3D 생체모사 노화 근육 모델 개발 外 [과학게시판]

[아이뉴스24 정종오 기자] 대구경북과학기술원(DGIST, 총장 이건우) 뉴바이올로지학과 김민석 교수 연구팀이 포항공대(POSTECH) 기계공학과 조동우 교수 연구팀과 공동으로 사람 골격근의 노화에 따른 변화와 실제 근육 수축 기능 저하를 동시에 재현하고 평가할 수 있는 ‘생체모사 3차원 골격근 미세조직 모델’을 개발했다.

실제 사람 세포로 3D 근육 미세조직 제작

공동 연구팀은 17세와 68세 남성 기증자로부터 각각 확보한 실제 사람의 근육 세포를 활용했다. 근육 세포에 근육 조직의 뼈대 역할을 하는 생체 물질(탈세포화 세포외기질)을 섞은 뒤 3D 프린팅으로 만든 미세한 틀 안에서 배양해 세포들이 실제 근육처럼 한 방향으로 가지런히 정렬된 3차원 인공 미세조직을 만들어냈다.

김민석 교수는 “이번 연구는 사람 유래 세포를 이용해 노화 관련 변화를 생생하게 구현하고 세포 수준의 변화와 실제 수축 기능을 함께 평가할 수 있는 기반을 마련했다는 데 큰 의미가 있다”며 “동물 실험을 대체할 사람 중심의 비임상 시험법에 관한 관심이 전 세계적으로 커지는 만큼 앞으로 근육 노화의 원인을 밝히고 치료 후보물질의 효능을 정확히 검증하는 유용한 연구 도구로 발전시키겠다”고 말했다.

3세대 웨어러블 로봇 상용화

입으면 힘이 나는 ‘근육옷감’ 로봇을 일상에서 만날 수 있을 것으로 기대된다. 한국기계연구원(원장 류석현) 창업기업 사르텍소(SARTEXO, 대표 박철훈)가 ‘근육옷감’ 원천기술을 적용한 3세대 의복형 웨어러블 로봇의 상용화에 나섰다. 산업현장은 물론 일상에서도 근력보조 로봇을 옷처럼 쉽게 접할 수 있게 됐다.

사르텍소는 기계연 AI로봇연구소 첨단로봇연구센터 박철훈 박사가 창업해 대표를 맡고 있는 기업이다. 박철훈 대표가 기계연에서 2012년부터 연구해 온 형상기억합금 인공근육 기술을 적용해 ‘바이오닉 슈트(Bionic Suit)’를 선보이고 산업현장을 중심으로 시장 진출을 추진하고 있다.

이 제품의 핵심은 모터와 프레임 대신 옷감 자체가 힘을 내는 ‘근육옷감’에 있다. 머리카락보다 가는 형상기억합금 와이어를 코일실로 만든 뒤 옷감처럼 만들었다. 전류를 공급하면 사람의 근육처럼 수축하면서 큰 힘을 낸다. 이를 통해 가볍고 유연한 착용감을 유지하면서도 신체 움직임을 도울 수 있다.

치매 단백질의 해로운 뭉침 막는다

한국과학기술원(KAIST, 총장 배충식) 화학과 임미희 교수 연구팀이 전북대(총장 양오봉) 화학과 이승재 교수 연구팀, 한국생명공학연구원(KRIBB, 원장 권석윤) 이철호·김경심 박사, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 박성균) 이영호 박사, 기초과학연구원(IBS, 원장 장석복) 박지용 박사와 공동으로 알츠하이머병 관련 단백질의 응집과 독성을 조절하는 새로운 원리를 규명했다.

알츠하이머병의 주요 특징 중 하나는 뇌 속에 ‘아밀로이드 베타(Amyloid Beta)’라는 단백질이 비정상적으로 뭉쳐 쌓이는 것이다. 아밀로이드 베타가 길게 얽힌 독성 섬유로 자라는 과정이 억제되고 세포에 덜 해로운 형태의 응집체를 만들었다.

임미희 교수는 “이번 연구는 유전자 조절 도구로 잘 알려진 아연집게 단백질이 질병 유발 단백질과 직접 결합해 병적인 응집 과정을 억제할 수 있다는 사실을 보여줬다”며 “이 원리를 활용하면 앞으로 특정 질병 단백질을 겨냥하는 새로운 단백질 기반 치료제를 설계하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

인공 세포소기관 개발

세포가 쓰는 에너지 분자를 만드는 ‘인공 세포 에너지 공장’이 개발됐다. 빛으로 이 공장을 돌려 인공세포의 모양을 바꾸고 산화 스트레스를 받은 3차원 조직 모형 속 세포의 생존율을 높이는 데도 성공했다.

