암 줄기세포는 항암제에 대한 내재적 저항성을 가져 암의 전이와 재발에 깊이 관여한다. 그러나 종양 안에 극히 일부만 존재하기 때문에 대량 확보가 어려워 암 연구나 약물 개발에 제약이 있었다. 특히 생체 내에서 암은 3차원 조직 덩어리 형태로 존재하므로 암 줄기세포를 스페로이드 형태로 배양하는 연구가 절실하다.

카이스트(KAIST)는 생명과학과 전상용(사진), 이대엽 교수와 생명화학공학과 임성갑 교수 공동 연구팀이 특수 고분자박막을 이용해 3차원 암 줄기세포 스페로이드를 손쉽게 제작하는 세포배양 플랫폼을 개발하고, 실제 암 줄기세포를 제작하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.

연구팀은 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD)’을 이용해 세포배양 기판 위에 특정 고분자 (pV4D4)박막을 형성했다.

이어 그 위에 다양한 암세포를 배양한 결과 암세포들이 고분자박막 표면으로부터 자극을 받아 서로 뭉치면서 3차원 스페로이드 형태를 만들었다. 동시에 항암제에 대한 저항성을 가진 종양 암 줄기세포로 변화하는 것을 확인했다.

‘표면자극 유도 암 줄기세포(Surface stimuli-induced cancer stem cell-like cell)’를 고효율로 손쉽게 대량 배양하는 데 성공한 것이다.

연구팀은 또 특정 고분자 박막에서 배양된 표면 자극 유도 암 줄기세포 스페로이드가 약 24시간 안에 형성되며, 암 줄기세포 관련 유전자의 양이 배양시간에 따라 증가한다는 사실을 발견했다.

이와함께 연구팀이 개발한 플랫폼을 통해 형성된 암 줄기세포 스페로이드는 실제 항암제를 처리했을 때 뛰어난 약물저항성을 지니고 있음을 나타났다. 종양 동물모델에서 비교그룹에서는 보이지 않았던 다른 장기로 암이 전이되는 것도 확인됐다.

전 교수는 “이미 시판되고 있는 다양한 종류의 암 세포주들 뿐만 아니라 환자에서 유래한 생체 내 환경과 유사한 3차원 스페로이드 형태로 양질의 암 줄기세포를 고효율로 손쉽게 대량 배양할 수 있는 원천기술”이라며 “향후 암 줄기세포 기초 연구 및 약물 개발의 패러다임을 바꿀 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

최민석, 최윤정 박사, 유승정 박사과정이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 미국 암학회(AACR) 대표 국제학술지인 ‘암 연구(Cancer Research)’ 10월 24일자 온라인 판에 게재됐다.

삼성전자 미래기술육성재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 중요성을 높이 평가받아 3년 연장 지원을 받는다.

대전=임정재 기자 [e-mail]