수학적 모델링으로 줄기세포 행동 원격 제어 기술 개발
ECM 네트워크 연결성 조절 통해 재생 치료의 새 가능성 열어
입력 : 2024.12.30
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그래프 이론 기반 리간드 네트워크 모델을 이용한 줄기세포 조절 시스템의 모식도
고려대학교 강희민 교수 연구팀이 외부 자기장과 수학적 모델링을 결합해 줄기세포 행동을 원격으로 조절하는 기술을 발표했다. 이 기술은 조직 재생과 맞춤형 치료의 혁신적 돌파구로 평가받고 있다.
조직 재생에서 ECM의 역할
세포외기질(ECM)은 세포 활동을 조율하고 조직 복구를 지원하는 복잡한 네트워크 구조로, 병리학적 상황에서도 중요한 역할을 한다. 기존 연구들은 ECM 네트워크의 동적인 특성을 모사하는 데 한계가 있었지만, 이를 극복하기 위한 새로운 접근법이 제시됐다.
리간드 네트워크와 자기장 기술
연구팀은 금 나노입자로 구성된 리간드 네트워크를 설계하고, 이방성 자성 나노막대를 통해 리간드 연결성을 조정하는 시스템을 구현했다. 자기장을 활용해 나노막대 배치를 정렬하거나 변경하면서 줄기세포의 부착, 신호 전달, 분화 과정을 정밀하게 제어할 수 있다.
가역적 자성 조절을 이용한 그래프 이론 기반 리간드 네트워크 모델의 모식도
수학적 모델링으로 세포 행동 분석
그래프 이론 기반의 수학적 모델링을 도입해 리간드 연결성을 정량화하고, 세포 행동 변화의 메커니즘을 구체적으로 분석했다. 이를 통해 복잡한 생체 네트워크의 작동 원리를 체계적으로 이해할 수 있는 기술적 기반을 마련했다.
미래 의료 기술의 새로운 지평
강희민 교수는 “줄기세포 행동을 정밀하게 제어할 수 있는 원격 조절 기술이 조직 재생과 재생 치료 분야의 큰 전환점을 제공할 것이다”라며, “생체 내 안전성을 강화하고 다양한 의료 응용 분야에 적용할 가능성을 열겠다”고 전했다.
국제적 인정과 활용 가능성
해당 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원 아래 수행됐으며, 재료 분야 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐다. 연구진은 이 기술이 재생의학, 암 치료, 면역치료 등 여러 바이오메디컬 분야에서 폭넓게 응용될 가능성을 높게 평가하고 있다.
기사 정정 / 반론
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