서울대 연구진 "TNT 멤브레인…암전이·줄기세포·신경세포 연구 적용 가능"

국내 연구진이 암전이 과정이나 줄기세포 분화 등 다양한 세포 연구에 필요한 생체 내 세포 환경을 그대로 구현할 수 있는 다공성 나노막(nanomembrane)을 개발했다.

서울대 화학생명공학부 차국헌 교수와 화학부 남좌민 교수팀은 18일 재료분야 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials)에서 생체친화적인 고분자를 재료로 다공성 나노막을 만들어 생체 내 암전이 환경을 그대로 구현하는 데 성공했다고 밝혔다.

다공성 나노막은 특정물질을 선택적으로 투과시키는 수많은 구멍을 가진 수십∼수백 나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 두께의 막으로 암세포 등을 나노막에서 배양하면 세포 간 신호물질 전달과정 등을 연구할 수 있다.  

TNT 다공성 나노막을 통한 암세포와 기질세포 상호작용 모식도. 막의 나노 기공을 통해 각 세포가 분비하는 신호물질들이 이동하고 이에 따라 다른 세포를 자극, 특정 신호 및 단백질 발현 증가를 야기한다.

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기존 세포 공배양용 막은 두께가 10마이크로미터(㎛=100만분의 1ｍ)로 두껍고 물질이 통과할 수 있는 구멍 수도 적어 생체 속 세포 환경을 그대로 구현하기 어려웠다.

연구진은 이 연구에서 생체친화적인 고분자 물질인 셀룰로스 아세테이트를 주재료로 두께가 500㎚ 정도로 얇고 작은 구멍이 많아 세포들이 분비하는 신호물질을 잘 통과시키는 다공성 나노막을 만들었다.  

이들은 투명하고(Transparent) 나노다공성이며(Nano-porous) 여러 층을 탈착할 수 있는(Transferable) 막의 특성을 고려해 'TNT 멤브레인(막)'으로 이름 붙였다.

TNT 멤브레인은 제조 비용이 저렴하고 공정이 간단하며 투명하면서도 탈착이 쉬워 체내외에 모두 활용할 수 있고 용매의 종류와 용액의 농도를 조절해 기공의 크기와 막 두께를 쉽게 조절할 수 있어 응용가치가 높다고 연구진은 설명했다.

연구진은 TNT 멤브레인에 암세포를 공배양하는 실험을 통해 암세포가 전이되는 과정에서 이웃세포들과 주고받는 신호전달물질(RANTES, EGF, VEGF)을 밝혀냈다.

또 기존 시스템으로는 실현할 수 없었던 3종류 이상의 다른 세포주가 공존할 때 나타나는 신호체계를 분석, 같은 암전이 세포라도 이웃세포의 종류에 따라 다른 신호물질을 분비한다는 사실과 TNT 멤브레인을 조작해 암전이 세포와 이웃세포 간 신호전달도 조절할 수 있음을 확인했다. 

남좌민 교수는 "TNT 나노멤브레인 기술은 암전이 세포뿐만 아니라 줄기세포, 신경세포 같은 다른 중요한 세포에도 적용할 수 있는 원천기술"이라며 "앞으로 암 치료와 암세포 성장억제를 위한 새로운 표적물질을 찾는 데 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

서울대 화학생물공학부 차국헌 교수(왼쪽)와 화학부 남좌민 교수

(서울=연합뉴스) 이주영 기자

연합뉴스 2015년 3월 18일자