[파이낸셜뉴스] 한국기초과학지원연구원(KBSI) 연구장비개발부 김정아 박사팀이 골다공증 약물의 효능을 정확하게 평가·확인할 수 있는 고속 분석용 3차원 뼈모사칩을 개발했다. 특히, 뼈모사칩에서 얻어진 대량의 세포이미지를 KBSI가 자체 개발한 인공지능(AI) 기술을 활용해 약물의 정확한 효과를 효율적으로 알 수 있는 이미지 판별방법을 세계 최초로 제시했다. 연구진은 실제로 골다공증 유발 물질인 스클레로스틴의 기능을 억제해 뼈의 생성을 촉진하는 항체의약품을 모델로 약물을 처리한 실험군과 미처리한 대조군을 비교하는 테스트를 진행한 결과, 99.5%의 판별 정확도를 얻었다. 이 모사칩은 뼈의 생리학적 환경을 모사하고, AI 기반의 첨단 정보기술을 적용해 표적약물의 스크리닝 및 반응 분석을 가능하게 하는 평가 플랫폼을 만든 것이다. 향후 신약후보물질에 대한 비임상평가나 골다공증 등의 골질환 규명에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 김정아 박사는 14일 "이번 연구는 장기칩을 실제 동물시험 대체법으로 활용하는데 꼭 필요한 기술적 문제들을 극복하기 위해 고속대량 칩 시스템 제작, 생체재료, 이미징, 인공지능 등 다양한 기술을 융합한 새로운 시도"라고 말했다. 연구진은 뼈의 구조적, 생리학적 특징을 분석해, 이를 칩 위에 그대로 옮겼다. 뼈세포에서 추출한 세포를 싸고 있는 물질과 수화젤 형태의 콜라겐 물질인 하이드로젤을 골세포와 함께 배합해 뼈세포의 성숙과 특유의 분화능력을 최적화했다. 또, 이 두 가지 뼈세포를 수직이 아닌 과학적 분석이 용이한 수평적 구조로 배치해 실제 뼈와 유사한 구조적 특징도 함께 모사했다. 연구진은 "이 뼈모사칩은 웰 플레이트에 내장될 수 있는 칩 형태로 대량 제작할 수 있으며, 이미 상용화된 웰 플레이트 기반의 다양한 분석장비들과도 호환성이 높아, 널리 활용될 것"이라고 설명했다. 또한, "웰 플레이트 안에 내장된 얇고 투명한 뼈모칩사칩과 세포 기반의 고속대량 스크리닝 장비(HCS)가 만나, 초고속으로 고품질의 광학 이미지를 생산할 수 있다"고 말했다. 연구진은 많은 시간이 소요되는 광학 이미지 데이터 분석·해석에 AI 알고리즘 기술을 적용했다. 이를 통해 골다공증 약물의 효능여부를 이미지 분석만으로 정확하고 빠르게 판별했다. 이번 연구결과는 바이오메디컬 분야 세계적 권위의 학술지인 '생명공학 및 중개의학(Bioengineering & Translational Medicine)' 온라인판에 지난 5일 발표됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스 수원=장충식 기자] 아주대학교 연구진이 생체 신경을 모사한 인공 시냅스 소자를 구현하는 데 성공했다. 이에 따라 생체 신경 전달의 최소 단위인 시냅스를 모방한 고밀도 인공 시냅스 플랫폼으로의 활용이 가능할 전망이다. 6일 아주대학교는 서형탁 교수(신소재공학과·대학원 에너지시스템학과) 연구팀이 생체 신경을 모방한 나노 스케일의 인공 시냅스 소자를 구현하고 동작 원리를 밝혀내는 데 성공했다고 밝혔다. 