 상황을 그래프로 만들었다.
연구 결과, 세포 부착성 리간드가 서로 차단되지 않아, 리간드 간에 연결 거리가 짧을수록 상호 관계가 밀접해져, 세포가 이를 더 잘 인식해 부착이 활발히 이루어짐을 확인했다. 이처럼 공동연구팀은 세포외기질 네트워크 구조를 새로운 방법으로 해석하여 생체 면역 반응 조절이 가능함을 밝혔다.
신소재공학부 강희민 교수는 “세포외기질 네트워크 구조를 모사하면서도 복잡한 네트워크 구조를 해석했으며, 나아가 생체 면역 반응을 조절할 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 큰 의미를 가진다”라고 말했다.
본 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업, 과학기술정보통신부 나노 및 소재 분야 기술개발사업, 교육부 박사과정생연구장려금지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
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