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[나노칩] 새로운 나노칩은 신체의 세포를 재프로그래밍하여 다양한 기능을 수행한다. 인디애나대학교 의과대학 Chandan Sen이 이끄는 연구팀은 신체의 피부 세포를 새로운 혈관과 신경세포로 재프로그래밍할 수 있는 새로운 나노칩 장치를 만들어 프로토타입 단계에서 벗어나고 있다.

박민제 | 기사입력 2021/12/01 [08:09]

[나노칩] 새로운 나노칩은 신체의 세포를 재프로그래밍하여 다양한 기능을 수행한다. 인디애나대학교 의과대학 Chandan Sen이 이끄는 연구팀은 신체의 피부 세포를 새로운 혈관과 신경세포로 재프로그래밍할 수 있는 새로운 나노칩 장치를 만들어 프로토타입 단계에서 벗어나고 있다.

박민제 | 입력 : 2021/12/01 [08:09]

 

새로운 나노칩은 신체의 세포를 재프로그래밍하여 다양한 기능을 수행한다.

인디애나 대학교 나노칩
인디애나 대학교 나노칩
인디애나대학교
 
 

인디애나대학교 의과대학 Chandan Sen이 이끄는 연구팀은 신체의 피부 세포를 새로운 혈관과 신경세포로 재프로그래밍할 수 있는 새로운 나노칩 장치를 만들어 프로토타입 단계에서 벗어나고 있다.

지난 20년 동안 더 놀라운 의학적 발전 중 하나는 특수화된 성체 세포를 배아조직에서 발견되는 특수화되지 않은 일종의 줄기 세포로 되돌리는 능력이었다. 이러한 줄기 세포는 다양한 세포, 조직 및 (결국) 기관으로 성장하도록 유도되어 환자와 완전히 호환될 수 있으므로 조직 거부 또는 기증자를 찾는 문제를 제거할 수 있기 때문에 치료 가능성이 매우 높다.

불행히도, 이렇게 하려면 복잡한 실험실 절차가 필요하며 많은 대안과 함께 암세포를 발생시키는 것을 포함하여 특정 위험을 증가시킬 수 있다. 대신, 줄기세포 변이에 필요한 정교한 단계가 필요하지 않은 더 간단한 시스템이 필요하다.

IU 팀의 접근 방식은 조직 나노 형질 감염이라는 기술을 사용하여 실험실을 포기하고 인체를 자체 세포 프로그래머로 바꾸는 것이다. 이것은 마이크로 바늘 배열로 끝나는 채널을 포함하도록 인쇄된 실리콘 나노칩을 사용한다. 칩 상단에는 특정 유전자를 보관하는 직사각형 화물 컨테이너가 있다.

칩을 손상 부위에 직접 도포 가능
칩을 손상 부위에 직접 도포 가능
인디애나 대학교

집중된 전하에 의해 추진되는 이 유전자는 살아있는 조직의 원하는 깊이로 도입되고 세포를 변경하여 세포를 다른 종류의 세포 또는 혈관 또는 다세포 구조로 재프로그래밍하는 작은 생물 반응기로 전환한다. 정교한 실험실 기술이나 위험한 바이러스 전달 시스템이 필요하지 않습니다. 일단 생성되면 이러한 세포와 ​​조직은 국소적으로 또는 뇌를 포함하여 신체의 다른 부분에서 손상을 복구하는 데 도움이 될 수 있다.

인디애나 재생의학 및 공학 센터 소장인 센은 "이 작은 실리콘 칩은 생체 부위의 기능을 변경할 수 있는 나노기술을 가능하게 한다. 예를 들어 교통사고로 누군가의 혈관이 손상되어 혈액 공급이 필요한 경우 이미 존재하는 혈관이 망가져 더 이상 의존할 수 없지만 피부 조직을 혈관으로 전환시켜 위험에 처한 팔다리를 구해준다."

나노칩은 마이크로 바늘로 끝나는 채널 배열을 사용합니다.
나노칩은 마이크로 바늘로 끝나는 채널 배열을 사용한다.
인디애나 대학교

이 기술은 5년 넘게 개발 중이며 IU 팀은 현재 프로토타입을 넘어 임상 환경에서 사용할 수 있는 실용적인 관심사인 나노칩을 만드는 데 집중하고 있다. 여기에는 내년에 미국 FDA 승인을 확보하는 것이 포함되며, 이는 사람을 대상으로 한 임상 연구의 가능성을 열어줄 것입니다. 민간 및 군사 의학의 잠재적 응용에는 뇌졸중으로 인한 뇌 손상 복구 또는 당뇨병으로 인한 신경 손상 역전이 포함된다.

"이것은 칩의 엔지니어링 및 제조에 관한 것입니다."라고 Sen은 말한다. "칩의 나노가공 공정은 일반적으로 5~6일이 소요되며 이 보고서의 도움으로 당업자라면 누구나 달성할 수 있다."

이번 연구는 네이처 프로토콜(Nature Protocols) 에 게재 됐으며, 아래 영상은 나노칩의 기본 기술을 설명하고 있다.

 
나노칩

출처: 인디애나대학교

 
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