울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 조윤경 교수팀은 포랑공대(POSTECH) 화학과 이인수 교수팀과 함께 빛에 반응해 ATP를 만드는 인공 세포소기관인 ‘PNO(plasmonic nano-organelle)’를 개발했다.

조윤경 교수는 “인공세포가 살아 있는 실제 세포처럼 작동하려면 필요한 때와 장소에 맞춰 에너지 공급을 조절할 수 있는 기술이 중요하다”며 “이번 기술은 빛에 반응해 형태와 성질이 달라지는 인공조직을 개발하고 세포가 에너지를 쓰는 과정을 연구하는 데 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

심장 주요 혈관 ‘좌주간부’ 질환, 아시아 환자 특성 고려한 맞춤 치료 필요

심장에 혈액을 공급하는 관상동맥 중 막히면 생명을 위협할 수 있는 핵심 부위인 좌주간부에 질환이 발생한 경우 스텐트 시술과 수술 치료의 장기 사망률에 차이가 없다는 최신 연구 결과가 발표됐다.

서울아산병원 심장내과 박덕우·박승정·강도윤·위성봉 교수팀이 아시아 5개국 46개 의료기관에서 지난 20년 동안 좌주간부 관상동맥질환으로 치료받은 환자 5379명을 장기간 추적 관찰한 결과 스텐트 시술과 관상동맥우회술의 10년 사망률이 각 24.0%, 22.9%로 비슷하게 나타났다.

이번 연구는 관상동맥우회술이 장기 생존에 유리하다고 보고한 일부 서구권 연구와 다른 결과를 제시하고 있다. 아시아 환자의 장기 치료 성적을 대규모 분석했다는 점에서 의미를 인정받아 국제학술지 ‘란셋(The Lancet)’에 최근 실렸다.

뇌종양 치료용 붕소 약물 어디로 가나

한국원자력의학원(원장 임일한) 박지애 박사 연구팀이 뇌종양 붕소중성자포획치료(BNCT)에 쓰이는 붕소 약물의 체내 분포를 PET 영상으로 평가할 수 있는 후보물질을 발굴했다.

붕소중성자포획치료는 붕소 약물을 암세포에 축적시킨 뒤 중성자를 쬐어 암세포만 선택적으로 파괴하는 방사선 치료법이다. 붕소가 중성자와 반응하면서 나오는 입자는 세포 하나 정도의 거리만 이동하기 때문에, 붕소가 모인 암세포에 손상이 집중된다.

치료 효과를 높이고 정상조직 손상을 줄이려면 중성자를 쬐는 시점에 붕소가 종양과 정상조직에 각각 얼마나 분포하는지 파악하는 것이 중요하다.

박지애 박사는 “이번 연구는 붕소 약물과 비슷한 구조의 영상용 물질로 종양과 정상 뇌의 붕소 분포를 평가할 수 있는 가능성을 확인했다는 데 의미가 있다”며 “영상 신호와 실제 붕소 농도의 관계를 검증해 뇌종양 환자의 정밀한 치료계획 수립에 이바지하겠다”고 말했다.

‘지속가능 열가소성 항공기 부품 핵심기술개발’ 기술교류회

우주항공청(청장 오태석)은 5일 서울 코엑스마곡 컨벤션센터에서 ‘지속가능 열가소성 항공기 부품 핵심기술개발’ 사업의 기술교류회를 개최했다.

한국복합재료학회 추계학술대회 특별세션으로 마련된 이번 기술교류회는 지난 7월에 발표한 ‘대한민국 우주항공 산업육성 전략’의 항공소재부품 경쟁력 강화와 글로벌 항공 제조 공급망 진입이라는 정책에 맞춰 연구개발 단계부터 실제 항공기 적용에 필요한 기술적 요구사항을 공유하고 산학연 협력을 확대하기 위해 마련됐다.

이날 발표는 △열가소성 복합재 부품 자동화 제조공정 개발 기술 동향 △민항기 내장부품 개발 동향과 관련 개발 계획 △항공용 열가소성 복합재 중간재 기술 동향과 관련 개발 방향 △항공기 소재와 부품 전주기평가 방법론 분석 등 네 가지 주제로 진행됐다.

KIGAM, 지구과학 탐험대 출동

한국지질자원연구원(원장 권이균, KIGAM)은 지난 2일부터 3일까지 이틀동안 울릉도 일원에서 ‘울릉 지오어드벤처(찾아가는 지구과학탐험대)’를 성공적으로 마무리했다. 이번 행사는 지리적 여건으로 과학문화 체험 기회가 상대적으로 어려운 울릉도 지역 어린이들에게 다양한 과학체험과 현장 교육의 기회를 제공하기 위해 국립광주과학관(관장 이정구)과 협력해 진행됐다.