건국대학교 KU융합과학기술원 도정태 교수팀(줄기세포재생공학과)이 야채인 샐러리를 3차원 지지체로 사용해 닭 근육세포를 배양해 고기와 채소를 한번에 섭취할 수 있는 배양육을 개발했다.

근육세포가 3차원 구조로 증식하기 위해서는 3차원 형태의 지지체가 필요하다. 이에 연구팀은 야채 소재인 샐러리를 사용해 지지체를 만들었다.

샐러리를 탈세포화 시키면 셀룰로오스 구조만 남게 되는데, 이 3차원 구조의 탈세포 샐러리 지지체에 닭 근육 줄기세포를 붙여 배양해, 근조직 구조인 근섬유(myofiber)로 발달시켰다.

근육 줄기세포가 증식 및 분화하면서, 다수의 세포가 하나의 근관(myotube)으로 융합돼 길쭉한 형태의 근섬유를 형성한다. 이 근섬유는 실제 근육처럼 수축과 이완하는 것이 관찰할 수 있었으며, 수축/이완 기본 구조인 근섬유분절(Sarcomere)이 형성된 것도 확인했다.

기존의 조직 공학 분야에서 사용되는 동물성 기질이 아닌 식물 기반 지지체는 생산이 간편하고 가격이 저렴해 지속 가능한 배양육 개발에 용이하다.

이번 연구는 탈세포를 거친 식물 조직이 세포가 성장하기 적합한 다공성 구조를 가지며 영양분 공급을 원활하게 할 수 있는 구조로 3차원 조직 배양에 적합함을 규명했다.

또한 기존의 근육세포 배양에서 주로 활용되는 소 태아 혈청(Fetal bovine serum, FBS)을 1/20 저렴한 CEE(chick embryo extract)로 대체할 수 있는 배양 방법을 개발해, 배양육 생산 비용 절감뿐 아니라 근육세포 증식 및 분화 효율도 높였다. 신규 배양액은 기존 FBS 함유 배양액 대비 4배가량 증가한 증식률과 20배가량 증가한 근관 분화 효율을 보였다.

이번 연구 제 1저자는 건국대 홍태경 박사과정생이며, 교신저자는 도정태 교수다. 해당 논문은 미국화학회(ACS, American Chemistry Society)의 전문 학술지 ‘ACS Biomaterials Science & Engineering(IF=5.7)’에 지난 4월 2일 온라인 게재됐다. 도정태 교수팀은 향후 대형 지지체 및 적층화 기술을 활용해 대형 크기의 배양육 생산기술 개발 연구를 진행 중이다.

이번 연구는 넥스트푸드테크와 공동 진행하고 있으며, 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업과 농림축산식품부 고부가가치식품기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

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