[트래블아이=최치선 기자] 심혈관 질환은 전 세계 주요 사망 원인 중 하나로, 조기 진단과 치료의 중요성이 점점 커지고 있다. 경희대학교 박윤석 교수 연구팀이 인공 심장의 심혈관 정보를 실시간으로 측정할 수 있는 3차원 바이오 센서를 개발해, 심혈관 질환 치료에 새로운 장을 열었다.
경희대학교 정보전자신소재공학과 박윤석 교수 연구팀이 인간 유도 만능 줄기세포를 이용해 배양한 인공 심장의 심전도와 심장 박동 운동을 실시간으로 측정할 수 있는 3차원 바이오 센서를 개발했다. 이 기술을 통해 심혈관 질환을 보다 정밀하게 분석하고, 새로운 치료법을 개발할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
심혈관 질환은 심장마비, 뇌졸중, 고혈압과 같은 질환으로 전 세계적으로 주요한 사망 원인이다. 이번에 개발된 3차원 바이오 센서는 인공 심장을 통해 심장 근육의 전류 흐름을 실시간으로 측정할 수 있어, 심혈관 질환 연구와 치료제 개발에 중요한 역할을 할 수 있다. 기존의 2차원 인공 심장 배양 방식에서는 심장의 입체적 움직임과 전기 신호를 동시에 측정하는 데 어려움이 있었으나, 박 교수 연구팀은 심장 단면과 유사한 링 형태의 인공 심장을 구현함으로써 이 문제를 해결했다.
기술적 진보와 협업 연구
이번 연구는 경희대 박윤석 교수 연구팀과 함께 미국 노스웨스턴대학교의 존 로저스 교수, 의과대학 엘리자베스 맥낼리 교수 연구팀, 그리고 한양대학교 오세용 교수와의 협력으로 진행되었다. 연구팀은 다양한 전기적, 기계적 신호를 동시에 측정할 수 있는 3차원 센서를 인공 심장에 적용해 심혈관 질환 분석과 치료법 개발에 새로운 가능성을 제시했다.
3차원 바이오 센서 기술은 특히 인간 유도 만능 줄기세포를 활용해 배양한 인공 장기에서 전기적, 기계적 반응을 실시간으로 분석할 수 있는 점에서 그 혁신성을 인정받고 있다. 이 기술을 활용하면 심혈관 질환뿐만 아니라 다양한 질병 연구와 치료법 개발에 폭넓게 적용할 수 있을 전망이다.
배아줄기세포나 유도만능줄기세포는 다양한 유사 장기로 분화될 수 있어 질병 모델링 및 신약 개발에 사용된다. 특히, 이번 연구에서는 인공 심장을 활용해 심전도와 심장 근육의 자발적인 수축과 이완을 정밀하게 분석함으로써 향후 전기 및 약물 자극을 통한 새로운 치료법 개발 가능성을 열었다.
의미와 향후 전망
이번 연구 성과는 저명 학술지에 9월 13일자로 게재되었으며, 세계적인 학계와 산업계의 주목을 받고 있다. 특히, 연구팀은 인공 심장의 실시간 모니터링을 통해 심혈관 질환의 조기 진단뿐만 아니라, 환자 맞춤형 치료법 개발을 위한 플랫폼으로 발전할 가능성이 크다고 밝혔다.
박윤석 교수는 "이번 연구는 심혈관 질환을 비롯한 다양한 질환의 치료법 개발에 큰 기여를 할 것"이라며 "3차원 바이오 센서 플랫폼을 통해 의학 및 공학의 융합 연구가 활발히 이루어지길 기대한다"고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단과 KIST 위탁연구 사업의 지원을 받아 진행되었다.
이번 경희대 연구팀의 3차원 바이오 센서 개발은 인공 심장을 활용한 심혈관 질환 연구의 새로운 가능성을 열었다. 조기 진단과 맞춤형 치료법 개발을 위한 이 혁신적인 기술은 향후 심혈관 질환 치료에 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대된다.