관련 내용은 “나노 크기의 2계 시냅스 에뮬레이터를 이용한 뇌 모방 시공간 정보 처리: 고체 상태 기억 시각화 소자(Brain-like Spatiotemporal Information Processing with Nanosized Second-Order Synaptic Emulators; “Solid-State Memory Visualizer)”라는 논문으로 나노 분야 국제 학술지 '나노 에너지(Nano Energy)' 6월27일자 온라인판에 게재됐다. 아주대 박지용 교수(물리학과), 김상완 교수(전자공학과)와 쿠마 모히트(Mohit Kumar) 연구원이 함께 참여했다. 인간 뇌의 기본 구성 요소인 시냅스는 뇌의 신경세포(뉴런)들을 이어주며 신호를 주고 받는 부위를 말한다. 시냅스에서 신경전달물질을 교환하면서 신경세포 간에 신호 전달이 이뤄지는 것으로, 최근 다양한 신소자를 이용해 인공 시냅스를 개발하기 위한 연구가 진행되어 왔다. 하지만 기존에 널리 이용되어온 폰노이만 방식은 에너지 소모량과 속도 측면에서 한계를 보여왔다. 폰노이만 방식은 메모리에서 중앙처리장치(CPU)로 정보를 호출해 순차적으로 정보를 처리하는 방식이다. 이 방식으로는 기억 장치에 병목 현상이 발생해 처리 속도가 느려질 뿐 아니라 에너지 소모가 많고, 시공간 정보의 강도에 따른 차별화된 기억 구현도 어렵다. 때문에 생체 신경 전달의 최소 단위인 시냅스와 유사한 나노 크기에서 낮은 전력으로도 신호 처리가 가능하며, 자극 강도와 지속 정도에 따라 장단기 기억을 제어하고 이를 고밀도로 통합할 수 있는 인공 신경망 장치의 개발이 요구되어 왔다. 이를 위해서는 특히 단위 시냅스 소자 작동의 원리를 명확히 이해하는 것이 필수적이다. 아주대 연구팀은 생체 신경 회로를 인공적으로 구현하기 위해 니켈산화물과(NiO) 아연산화물(ZnO)로 이루어진 이종 구조 기반 인공 시냅스로 소자를 구성했다. 이종 접합 계면에서 소재의 화학적 특성을 제어, 생체 신경의 이온 신호 전달 방식을 모사해 낸 것. 연구팀은 이를 통해 전자를 받아들이는 수용체 역할을 하는 계면 결함을 인위적으로 형성했고, 전자의 이동을 외부 자극에 따라 계면 결함에 저장 및 제어하는 방식으로 인체 시냅스의 ‘장·단기 기억’ 방식을 구현했다. 서형탁 교수는 “연구팀이 시도한 새로운 방식은 현재 널리 사용되는 비휘발성 플래시메모리의 정보 저장과 유사한 방식이나, 저장된 정보를 입력 신호의 강도 혹은 유지 시간에 따라 제어할 수 있다는 점에서 차별화 된다”고 설명했다. 이어 “뉴런 시냅스의 모든 전형적 특성을 구현할 수 있게 된 것으로 생체 신경 회로와 기능적으로 매우 유사하다”고 덧붙였다. 연구팀은 더불어 개발된 인공 신경 소자의 균일한 저항성 스위칭 거동을 효과적으로 이용함으로써, 인공 시냅스의 크기가 전도성 원자현미경(cAFM)을 사용하여 약 40나노미터(1나노미터=10-9 미터)로 축소될 수 있음을 입증하는 데 성공했다. 실제 생체 시냅스와 거의 유사한 크기에서 인공 시냅스 기능을 구현한 것이다. 연구팀은 인공 신경 소자로써의 안정적 동작뿐 아니라, 실제 생체 뇌의 구조와 같이 수많은 인공 시냅스의 병렬 연결로 인공지능을 구현하기 위해 필요한 다단계 신호처리와 실시간 학습 규칙(Bienenstock, Cooper 및 Munro 학습 규칙)을 나노 스케일 인공 시냅스에서 구현할 수 있음도 확인했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 주관 미래신소자기술원천기술개발사업 및 중견·기본 기초연구지원사업의 지원으로 수행됐다. jjang@fnnews.com 장충식 기자

