인공태반칩 모식도
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A. 인공태반 칩의 상부와 하부 공간은 반투과성 막에 의해 구분돼 있다.
B. 한쪽 공간엔 태반의 영양막 세포가 채워졌으며 다른 한쪽 공간에는 태아의 내피세포로 채워졌다. 태반 영양막 세포가 채워진 공간에 글루코스를 주입했으며 막을 통해 태아의 혈관 내피세포의 공간으로 이동하는 방법을 관찰했다. |
[보건타임즈] 태반은 임신 중에 만들어지는 기관이다.
태반은 임신 유지와 면역기능을 담당, 산모와 태아에게 매우 중요한 역할을 하는 기관이다.
태아에 산소와 영양분을 공급하는가하면 해로운 물질의 침투를 막아주는 역할을 하며, 임신을 유지하는 호르몬을 방출, 면역기능을 담당한다.
임신에서 가장 핵심적인 태반의 기능을 이해할 수 있을 뿐 아니라 임신 중독증이나 태아 발육 부전 같은 임신 합병증의 예방에 기여할 수 있을 것으로 봐 많은 의학연구자들이 태반연구를 중요하게 여긴다.
하지만 출산 전에 태반에 대한 직접적 검사나 침습적 모니터링은 산모와 태아에게 해로워 그 동안 제대로 된 연구를 하지 못해왔다.
이에 분당서울대병원 산부인과 홍준석 교수 연구팀이 최근 태반의 기능과 질환에 대한 연구를 용이하도록 하는 ‘인공태반 칩 (Placenta-on-a chip)’을 개발해냈다.
인공태반 칩은 반삼투성막으로 분리된 두 개의 작은 공간으로 구성돼 있으며 한쪽은 태반의 영양막 세포와 나머지 한쪽은 태아의 혈관 내피 세포로 채워져 있다.
그리고 칩의 기능을 밝히기 위해 글루코스를 통과시킴으로써 영양분의 이동을 증명했다.
Organ-on-a chip 연구가 전 세계적으로 이뤄져 폐와 같은 장기를 chip에 이식했지만 태반의 기능을 chip에 이식, 성공시킨 것은 분당서울대병원 산부인과 홍준석 교수팀이 세계 최초다.
태아 발육부전, 임신 중독증 등 많은 임신합병증의 원인은 태반에 이상이 발생해 생긴다.
이에 따라 태반을 연구하기 위해 많은 공을 들였지만 지금까지의 태반 연구는 태아에게 위험성이 있어 출산 후에 배출된 태반을 단순하게 관찰하거나 동물모델 또는 실험실에서 배양한 인간세포를 이용했었다.
하지만 기존 실험에 사용되는 동물의 태반은 인간과 너무나 다른데다 실험실에서 배양된 세포는 복잡한 태반 구조를 반영할 수 없었다.
이런 이유로 홍 교수팀은 산모와 태아 간의 영양분 교류를 포함한 태반의 구조와 기능을 미세한 형태로 모방한 인공 태반 칩을 개발, 태반의 기능과 임신 시 역할에 대한 연구를 가능하게 하려 했다.
결과적으로 이 연구를 통해 얻어진 인공태반 칩을 이용하면 동물실험보다 훨씬 더 효율적인 연구와 비용절감이 가능할 것으로 보인다는 게 연구팀의 설명이다.
이와 함께 태반이 어떻게 양방향 교류를 해 영양분과 산소를 운반하는지, 박테리아와 바이러스의 침입을 막는 기전도 연구할 수 있어 그 동안 태반모델로 밝히지 못한 의문을 풀 수 있게 돼 임신에 따른 합병증 이해에 도움이 될 것으로 보인다는 것이다.
나아가 임신의 예후를 향상시키는 동시에 성공적인 임신에 도움을 줄 것으로 기대된다는 게 홍 교수의 설명이다.
홍준석 교수는 “인공태반 칩을 통해 태반의 기능과 이상에 대한 연구가 진행되면 임신 중독증, 자궁내 태아 발육 부전, 거대아 등 산과적 질환의 이해를 높일 수 있을 뿐 아니라 예방과 치료에 대한 연구 성과를 얻을 수 있다”고 전했다.
이연구는 분당서울대병원 산부인과 홍준석 교수가 공동 연구 책임자로서 서울대 의과대학 의공학 교실 김희찬 교수, 서울 아산병원 병리과 김종재 교수, 미국 NIH 연구팀이 국제적으로 협력, 성공시켰다.
이 연구논문은 서울대 바이오엔지니어링 협동과정 박사 과정 이지수 학생이 제 1저자로 모체-태아-신생아 의학 저널(Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine)에 발표됐다.
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