나노섬유 기반 3차원 환경을 이용한 폐 비임상 모델에 대한 연구

Abstract

3차원 세포 배양은 2차원 세포 배양 연구의 한계를 극복하고, 실험 동물 모델의 문제점을 대체 보완할 수 있는 모델로서 부각되었다. 3차원 세포 모델은 나노섬유를 기반으로 하여 하이드로젤(Hydrogel) 시스템을 합쳐 공배양 환경을 구축할 수 있다. 나노섬유는 전기방사를 통해 chloroform을 용매로 한 poly ε-caprolactone(PCL) 나노섬유(이하 C-PCL)와 poly vinyl alcohol(이하 PVA) 나노섬유를 제작한다. PVA 나노섬유의 조건을 확인하기 위해 퓨리에 변환 적외선 분광기(FT-IR)와 주사 전자 현미경을 통해 확인한다. PVA 나노섬유에는 MLE-12 세포를 배양하며, 배양 효과를 높이기 위해 PVA에 laminin 펩타이드를 농도별로 함유하여 최적의 laminin 함유 PVA 나노섬유를 제작한다. 하이드로젤은 alginate를 이용하며 MLE-12 세포 배양에 적합한 농도를 결정하고 적절한 mucin 농도를 혼합한다. PVA 나노섬유는 상층(Transwell) 그리고 C-PCL은 하층(24well 세포배양접시)에 부착하여 공배양 환경을 구축한다. 공배양 환경에서 Transwell에는 폐 상피세포인 MLE-12 세포를 배양하고, 24well 세포배양접시에는 섬유아세포인 3T3 세포를 배양하여 MLE-12 세포 배양에 미치는 효과를 확인한다. 그 후, 3T3 세포와 면역세포인 수지상세포(Dendritic Cell, 이하 DC)를 24well 세포배양접시에 직접적 공배양을 통해 DC에 활성화를 확인한다. 마지막으로 상층에는 laminin 함유 PVA 나노섬유에 MLE-12 세포를 배양한 뒤 mucin alginate를 덮고, 하층에는 C-PCL에 DC와 3T3 세포를 alginate와 함께 배양하여 3차원 폐 비임상 모델을 구축한다. 이 모델의 외부 항원으로 세로무늬 먼지 진드기(Dermatophagoides pteronyssinu)에 의해 생성된 단백분해효소(이하 Der p)를 이용하며, Der p 처리에 따른 3차원 폐 비임상 모델에서의 반응을 사이토카인 측정으로 확인한다. 이를 적용시켜 2차원적 세포 배양 연구 및 실험 동물 모델의 한계와 문제점을 극복하는데 활용할 수 있다. 핵심어 : 3차원 세포 배양, 나노섬유, 공배양, 하이드로젤, 폐 상피세포, 섬유아세포, 면역세포, 3차원 폐 비임상 모델