강원대, 줄기세포 배양 자동화 바이오리액터 시스템 개발

(사진=강원대)

강원대학교 바이오산업공학부 임기택 교수는 인간 줄기세포 배양에 특화된 자동화 바이오리액터 시스템 개발에 성공했다.

임기택 교수를 비롯한 연구팀은 한국연구재단 지원을 받아 '정확한 세포증식 및 분화의 정확한 조절을 위한 자동화된 바이오리액터 시스템 및 그 응용' 연구를 수행했으며 관련 연구결과를 바이오화학공학의 권위 학술지인 ‘Biochemical Engineering Journal’ 10월호를 통해 공개했다.

연구팀은 ▲배양배지 제어조절 및 실시간 모니터링이 가능한 정밀온도 조절 배양챔버 ▲전단응력과 저산소 생체역학 신호를 유도할 수 있는 제어 프로그래밍을 통해 ‘인간 중간엽 줄기세포(hMSCs)’의 증식·분화과정의 재현성과 속도를 향상시키는데 성공했다.

줄기세포는 세포 치료 및 조직 공학분야에서 활용도가 높은 의료소재로 주목받고 있으나 생산과정이 복잡하고 불순물제거 과정이 까다로워 대량생산에 어려움을 겪고 있다.

연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 줄기세포에 영향을 미치는 ▲수소이온농도지수(pH) ▲용존산소(DO) 및 이산화탄소(CO₂) 농도를 정확히 조절할 수 있는 ‘통합 바이오리액터 시스템(Integrated Bioreactor System, 이하 IBS)’을 구축했다.

이 시스템은 ▲모니터링 시스템 ▲주 조절 시스템 ▲배지 공급 시스템 ▲정량펌프(peristaltic pump) ▲질량 유량 조절계(mass flow controller) ▲세포 배양 시스템 등 6개 부분으로 구성돼 있다.

이에 ‘인간 중간엽 줄기세포(hMSCs)’ 증식·분화과정의 실시간 측정 및 센서를 통해 수집된 데이터를 이용한 환경적 변화를 제어하는데 성공했으며 IBS에 의해 유도된 저산소증이 줄기세포의 연골 분화를 증가시킨다는 사실을 확인했다.

연구팀은 지난 10월 ‘세포 증식 및 분화의 정확한 조절을 위한 자동화된 바이오리액터’라는 명칭으로 특허 등록을 마쳤으며 현재 기술이전을 통한 상용화를 진행하고 있다.

임기택 교수는 “이번 연구를 통해 고품질의 세포 배양을 위한 핵심적인 기술을 확립하고 재현성과 신속성을 확보할 수 있게 됐다”며“조직공학 및 줄기세포 치료제를 위한 효과적인 플랫폼 구축으로 향후 줄기세포 치료제의 산업화와 대중화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

신효재 머니투데이방송 MTN 기자