<사진 왼쪽부터 미시간대 김준범 박사후 연구원(제1저자), 고려대 의과대학 융합의학교실 최낙원 교수(공동교신저자), 고려대 공과대학 화공생명공학과 봉기완 교수(공동교신저자), KIST 뇌융합연구단 강지윤 박사(공동교신저자) >
고려대학교 의과대학 최낙원 교수(융합의학교실)와 공과대학 봉기완 교수(화공생명공학과), 그리고 한국과학기술연구원(KIST) 강지윤 박사 공동 연구팀이 세포외 소포체(EV)를 다양한 생체액에서 별도의 전처리 과정 없이 고효율로 분리할 수 있는 혁신적인 하이드로젤 기반 기술을 개발하는 데 성공했다.
세포외 소포체(EV)는 세포 간 신호 전달 및 다양한 생체 지표를 전달하는 나노 크기의 소포체로, 암, 신경 질환 등 주요 질병의 진단 바이오마커와 치료제로의 활용 가능성이 높아 주목받고 있다. 그러나 기존의 초원심분리와 같은 분리 방식은 고가 장비, 복잡한 전처리, 그리고 낮은 처리량으로 인해 연구 및 산업 현장 적용에 한계가 있었다.
이번 연구팀은 이러한 기존 기술의 난제를 극복했다. 연구팀은 하이드로젤 재료를 얼린 후 빛을 쬐어 굳히는 방식을 통해 기존에 구현이 어려웠던 약 400 나노미터(nm) 크기의 미세 구멍 구조를 가진 하이드로젤을 개발했다. 이렇게 형성된 하이드로젤은 그물처럼 얽힌 3차원 다공성 구조를 가지며, 이 구조를 통해 생체액을 투과시키면 세포외 소포체만을 효율적으로 선택적 포집할 수 있음을 입증했다.
[그림] 하이드로젤 입자를 이용한 대량의 생체액에 포함된 세포외 소포체의 직접 분리
이 기술을 활용하면 혈액, 소변, 침, 우유, 세포 배양액뿐만 아니라 위암 환자의 복수 등 다양한 종류의 생체액에서 고가의 장비나 복잡한 과정 없이도 빠르고 간편하게 EV를 분리할 수 있게 된다.
연구팀은 이 기술이 암, 신경퇴행성 질환, 대사 질환 등 다양한 질병의 조기 진단과 맞춤 치료를 위한 핵심 기반을 제공하며 궁극적으로 정밀 의료와 신약 개발, 체외 진단 등 고부가가치 바이오산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다.
고려대 최낙원·봉기완 교수는 “향후 연구자나 산업체가 복잡한 장비나 교육 없이 간단한 공정만으로 고순도의 EV를 확보하여 바이오산업의 실용적 기반을 제공할 것으로 기대한다”고 밝혔으며, KIST 강지윤 박사는 “기존 EV 분리 방식의 주요 한계를 극복하여 효율성, 접근성, 대량 처리, 사용자 맞춤 등 다양한 측면에서 강점을 갖고 있음을 입증한 연구”라고 평가했다.
이번 연구 결과는 나노기술 분야 최고 권위의 국제 학술지인 온라인에 9월 24일 게재됐다. (논문명: Meso-macroporous hydrogel for direct litre-scale isolation of extracellular vesicles, DOI: 10.1038/s41565-025-02011-1)
이번 연구는 과학기술정보통신부의 바이오·의료기술개발사업, 중견연구, 선도연구센터(ERC), KIST 주요사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
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