한국외대 공동연구팀, 3D 프린팅으로 인공 망막 구현

[이데일리 김응열 기자] 한국외대는 포항공대(포스텍), 은평성모병원과 함께 3D 바이오프린팅 기술로 난치성 안질환을 재현하는 데 성공했다고 24일 밝혔다.

(왼쪽부터)김정주 한국외대 생명공학과 교수, 조동우 포항공대 기계공학과 특임교수, 원재연 은평성모병원 안과 교수. (사진=한국외대)

이번 공동연구에는 김정주 한국외대 생명공학과 교수 연구팀, 조동우 포항공대 기계공학과 특임교수 연구팀, 원재연 은평성모병원 안과 교수 연구팀이 참여했다.

공동연구팀은 3D 바이오프린팅 기술로 ‘망막-온-어-칩(retina-on-a-chip)’을 제작하고 망막정맥폐쇄 질환을 체외에서 재현하는 데 성공했다.

망막정맥폐쇄는 고혈압과 당뇨 등 질환으로 망막 혈관이 막혀 시력이 손상되는 주요 실명성 질환이다. 망막의 정맥이 좁아지면 혈액이 흐르지 못하고 망막이 부어오르며 염증과 신생혈관이 생겨 시력을 잃을 수 있다. 기존 치료법은 증상을 완화할 뿐 근본적 해결책이 되지는 못했다.

기존 망막정맥폐쇄 연구는 주로 동물실험과 2D 세포 배양에 의존했다. 그러나 동물과 사람의 생리적 차이가 크고 평면 배양만으로는 복잡한 망막의 3차원 구조나 혈관 협착 현상을 제대로 구현하기 어려웠다.

연구팀은 3D 바이오프린팅 기술로 이 한계를 극복했다. 실제 망막 조직에서 세포만 제거하고 남은 세포외기질로 ‘하이브리드 바이오잉크’를 제작해, 망막 고유 생화학적 신호를 그대로 반영한 미세환경을 구현했다. 또 다중 노즐과 삼중 동축 프린팅 기술을 결합해 망막의 혈관과 세포층, 혈액망막장벽을 동시에 구현하고 일부 혈관을 인위적으로 좁혀 질환의 병리적 진행을 재현했다.

그 결과 혈관 협착에서 허혈·염증·혈관 누출·망막 기능 저하에 이르는 질환의 전 과정을 실험실 칩 위에서 그대로 관찰할 수 있었다. 이 인공망막은 향후 망막정맥폐쇄나 다른 실명성 질환 등의 치료제 개발에도 활용될 전망이다.

김정주 교수는 “당뇨망막병증이나 황반변성과 같은 다른 실명성 질환 모델로도 확장해 정밀 의료의 기초를 마련할 수 있을 것”이라고 말했다.