【울산=최수상 기자】 울산에서 신약개발 비용과 시간을 줄이기 위한 ‘생체장기모사 칩’ 개발이 시작된다. 울산시는 매년 1억 원씩 총 6억 원을 지원한다. UNIST(총장 정무영)는 울산시와 함께 제안한 ‘UNIST-WRIRM-UniBasel 생체장기모사 연구센터’가 ‘2018 해외우수연구기관유치사업(Global R&D Center, GRDC)’에 선정됐다고 25일 밝혔다. 이 연구센터는 UNIST와 미국 웨이크 포레스트 의과대학(WRIFM), 스위스 바젤대학 의과대학(UniBasel)이 공동으로 생체장기모사 기술을 연구하기 위해 추진됐다. 연구센터는 앞으로 6년간 정부에서 약 33억 원을 지원받으며 신약개발 속도를 높일 ‘생체장기모사 칩’ 등을 개발할 계획이다. 울산시도 매년 1억 원씩 총 6억 원을 지원하며 지역의 바이오메디컬 산업 육성을 위해 적극적으로 힘을 보탤 예정이다. 이밖에도 WFIRM에서 330만 달러(약 37억여 원), UniBasel에서 297만 달러(약 33억600만여 원)를 출자해 연구센터 공동 설립을 지원하게 된다. 생체장기모사 칩(organ-on-a-chip)은 심장이나 폐, 간 등 사람 몸속 장기를 모방해 만든 작은 칩이다. 이 칩에는 장기를 이루는 세포와 주변 환경 등을 재현하므로 실제 장기가 작동하는 시스템을 가진다. 여기에 새로운 약물을 투여하면서 관찰하면 안전성은 물론 약물 전달과정에서 일어나는 현상 등을 효과적으로 파악할 수 있다. 센터장을 맡은 김철민 UNIST 생명과학부 교수는 “배양된 세포나 동물실험에 의존하는 기존의 전임상 신약 스크리닝은 실제 인체장기가 작동하는 생리환경을 반영하지 못한다”며 “동물실험에서 발생하는 윤리적 문제와 비용, 시간, 결과의 부정확함 등도 해결할 수 있는 기술로 생체모사장기 칩이 주목받고 있다”고 설명했다. 3D 바이오 프린팅 기술도 생체장기모사 칩과 함께 주목받는 생체장기모사 기술이다. 이 기술은 다양한 종류의 세포와 생체 재료 등을 이용해 실제 조직이나 장기와 유사한 복잡한 3차원 구조물을 제작한다. 김철민 센터장은 “조직공학적으로 생체 내 구조를 모사할 수 있는 3D 바이오 프린팅 기술을 발전시키면 혈관을 가진 소형 생체모사 장기를 구현할 수 있다”며 “이를 신약 스크리닝에 활용한다면 신약개발 구조의 패러다임 전환이 이뤄질 것”이라고 전망했다. 울산시 관계자는 “생체장기모사 연구센터를 중심으로 한 프로젝트에 글로벌 병원과 기업이 참여하면 중장기적으로 대규모 산학연 클러스터를 조성하는 기반이 될 것”이라며 “바이오메디컬 산업의 거점도시로서 울산의 위상을 확립하는 데도 기여할 것”이라고 기대했다. 한편 GRDC는 해외우수연구기관의 인력과 장비, 연구기법 등을 도입해 국가과학기술 혁신 역량을 높이기 위해 2005년부터 시작된 사업이다. 올해는 총 3개의 공동연구센터와 1개의 법인이 선정됐다. UNIST가 선정된 공동연구센터 유형에는 23개 기관에서 신청해 약 8대 1의 높은 경쟁률을 보였다. ulsan@fnnews.com 최수상 기자

