미래 의학과 동물 학대 없는 동물성 제품을 위한 길을 제공하는 3D 프린팅 생체 세포

네덜란드 위트레흐트 대학 메디컬 센터와 위트레흐트 대학교의 바이오 제조 및 재생 의학 부교수인 Levato는 벨기에, 이탈리아, 네덜란드, 스웨덴, 스위스의 연구원들로 구성된 연구팀을 이끌고 있으며, EU에서 연구 자금을 지원 받음
연구팀은 이 프로젝트를 통해 당뇨병을 치료하기 위한 새로운 치료법의 신뢰성과 정확성을 개선하고, 언젠가는 이것이 인체 이식을 위한 실험실에서 배양한 장기 개발의 가능성으로 이어질 수 있기를 기대

당뇨병 환자를 지원하기 위한 초기 실험은 실험실에서 줄기 세포에서 배양한 인슐린 생산 세포를 사용하여 수행됨, 그러나 이러한 세포를 병든 췌장에 이식하는 것만으로는 단기적인 완화 효과만 얻을 수 있음
“우리는 기본적으로 인쇄하려는 대상의 일종의 빛 홀로그램을 만든다. 구조나 혈관 혹은 보호 물질 없이 세포를 전달하면 시간이 지나면서 죽게 된다. 이 과정은 몇 년 밖에 걸리지 않으며, 그 후에는 다시 반복해야 한다.”(Levato)
Levato와 ENLIGHT 팀은 혈관이 있는 3차원 이식을 형성하기 위해 생체 세포인 인간 조직을 3D 프린팅하여 이를 해결하려고 함, 생체 세포는 깨지기 쉽고 일반적인 3D 프린팅 과정에서는 살아남을 수 없기 때문에 이는 매우 어려운 일임
연구자들은 인쇄 과정에서 세포를 운반하고 키우는 바이오잉크라는 수분이 풍부한 젤을 사용하여 이를 해결, 그런 다음 세포 분화 과정을 안내하여 장기가 유전적 ‘청사진’에 따라 발달하도록 해야하며, 이를 빛을 사용하여 수행

“이 3D 빛 구조가 있는 경우 매체는 고체가 되고 다른 모든 곳은 액체 상태로 유지되므로 씻어낼 수 있다. 세포는 살아있는 조직의 세포외 기질과 유사한 젤라틴과 같은 형태로 갇힌다”
그런 다음 연구원들은 특정 파장의 빛에 노출시켜 세포가 인슐린을 생성하는 세포로 성숙하도록 유도
이 팀은 현재 실험실에서 이식을 테스트하고 있으며, 연구원들은 이러한 3D 프린팅 세포조직이 앞으로 10년 이내에 표준 약물 개발 절차의 일부가 되기를 바라고 있음
그러나 Levato는 생체 인새된 유기체 조직을 인간 환자에게 이식하기에 적합하게 만드는 데는 훨씬 더 오랜 시간이 걸릴 것이라고 경고

살아있는 것과 같은 인간 유기체 조직을 인쇄할 수 있다면 약물 시험의 정확도가 향상될 뿐만 아니라 수백만 마리의 실험실 동물의 고통을 피할 수 있을 것임

Vassalli 박사는 생체 조직의 비용 효율적인 3D 프린팅을 개발하는 것을 목표로 하는 PRISM-LT라는 다국적 EU 지원 연구 이니셔티브를 이끌고 있음
2027년까지 진행되는 이 연구는 바이오 의학과 식품 생산 모두에 적용될 수 있음
“이 프로젝트의 목적은 의료 및 식품 산업에 적용할 수 있는 다양한 생체 조직의 제조를 다루는 플랫폼 기술을 만드는 것이다. 사실, 더 명확한 의료 용도 외에도 지속 가능하고 깨끗한 식품 생산에서 3D 바이오 프린팅은 큰 역할을 할 수 있을 것이다”(Vassalli)

실제와 같은 느낌의 고기를 만들기 위해 연구자들은 줄기 세포가 미리 정의된 구조 내에서 필요한 유형의 조직을 정확하게 생성하도록 지시하고 시간이 지나도 그 과정을 지속할 수 있게 하는 방법을 찾아야 함
연구자들은 자연의 공생 과정을 모방하는 접근 방식을 탐구하고 있음
연구자들은 Vassalli가 일꾼 세포 또는 도우미 세포라고 부르는 박테리아 또는 효모를 줄기 세포와 3D 프린팅 바이오잉크에 혼합하여 분화 과정을 유도, “이 세포들은 박테리아나 효모로서 세포가 나아가는 방향을 감지하고 분화를 돕는 화학 물질을 생산하기 시작한다”(Vassalli)

“바이오 프린팅 기술은 조직의 최종 구성을 설계하는 데 있어 향상된 유연성을 제공한다. 이는 개인 맞춤형 의료용 애플리케이션의 요구사항을 충족한다.” (Vassalli)
“기술의 확장에는 많은 에너지가 필요하기 때문에 식량 생산에는 더 오랜 시간이 걸릴 것이다. 연구실에서 사용하는 3D 프린터는 사람들을 위한 육류 생산에는 적합하지 않을 것이다. 아직 좁혀야 할 기술 격차가 있다” (Vassalli)