고려대학교 의과대학 융합의학교실 최낙원 교수와 공과대학 화공생명공학과 봉기완 교수가 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 강지윤 박사와 공동으로, 다양한 생체액(biofluid)에서 별도의 전처리 없이 세포외 소포체(extracellular vesicle, EV)를 고효율로 분리할 수 있는 하이드로젤 기반 기술을 개발했다.
이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제 저명 학술지 ‘Nature Nanotechnology(IF=35.1, JCR 분야 상위 1.6%)’ 온라인에 9월 24일 게재됐다.
최근 세포외 소포체가 진단·치료 분야에 활용이 확대되면서, 이를 생체액으로부터 효율적으로 분리하는 기술의 필요성도 커지고 있다.
이를 해결하기 위해 연구팀은 하이드로젤 재료를 얼린 뒤 빛을 비춰 굳히는 방식으로, 기존에 만들 수 없었던, 약 400 나노미터(nm) 크기의 미세 구멍 구조를 구현했다. 이 과정에서 형성된 하이드로젤은 그물처럼 얽힌 3차원 다공성 구조를 가져, 투과한 세포외 소포체를 효율적으로 선택적 포집할 수 있음을 확인했다.
이 하이드로젤을 이용하면 고가의 장비나 복잡한 과정 없이도 혈액, 소변, 침, 우유, 세포 배양액, 위암 환자 복수 등 다양한 생체액에서 세포외 소포체를 빠르고 간편하게 분리할 수 있게 된다. 이번 기술은 암, 신경퇴행성 질환, 대사 질환 등 다양한 질병의 조기 진단과 맞춤 치료에 활용될 수 있는 기반을 제공한다. 이를 통해 정밀 의료와 신약 개발, 체외 진단 등 고부가가치 바이오산업 발전에도 기여할 전망이다.
고려대 최낙원 교수와 봉기완 교수는 “향후 연구자 또는 산업체가 복잡한 장비나 교육 없이 간단한 공정만으로 고순도의 세포외 소포체를 확보할 수 있으며, 이를 바탕으로 다양한 고부가가치 바이오산업의 실용적 기반을 제공할 것으로 기대한다”라고 말했다.
이어 KIST 강지윤 박사는 “이번 연구는 기존 세포외 소포체 분리 방식의 주요 한계를 극복하여 효율성, 접근성, 대량 처리, 사용자 맞춤 등 다양한 측면에서 강점을 갖고 있음을 입증했다”라고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 배경훈)의 바이오·의료기술개발사업, 중견연구, 선도연구센터(ERC), KIST 주요사업, KIST-KU School 운영사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