강한 전기장 속에서 나노섬유를 바늘 끝에서 공기 중으로 뽑아내고 이를 강한 전기적 인력으로 전해질 용액 위에 쌓는, 새로운 전기방사법으로 만든 나노섬유 막(멤브레인). 전해질 용액의 물과 같이 쉽게 형태를 바꿀 수 있는 장점이 있어, 복잡한 3차원 곡면 위에도 나노 섬유 투과막을 제작할 수 있다. 오는 11일, 화장품에 대한 '동물실험 금지' 법안 발의가 예정된 가운데, 이에 앞서 국내연구진이 동물실험을 대체할 수 있는 원천기술을 발표해 눈길을 끈다. 포항공과대학교(POSTECH·포스텍)은 기계공학과 김동성 교수팀은 생체 내 구조를 모사한 3차원 곡면 위의 나노섬유 막을 칩 위에 만드는 원천기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 최근 동물실험의 참혹한 장면들이 동물보호단체 등을 통해 공개되며 동물실험에 대한 찬반 여론이 나뉘고 있다. 특히 학계에서도 살아있는 동물의 사용을 가급적 피하도록 하는 방향으로 전환하려 하지만 뚜렷한 대안 역시 없는 상태로 약물 개발을 위한 동물·임상실험은 계속되고 있는 상태다. 이에 학계에서는 이를 대체하기 위해 인체 내 기관을 모사한 바이오칩이 대안으로 대두되고 있으나 인체는 기계보다 훨씬 더 복잡한 구조로 이루어져 있어 이에 대한 연구는 아직 미진한 수준이다. 특히 폐, 신장, 피부 등에 있는 기저막의 경우 나노섬유가 복잡하게 얽힌 투과막으로 되어 있어 기존의 나노기술로 모사해내기에는 한계가 있었다. 또 생체기관은 평면이 아니라 3차원 구조를 가지고 있어 생체와 비슷한 효과를 가진 바이오칩 개발을 위해서는 3차원 곡면 위에 나노섬유 막을 만들 수 있어야 할 필요성이 있었다. 연구팀에 따르면 전기방사법을 이용, 아주 간단한 공정을 통해 생체 적합 고분자로 나노섬유 투과막을 만들었다. 전기방사법은 정전기를 이용해 고분자를 순간적으로 섬유형태로 방사하는 제작방식으로, 전해질 용액을 접지전극으로 이용, 이 전해질 용액에 나노섬유가 쌓이도록 하는 것이다. 전해질 용액이 가지는 특성 때문에 평면 뿐 아니라, 우리 몸 속 기저막과 같이 복잡한 형태를 가진 3차원 구조의 막도 쉽게 구현할 수 있다는게 설명이다. 또한 공정조건만 변화시키면 두께나 투과성도 조절할 수 있어 맞춤형 투과막도 만들 수 있다는 장점을 가지고 있어 나노입자 필터나 센서, 촉매와 배터리 등 폭넓게 응용될 것으로 보인다. 김 교수는 "이 기술은 나노섬유 투과막을 3차원 곡면 위에 복잡한 공정 없이 간단하게 구현하는 한편, 그 형태도 3차원으로 끌어올린 원천기술"이라며 "학계로부터 '의생명 및 산업용 장치 개발에 새로운 지평을 열 것'이란 평가를 받고 있다"고 밝혔다. 한편, 이번연구 성과는 재료과학분야 권위지인 '어드밴스드 머터리얼스'의 속 표지 논문으로 선정됐다. bbrex@fnnews.com 김혜민 기자

생체 이식이 가능한 인공달팽이관이 국내 연구진에 의해 5년 내 개발된다. 장치가 개발되면 고도난청환자들에게 새 삶을 줄 수 있을 전망이다. 이 장치는 생체 거부반응 등 부작용을 검사하는 임상시험을 거쳐 오는 2020년께 상용화될 예정이다. 한국기계연구원(이하 기계연) 파이오니아융합연구단은 지난해부터 사람의 달팽이관을 모사한 인공달팽이관 개발을 진행하고 있다고 14일 밝혔다. ■청각장애 대부분 달팽이관 이상 인체 내 청각기관은 아주 작은 수백 나노(㎚, 1㎚=1억분의 1m) 굵기의 섬모들의 움직임이면서 소리를 감지한다. 