DGIST, 사람 근육 노화 재현한 3D 모델 개발

사람의 근육 노화와 기능 저하를 동물실험 없이 재현할 수 있는 3차원 연구 모델이 개발됐다.대구경북과학기술원(이하 DGIST) 뉴바이올로지학과 김민석 교수 연구팀은 POSTECH 기계공학과 조동우 교수 연구팀과 공동으로 사람 골격근의 노화 과정과 수축 기능을 구현한 3차원 생체모사 근육 미세조직 모델을 개발했다고 5일 밝혔다.연구팀은 17세와 68세 남성 기증자로부터 얻은 근육세포를 활용해 실제 사람의 근육 조직과 유사한 3차원 구조를 만들었다. 근육세포에 조직의 지지대 역할을 하는 탈세포화 세포외기질을 섞고, 3D 프린팅으로 제작한 미세 틀에서 배양해 세포가 일정한 방향으로 정렬되도록 했다.두 조직을 비교한 결과 노년층 기증자의 세포로 만든 근육은 젊은층 조직보다 근육 섬유가 가늘고 세포 간 융합이 적었다. 염증 수치는 높았으며 에너지 생산을 담당하는 미토콘드리아 기능도 떨어졌다.근육의 수축 기능에서도 차이가 나타났다. 노년층 세포로 만든 조직은 근육 수축을 유도하는 칼슘 반응이 느렸고, 전기 자극을 줬을 때 발생하는 수축력도 크게 감소했다. 이를 통해 실제 사람의 노화에 따른 근육의 구조적 변화와 기능 저하를 동시에 확인했다.이번 연구는 기존 동물실험이나 2차원 세포 배양 방식으로 재현하기 어려웠던 사람 근육의 입체적 구조와 움직임을 구현했다는 데 의미가 있다. 특히 미국 식품의약국(FDA)이 FDA 현대화법 2.0을 통해 동물실험 외 비임상 시험법을 활용한 의약품 허가 신청을 허용하면서 사람 중심의 시험 플랫폼으로 활용될 가능성이 커지고 있다.연구팀은 향후 근감소증의 발생 원인을 규명하고 치료 후보물질의 효능을 검증하는 데 이번 모델을 활용할 계획이다.김민석 교수는 "사람 유래 세포를 활용해 노화에 따른 변화와 실제 근육 수축 기능을 함께 평가할 수 있는 기반을 마련했다"며 "근육 노화 연구와 치료 후보물질 검증에 유용한 도구로 발전시키겠다"고 말했다.한편 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, DGIST 양소혜 석박사통합과정생과 POSTECH 공정식 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 'Small Science' 표지 논문으로 선정됐다.