뇌혈관 구불구불할수록 암세포 많이 달라붙는다

▲왼쪽부터 포스텍 조동우 교수, 부산대 김병수 교수, 포스텍 통합과정 박원빈 씨.

[에너지경제신문 김철훈 기자] 국내 대학이 중국대학과 공동연구를 통해 구불구불한 인체 혈관의 굽은 정도가 뇌 전이암 발생을 유도할 수 있다는 질병 발생 기전(메커니즘)을 밝혀내 학계로부터 주목받고 있다.

포스텍(POSTECH·포항공과대학교)은 5일 기계공학과 조동우 교수와 통합과정 박원빈 씨가 부산대 의생명융합공학부 김병수 교수 및 통합과정 이재성 씨, 중국 베이징이공대 가오그(Ge Gao) 교수 연구팀과 함께 3D 바이오프린팅 기술로 체외에서 복잡한 뇌혈관 구조를 재현하고, 혈관의 굽은 정도가 뇌 내 순환종양세포 이동에 미치는 영향을 밝혀냈다고 밝혔다.

포스텍 등에 따르면, 뇌 전이암은 예후가 좋지 않고, 치료가 까다로워 말기암으로 간주된다. 보통 다른 조직에서 분리된 암세포가 뇌의 깊숙한 곳까지 뻗어있는 복잡하게 얽힌 혈관을 타고 이동해 발병한다.

그러나, 이같은 뇌 전이암의 발병 기전을 연구하기 위해 다양한 체외모델이 개발되고 있지만, 뇌혈관 내 생리학 인자와 해부학 구조에 따른 혈류역학의 특성이 전이암 발달에 미치는 영향을 분석하는 데 어려움을 겪어왔다.

이번에 연구팀은 뇌혈관 제작에 특화된 바이오 잉크를 개발했다. 바이오 잉크는 뇌에서 유래한 탈세포화 세포외기질(BdECM)과 해조류에서 추출한 알긴산을 혼합해 하이브리드 BdECM 형태를 갖는다. 하이브리드 BdECM은 프린팅 직후 빠르게 안정화되어 기존보다 복잡한 뇌혈관 구조를 정교하게 인쇄할 수 있는 특성을 갖고 있다고 대학측은 설명했다.

또한, 연구팀은 다중세포층으로 구성된 기능성 뇌혈관을 다양한 곡률로 제작해 뇌혈관 구조에 따른 순환종양세포의 거동 변화를 분석한 결과, 혈관이 굽어진 각도가 클수록 더 많은 암세포가 혈관 내벽에 부착되고, 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 혈관의 굽은 각도가 혈류 유속, 혈관 전단 응력 변화 등에 미치는 영향을 비교해 뇌혈관 곡률과 암 전이의 상관관계를 확인했다.

연구를 이끈 조동우 교수는 "바이오 프린팅된 뇌혈관 모델에서 뇌혈관 곡률에 따른 암전이 양상을 분자적 · 역학적 수준에서 관찰함으로써 질병 발생 기전을 연구할 수 있었다"며 "뇌전이암 치료를 위한 신약 개발 연구에도 이 기술을 응용할 수 있을 것"이라고 전망했다.

포스텍·부산대·베이징 이공대 공동연구 내용은 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐으며, 학술지 내 생물공학 및 방법론(Biotechnology and methods) 부문에서 ‘편집자 하이라이트(Editors’ Highlight) 논문‘으로 선정됐다.