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성과명뇌 보호하는 혈액-뇌 장벽 모사한 인공 칩 개발

Fungal brain infection modelled in a human-neurovascular -unit-on-a-chip with a functional blood-brain barrier(Nature Biomedical Engineering (IF: 25.671, 2020년 기준))

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지원사업
뇌과학원천기술개발사업
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
연세대학교
연구자
이경태, 이종승, 신지수
발표일
2021-06-15
조회수
120

뇌 보호하는 혈액-뇌 장벽 모사한 인공 칩 개발


혈액-뇌 장벽 통과해 뇌에 작용할 수 있는 화합물 스크리닝에 응용 기대



개요

한국연구재단(이사장 노정혜)은 조승우 교수(연세대학교 생명공학과), 반용선 교수(연세대학교 생명공학과) 연구팀이 혈뇌장벽의 구조와 기능적 특징을 모사한 인공 혈뇌장벽 칩을 설계했다고 밝혔다. 과학기술정보통신부의 기초연구지원사업, 뇌과학원천기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구는 의생명공학 분야 국제학술지 네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)에 2021년 6월 15일자로 게재되었다.


연구 내용

인공 혈액-뇌 장벽 칩 제작을 위해 인간 신경줄기세포*, 뇌혈관 내피세포**, 뇌혈관 주피세포***를 유기적으로 3차원 공배양하여 뇌혈관이 포함된 실제 인간 뇌 조직을 모사하는 장기 칩 개발에 성공하였다. 신경줄기세포는 혈관세포와 공배양 시 성상 교세포로****의 분화가 증진되는데, 이를 통해 실제 혈액-뇌 장벽의 특이적 구조 및 기능을 구현할 수 있었다.

* 신경줄기세포(neural stem cell) : 신경세포, 성상교세포 및 희소돌기아교세포로 분화할 수 있는 능력을 갖춘 성체줄기세포.
** 뇌혈관 내피세포(brain microvascular endothelial cell) : 뇌혈관의 내벽을 구성하는 세포로서 혈류와 직접 맞닿아 있으면서 혈관의 기능에 중요한 역할을 담당했다.
*** 주피세포(pericyte) : 혈관 주위에 존재하는 결합조직성 세포로서 혈관조직의 안정화와 유지에 기여했다.
**** 성상교세포(astrocyte) : 신경 아교 세포의 일종으로 혈액-뇌 장벽의 구조 유지, 기능뿐 아니라 신경세포 기능까지 조절할 수 있다.

개발된 칩을 이용하여 크립토코쿠스 네오포만스 곰팡이의 감염과정과 관련 인자들을 규명하는 연구를 진행하였다. 액-뇌 장벽 구조를 포함한 다중 장기칩을 제작하여 크립토 코쿠스 네오포만스 곰팡이의 신경친화성(neurotropism)을 확인하고 관련 감염인자들을 규명하였다. 또한 친화성 및 혈관 침투와 관련된 몇 가지 중요한 인산화효소, 전사인자들을 발굴할 수 있었다.


기대 효과

뇌 감염성 크립토코쿠스 네오포만스 곰팡이의 신경 친화성, 혈관침투인자로 발굴된 인산화효소 및 전사인자들은 향후 추가 연구를 통해 곰팡이성 뇌수막염 치료제를 위한 표적인자로서 난치성 뇌 감염증 치료제 개발에 기여할 수 있을 것이다.


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