이 섬모들을 통해 감지된 소리가 고막을 통해 와우(달팽이관)에 전달되면 이를 물리적인 소리를 생체 내에서 작동되는 전기신호로 바꿔 전기신호가 청신경을 자극해 뇌에서 소리를 이해하는 것이다. 청각 장애의 원인이 대부분 달팽이관의 이상이 원인이다. 이를 해결하기 위해 인공달팽이관 시술을 하게 된다. 인공달팽이관은 강력한 소형 전자칩을 이용해 소리의 크기와 음색에 따라 달팽이관을 자극해 청신경에 전달하는 장치이다. 현재 사용되는 인공달팽이관은 귀 뒤쪽에 장착하는 마이크와 송신기, 환자가 늘 휴대해야 하는 어음처리기와 전원 장치 그리고 체내에 이식되는 수신기와 신경자극을 위한 전극 등으로 구성된다. 때문에 시술이 번거롭고 외부로 장치가 노출되기 때문에 미관상 좋지 않다는 게 단점이다. 또한 전력소모도 많다는 게 흠이다. ■세계 첫 인체달팽이관 모사 기계연은 이 같은 한계를 극복한 차세대 인공와우를 개발하고 있다. 기계연의 차세대 인공와우는 마이크로/나노크기의 전기기계장치(MEMS/NEMS)인 초소형의 인공기저막과 압전나노섬모, 신경 자극 전극 등으로 구성된다. 이 장치는 간단한 구조라 시술이 간편하고 전력 소모가 8분의 1 수준으로 매우 적으며 생체 적합물질을 소재로 해 귀 속에 영구적으로 이식할 수 있다. 기계연 파이오니아융합연구단 김완두 연구단장은 “달팽이관 속의 기저막과 부동섬모를 모사해 인공와우를 개발하려는 시도는 세계 최초”라며 “체내에 완전 이식이 가능하도록 해 난청 환자의 삶의 질을 높여 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. ■2020년께 상용화 기계연은 2015년까지 생체모사 인공달팽이관 기술 개발을 완료할 계획이다. 현재 연구 초기 개념설계 단계에 있으나 기저막 설계와 압전나노섬모의 특성 평가 등의 분야에서는 성과를 얻었다. 기계연의 기술 개발이 완료되면 귀 속에 완전 이식이 가능한 차세대 인공달팽이관이 탄생하게 된다. 이 장치의 상용화는 5년간 임상실험절차를 거쳐 2020년께 가능할 것으로 보인다. 국내 인공달팽이관 시장은 2015년 1300억원 규모로 성장할 것으로 예상된다. 세계시장 규모는 17억달러에 이를 것으로 전망되고 있다. 김완두 단장은 “청각기구 생체모사기술은 인공와우 만이 아니고 각종 초소형·고감도 센서기술에도 응용이 가능하다”면서 “이와 관련된 국내 시장도 2015년에 약 548억원에 이를 것으로 예상된다”고 말했다. /talk@fnnews.com 조성진기자

생체 이식이 가능한 인공달팽이관이 국내 연구진에 의해 5년 내 개발된다. 장치가 개발되면 고도난청환자들에게 새 삶을 줄 수 있을 전망이다. 이 장치는 생체 거부반응 등 부작용을 검사하는 임상시험을 거쳐 오는 2020년께 상용화될 예정이다. 한국기계연구원(이하 기계연) 파이오니아융합연구단은 지난해부터 사람의 달팽이관을 모사한 인공달팽이관 개발을 진행하고 있다고 14일 밝혔다. ■청각장애 대부분 달팽이관 이상 인체 내 청각기관은 아주 작은 수백 나노(㎚, 1㎚=1억분의 1m) 굵기의 섬모들의 움직임이면서 소리를 감지한다. 이 섬모들을 통해 감지된 소리가 고막을 통해 와우(달팽이관)에 전달되면 이를 물리적인 소리를 생체 내에서 작동되는 전기신호로 바꿔 전기신호가 청신경을 자극해 뇌에서 소리를 이해하는 것이다. 청각 장애의 원인이 대부분 달팽이관의 이상이 원인이다. 이를 해결하기 위해 인공달팽이관 시술을 하게 된다. 