국내 연구진이 3D 바이오프린터로 혈관이 내외부로 골고루 분포된 뼈조직을 출력하는 데 성공, 크기가 큰 조직이나 장기를 3D 바이오프린팅 기술로 출력할 수 있는 가능성을 열었다.

미래창조과학부 연구성과실용화진흥원은 21일 포스텍(POSTECH) 조동우 교수, 가톨릭대 이상화 교수, 한국산업기술대 심진형 교수 등 신산업창조프로젝트 연구진이 이 연구성과를 영국왕립화학회가 발간하는 바이오·의료 소재 학술지 '재료화학저널 B'(Journal of Materials Chemistry B, 7월호 표지논문)에 발표했다고 밝혔다.

조직공학이나 재생의학에서는 그동안 줄기세포를 이용한 손상된 조직·장기의 재생 가능성 연구가 활발히 진행됐으나 재생할 수 있는 조직·장기의 크기가 매우 작아 결손 장기를 회복시키기에는 역부족이었다.

그 이유는 재생하고자 하는 조직의 크기가 커질수록 안쪽에 있는 세포에 영양분을 공급할 수 있는 혈관이 조직 깊은 곳까지 침투해 자라도록 하기가 어렵기 때문이다.

연구진은 혈관과 뼈조직으로 모두 분화할 수 있는 치수(齒髓) 줄기세포(DPSC)를 재료로 사용해 주변부에는 뼈형성단백질(BMP-2)을, 중심부에는 혈관내피성장인자(VEGF)를 함께 3D 바이오프린팅 방식으로 출력, 대체 장기를 만들었다.

연구진이 만든 대체 장기는 한 변의 길이가 5.6㎜인 정육면체 형태로 중심부에 있는 세포는 혈관으로 산소와 영양분이 공급되지 않으면 살 수 없는 크기이다.

연구진이 DPSC와 BMP-2, VEGF를 함께 사용한 조직과 DPSC만 사용한 조직, DPSC와 BMP-2만 사용한 조직을 만들어 쥐에 이식한 다음 4주간 관찰한 결과 DPSC와 BMP-2, VEGF를 모두 사용해 만든 조직에서는 중심부에 혈관이 만들어지고 주변부에 뼈조직이 형성되는 것으로 확인됐다.

포스텍 조동우 교수는 "이 연구에서처럼 세포 및 성장인자의 위치를 자유자재로 조절할 수 있는 3D 바이오프린팅 기술을 이용하면 앞으로 크기가 큰 조직이나 장기의 재생뿐 아니라 뼈, 근육, 혈관 등 다양한 조직으로 이루어진 복합조직의 재생도 가능할 것"이라고 전망했다.

신산업창조프로젝트 김판건 기술사업화전문가 단장은 "이 연구는 3D 프린팅 기술과 의학분야의 통합으로 혈관이 포함된 장기를 직접 인체에 맞춰 제작한다는 점에서 산업적 파급 효과가 클 것"이라며 "현재 ㈜티엔알바이오팹을 설립, 기술 이전과 실용화 연구를 진행 중"이라고 말했다.