▲디에이 성형외과 장주윤 원장
Functional 3D Human Primary Hepatocyte Spheroids Made by Co-Culturing Hepatocytes
from Partial Hepatectomy Specimens and Human Adipose-Derived Stem Cells
부분 간 절제술 검체 유래 간세포와 인간 지방유래 줄기세포의 공 배양을 통해 만들어진
기능성 3차원 인간 일차 간세포 스페로이드(세포 집합체)
디에이 성형외과 장주윤 원장님이 지방 흡입 및 수술 과정에서 안전하게 추출할 수 있는 지방유래 줄기세포(hADSCs)를
세포 공학 기술과 접목하여 생체 환경과 매우 유사한 고기능성 3D 세포 배양 기술을 구현하고
궁극적인 조직 재생 효과를 입증한 연구 논문을 발표했습니다.
기존의 전통적인 2차원 평면 배양 방식은 세포의 생존율과 기능 유지 능력이 급격히 떨어져
난치성 질환 치료를 위한 간세포 이식이나 바이오 인공 장기 개발 연구에 큰 한계가 있었습니다.
이를 극복하기 위해 장주윤 원장님은 오목 미세 우물(Concave Microwell) 시스템을 도입하여
인간 일차 간세포와 지방유래 줄기세포를 1:1 비율로 혼합한
3차원 입체 스페로이드(Spheroid)를 형성하여 연구를 진행하였습니다.
Schematics procedures of mono- and co- cultured spheroid formation.
단독 배양(Mono-culture) 및 혼합 공 배양(Co-culture)을 통한 스페로이드(세포 집합체) 형성 과정의 모식도
미세 유체학 기술이 적용된 오목한 형태의 웰(Well)에서 세포를 입체적으로 배양하는 과정입니다.
세포들이 중력과 상호작용을 통해 스스로 동글동글한 장기 형태의 3D 스페로이드를 형성합니다.
<전자현미경(SEM/TEM) 및 면역형광염색 세포 관찰 결과>
Co-cultured spheroids had higher viability and aggregated more rapidly than mono-cultured spheroids.
Only co-cultured model can form compact spheroidal shape.
혼합 공 배양한 스페로이드는 단독 배양한 스페로이드에 비해 세포 생존율이 더 높았으며, 세포 간의 응집(뭉침)도 훨씬 더 빠르게 일어났습니다.
오직 혼합 공 배양 모델만이 촘촘하고 견고한 구형(공 모양)의 스페로이드 구조를 형성할 수 있었습니다.
지방유래 줄기세포와 함께 배양한 3D 세포 집합체는 단독 배양 군에 비해 훨씬 견고하고 촘촘한 조직적 결합을 보여줍니다.
줄기세포가 세포 간의 결합을 유도하는 지지대 역할을 하여 세포 사멸을 막고
생존율을 대폭 향상시켰음을 시각적으로 증명했습니다.
<알부민(Albumin) 분비량 및 대사 효소 활성도 비교 그래프>
Co-cultured spheroids showed higher liver specific function and more stable metabolic function than mono-cultured spheroids.
Co-cultured spheroids showed healthy hepatocytic ultrastructure.
혼합 공 배양한 스페로이드는 단독 배양한 스페로이드보다 더 높은 간 특이적 기능(알부민 분비 등)과 훨씬 더 안정적인 대사 기능을 보여주었습니다.
혼합 공 배양한 스페로이드는 현미경 관찰 결과, 건강한 간세포 특유의 미세 구조를 유지합니다.
기능성 평가 결과 (배양 7일~9일 차) 줄기세포 혼합 배양 군은 간세포 단독 배양 군에 비해
간 본연의 기능을 나타내는 핵심 지표인 알부민 분비량이 10% 이상 증가했습니다.
또한, 약물 해독 및 대사를 담당하는 핵심 효소인 Cytochrome P450 활성도가 약 28% 급증하여
실제 인체 장기와 유사한 수준의 고기능성을 유지함을 입증했습니다.
<공 배양 스페로이드의 CYP450 효소 활성도 평가 (CYP1A2, CYP2A6, CYP3A4)>
hADSCs in co-cultured spheroids exhibited hepatocyte-like features
혼합 공 배양 스페로이드 내에 포함된 인간 지방유래 줄기세포(hADSCs)들이 실제 간세포와 유사한 특성을 나타내었습니다.
(지방줄기세포가 간세포처럼 기능하도록 유도됨을 의미)
다양한 CYP450 동형 단백질(CYP1A2, CYP2A6, CYP3A4)의 활성도를
간세포 단독 배양 군과 간세포-지방유래 줄기세포 공 배양 군에서 비교 분석한 결과입니다.
세 가지 CYP 모두에서 공 배양 군이 단독 배양 군보다 활성도가 현저히 증가했습니다.
CYP450 효소의 다양한 아형(subtypes)에 대한 활성도 증가를 보여줌으로써
지방유래 줄기세포와의 공 배양을 통해 형성된 3D 스페로이드가 약물 대사 능력을 포함한
전반적인 간 기능 유지 능력이 매우 우수함을 입증했습니다.
디에이성형외과는 환자의 안전을 최우선으로
기능적·미용적 개선이 모두 충족 가능한
완성도 높은 줄기세포 기술력을 끊임없이 연구하고 있습니다.
이어 지속적으로 활발한 국내외 학술 활동을 통해
선진화된 한국의 줄기세포 기술을 세계적으로 알리는데 기여하며
신뢰할 수 있는 안전한 양질의 성형 의료 서비스로 보답하겠습니다.