인공달팽이관은 강력한 소형 전자칩을 이용해 소리의 크기와 음색에 따라 달팽이관을 자극해 청신경에 전달하는 장치이다. 현재 사용되는 인공달팽이관은 귀 뒤쪽에 장착하는 마이크와 송신기, 환자가 늘 휴대해야 하는 어음처리기와 전원 장치 그리고 체내에 이식되는 수신기와 신경자극을 위한 전극 등으로 구성된다. 때문에 시술이 번거롭고 외부로 장치가 노출되기 때문에 미관상 좋지 않다는 게 단점이다. 또한 전력소모도 많다는 게 흠이다. ■세계 첫 인체달팽이관 모사 기계연은 이 같은 한계를 극복한 차세대 인공와우를 개발하고 있다. 기계연의 차세대 인공와우는 마이크로/나노크기의 전기기계장치(MEMS/NEMS)인 초소형의 인공기저막과 압전나노섬모, 신경 자극 전극 등으로 구성된다. 이 장치는 간단한 구조라 시술이 간편하고 전력 소모가 8분의 1 수준으로 매우 적으며 생체 적합물질을 소재로 해 귀 속에 영구적으로 이식할 수 있다. 기계연 파이오니아융합연구단 김완두 연구단장은 “달팽이관 속의 기저막과 부동섬모를 모사해 인공와우를 개발하려는 시도는 세계 최초”라며 “체내에 완전 이식이 가능하도록 해 난청 환자의 삶의 질을 높여 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. ■2020년께 상용화 기계연은 2015년까지 생체모사 인공달팽이관 기술 개발을 완료할 계획이다. 현재 연구 초기 개념설계 단계에 있으나 기저막 설계와 압전나노섬모의 특성 평가 등의 분야에서는 성과를 얻었다. 기계연의 기술 개발이 완료되면 귀 속에 완전 이식이 가능한 차세대 인공달팽이관이 탄생하게 된다. 이 장치의 상용화는 5년간 임상실험절차를 거쳐 2020년께 가능할 것으로 보인다. 국내 인공달팽이관 시장은 2015년 1300억원 규모로 성장할 것으로 예상된다. 세계시장 규모는 17억달러에 이를 것으로 전망되고 있다. 김완두 단장은 “청각기구 생체모사기술은 인공와우 만이 아니고 각종 초소형·고감도 센서기술에도 응용이 가능하다”면서 “이와 관련된 국내 시장도 2015년에 약 548억원에 이를 것으로 예상된다”고 말했다. /talk@fnnews.com 조성진기자

농촌진흥청은 돼지 간을 이용해 인간의 장기와 구조·기능적으로 비슷하면서 면역 거부반응이 없는 이종이식용 인공 간을 제작하는 데 성공했다고 27일 밝혔다. 간 관련 질환은 사망률이 높은데다 암 등 난치성 간질환의 유일한 치료법은 장기 이식이지만 이식 가능한 공여 장기가 절대적으로 부족해 이번 연구는 주목할 만하다. 연구팀은 특히 돼지 간을 이용, 사람과 돼지처럼 다른 종간의 장기 이식용 인공간을 만드는 데 성공했다. 이종이식 시 면역거부 반응의 원인물질(이종항원)인 이식항원을 없앤 돼지 간 유래의 스캐폴드를 제작했다. 스캐폴드란 장기에서 세포를 제거(탈세포)하고 남는 장기의 껍데기를 말한다. 또한, 탈세포 스캐폴드 유래물질이 줄기세포를 간세포로 분화시키는 효율을 높이면서 간 기능을 증진함을 확인했다. 돼지 피부세포로부터 돼지 이미 분화된 체세포로부터 만들어진 배아줄기세포와 유사한 기능을 하는 줄기세포를 생산했고, 탈세포 스캐폴드 유래물질이 유도만능 줄기세포의 간 분화효율을 높이는 것을 확인했으며 재세포화된 스캐폴드의 간 기능도 향상됨을 확인했다. fact0514@fnnews.com 김용훈 기자

