DGIST, 국제공동 연구로
줄기세포 정밀 전달·이식용
스케폴드 마이크로 로봇 개발
알츠하이머 등 치료 향상 기대
DGIST(총장 국양)는 9일 최홍수(로봇공학전공) 교수팀이 김진영(DGIST-ETH 마이크로로봇 연구센터) 선임연구원, 유성운(뇌·인지과학전공) 교수팀 및 문제일 교수팀, 서울성모병원 김성원 교수팀, 스위스취리히연방공대(ETH) 브래들리 넬슨(Bradley J. Nelson) 교수팀과의 국제공동연구를 통해 기존의 줄기세포 치료 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 ‘줄기세포 이송 및 이식이 가능한 스케폴드 마이크로로봇’을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구성과는 정확한 양의 줄기세포 기반 치료 세포를 신체조직 및 장기에 정밀하게 이식할 수 있어 퇴행성 신경계질환 치료 효율과 안전성을 높일 것으로 기대를 모으고 있다.
DGIST 연구팀은 줄기세포 치료법의 한계를 극복하고자 3D레이저 리소그라피 공정으로 구형(Spherical)과 나선형(Helical) 2가지 형태의 스케폴드 마이크로로봇을 고안했다.
또 외부자기장을 이용한 무선제어방식으로 체내에서 세포 유실량을 최소화하면서 줄기세포를 빠르고 정밀하게 이송할 수 있다는 것이 이번 연구의 가장 큰 성과다.
특히 주목할 점은 기존의 마이크로로봇 연구는 생리학적 환경이 아닌 정적인 외부 환경에서만 테스트를 한 반면에 이번 연구는 세계최초로 마이크로로봇에 해마신경줄기세포를 직접 배양해 이를 성상교세포, 희소돌기신경교, 뉴런과 같은 원하는 특정세포로 분화시켜 원하는 표적에 정밀하게 전달하고 이식하는 데 성공했다는 것이다.
연구팀은 이러한 성과를 얻으려고 체내 생리학적 환경을 모사한 미세유체소자 세포배양 시스템인 바디온어칩(Body-on-a-chip; BoC)내에서 마이크로로봇을 이용해 세포이송 및 이식과정을 보여줬다.
이어 쥐의 뇌를 적출해 마이크로로봇을 내경동맥에 주입 후, 외부 자기장을 이용해 전대뇌동맥과 중간대뇌동맥으로 이송하는 데 성공했다.
여기에다 김성원(가톨릭대 서울성모병원) 교수팀이 제공한 ‘사람 코 하비갑개 유래 줄기세포’를 마이크로로봇에 3차원으로 배양해 누드마우스 체내에서 성공적인 실험으로 이끌어 낸 것도 이번 공동연구의 빛나는 성과로 꼽히고 있다.
DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수는 “이번 연구결과를 통해 기존의 줄기세포 치료 방법으로는 접근하기 어려웠던 알츠하이머와 같은 중추신경계 치료 효율 및 성공률을 높일 수 있을 것으로 기대한다”며 “앞으로 지속적으로 병원 및 관련 기업과 후속 연구를 진행해 실제 의료 현장에서 활용될 수 있는 마이크로로봇 기반 정밀치료시스템을 개발하는데 노력하겠다”고 말했다.
한편, 이번 연구 결과는 세계적인 국제 과학 학술지 사이언스(Science)의 자매지인 로봇연구 분야 최고 국제학술지인 ‘사이언스 로보틱스(Science Robotics)’ 5월 30일자에 게재됐다.
/김영태기자 piuskk@kbmaeil.com