국립부경대학교가 나노반도체 기술을 이용해 최근 주목받는 오가노이드칩(Organ-on-a-chip) 개발에 나선다. 국립부경대는 임효령 교수(휴먼바이오융합전공) 연구팀이 과학기술정보통신부의 '2024년 반도체 글로벌 첨단 팹 연계 활용사업'에 선정됐다고 22일 밝혔다. 이 사업은 나노반도체와 응용분야 선도기술을 보유한 국내외 연구기관과 한미 반도체 첨단 인프라 기관인 나노종합기술원과 NY Creates 간 협력을 통해 나노반도체 분야 원천기술 개발을 위한 국제 공동연구를 지원하는 사업이다. 임 교수팀은 사업비 10억원을 지원받아 '반도체 기반 500㎚급 다중 나노센서를 이용한 오가노이드 평가용 칩 개발' 과제를 주관한다. 해외 공동연구기관으로 하버드 메디컬 스쿨-브리검 여성병원의 신수련 교수팀이 참여하고, 용역연구기관으로 국립부경대 용당캠퍼스 소재 ㈜마라나노텍의 이혜연 대표팀이 참여한다. 이 연구는 뛰어난 신진·중견 여성 연구자들이 협력해 반도체 공정 기반의 나노바이오센서를 국가 첨단전략기술 분야에 응용하고, 사업화 비전을 제시하는 것이 목표다. 생체조직칩을 뜻하는 오가노이드칩은 반도체 미세 가공기법을 사용한 칩 위에 인공 장기를 배양해 체내 장기의 물리적·생리적 환경 분석 및 질병 모델링이 가능해서 신약 개발 분야의 중요한 기술로 주목받고 있다. 오가노이드칩 기술을 활용하면 질병의 조기 진단과 치료를 비롯해 신약 개발 비용과 시간 절감, 동물 실험에 대한 의존도를 줄여 동물 복지 향상, 생명과학 및 첨단 제조분야의 새로운 시장 개척 등에 기여할 것으로 기대된다. 연구팀은 이번 사업으로 약물 반응 조건과 시간에 따른 다양하고 정확한 분석을 위해 실시간, 다중 검증이 가능한 오가노이드 평가용 칩을 개발할 계획이다. 사업 첫해인 올해는 나노센서-미세유체칩 시스템 개발을 시작으로 2년 차에는 고정밀 평가 기술개발, 3년 차에는 나노센서와 미세유체칩이 통합된 시제품 개발 및 3차원 심장 조직의 다중평가기술을 개발한다. 임 교수는 "이번 연구로 나노센서와 미세유체칩을 통합해 심장 오가노이드 등의 복잡한 생체반응을 정밀하게 모니터링하고 분석할 수 있는 기술을 개발해 장기적으로 생체 모사 기술발전을 촉진하고, 정밀한 질병 모델링과 치료법 개발에 기여하기 위해 힘쓰겠다"고 밝혔다. bsk730@fnnews.com 권병석 기자

[파이낸셜뉴스] 국립부경대학교가 나노반도체 기술을 이용해 최근 주목받는 오가노이드칩(Organ-on-a-chip) 개발에 나선다. 국립부경대는 임효령 교수(휴먼바이오융합전공) 연구팀이 과학기술정보통신부의 ‘2024년 반도체 글로벌 첨단 팹 연계 활용사업’에 선정됐다고 22일 밝혔다. 이 사업은 나노반도체와 응용분야 선도기술을 보유한 국내외 연구기관과 한·미 반도체 첨단 인프라 기관인 나노종합기술원과 NY Creates 간 협력을 통해 나노반도체 분야 원천기술 개발을 위한 국제공동연구를 지원하는 사업이다. 임 교수팀은 사업비 10억원을 지원받아 ‘반도체 기반 500 nm급 다중 나노센서를 이용한 오가노이드 평가용 칩 개발’ 과제를 주관한다. 해외 공동연구기관으로 하버드 메디컬 스쿨-브리검 여성병원(Harvard Medical School-Brigham and Women’s Hospital)의 신수련 교수팀이 참여하고, 용역연구기관으로 국립부경대 용당캠퍼스 소재 ㈜마라나노텍의 이혜연 대표팀이 참여한다. 이 연구는 뛰어난 신진·중견 여성 연구자들이 협력해 반도체 공정 기반의 나노바이오센서를 국가 첨단 전략 기술 분야에 응용하고, 사업화 비전을 제시하는 것이 목표다. 생체조직칩을 뜻하는 오가노이드칩은 반도체 미세 가공기법을 사용한 칩 위에 인공 장기를 배양해 체내 장기의 물리적·생리적 환경 분석 및 질병 모델링이 가능해서 신약 개발 분야의 중요한 기술로 주목받고 있다. 오가노이드칩 기술을 활용하면 질병의 조기 진단과 치료를 비롯해 신약 개발 비용과 시간 절감, 동물 실험에 대한 의존도를 줄여 동물 복지 향상, 생명과학 및 첨단 제조 분야의 새로운 시장 개척 등에 기여할 것으로 기대된다.  연구팀은 이번 사업으로 약물 반응 조건과 시간에 따른 다양하고 정확한 분석을 위해 실시간, 다중 검증이 가능한 오가노이드 평가용 칩을 개발할 계획이다. 사업 첫해인 올해는 나노센서-미세유체칩 시스템 개발을 시작으로 2년 차에는 고정밀 평가 기술개발, 3년 차에는 나노센서와 미세유체칩이 통합된 시제품 개발 및 3차원 심장 조직의 다중 평가 기술을 개발한다. 임 교수는 “이번 연구로 나노센서와 미세유체칩을 통합해 심장 오가노이드 등의 복잡한 생체 반응을 정밀하게 모니터링하고 분석할 수 있는 기술을 개발해 장기적으로 생체 모사 기술 발전을 촉진하고, 정밀한 질병 모델링과 치료법 개발에 기여하기 위해 힘쓰겠다”라고 밝혔다. bsk730@fnnews.com 권병석 기자

[파이낸셜뉴스] 엠젠솔루션이 투자연계형 국책과제 선정에 따른 제3자배정 유상증자를 진행했다고 20일 공시했다. 과제명은 ‘기존 콜라겐 이식제 제품 대비 30% 이상 향상된 기계적 강도와 생체모사성의 향상에 의한 세포-조직 친화성이 개선된 이종조직 유래 탈세포 반월상 연골판 이식재의 개발’이다. 조달금액은 약 9억원이다. 회사 측에 따르면 해당 과제는 민간투자가 필수적이다. 제3자배정 대상자는 앤도버자산운용 주식회사다. 이번 과제의 기술적 가치 및 미래 임상, 제품화에 대한 기대로 투자를 결정했다. 주당 1527원에 신주 58만9391주(보통주)가 발행된다. 엠젠솔루션의 현금성자산은 2024년 반기 별도재무제표 기준 약 90억원이다. 회사 측에 따르면 이번 국책과제는 소재부품기술개발 이종기술융합형 과제에 지원한 업체 중 1위를 차지했다. 과제 종료 후 제품화를 위한 임상시험도 계획 중이다. 반월상 연골판 손상은 수술을 통해 손상된 연골판 절제 및 손상부위 봉합술이 있으나 장기적으로 퇴행성 관절염 발병 가능성이 높다. 동종 이식의 경우는 조직 크기 불일치, 공급 부족 등의 문제가 있다. 엠젠솔루션 관계자는 “현재 개발 중인 이종 조직 유래 생체 모방형 반월상 연골 이식재가 이러한 문제를 해결할 수 있다”며 “본래의 반월상 연골과 구조 및 기능적으로 유사한 효과를 제공하고 장기적으로 손상된 연골의 재생을 위한 치료재료로 활용할 수 있다”고 설명했다. 그는 이어 “임상시험을 위한 안전성 평가 및 대동물 유효성 평가를 진행해 체내 이식형 반월상 연골판 대체 및 재생 의료기기 관련 요구사항을 도출할 것”이라며 "완료 시 이종 조직 유래 반월상 연골이식재 개발 최초의 사례가 될 것”이라고 전했다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자