고려대, 새로운 세포외기질 체계 해석 방법 제시 … 세계 최초로 계산기하학 활용

고려대학교는 신소재공학부 강희민 교수와 안암병원 정형외과 장우영 교수 공동 연구팀이 세포외기질(ECM) 네트워크 구조 해석에 세계 최초로 계산 기하학 개념을 도입해 생체 면역반응을 조절하는 데 성공했다고 2일 밝혔다.

ECM은 살아있는 생물체 세포의 기본적인 중요 요소로 콜라겐, 엘라스틴, 히알루론산 등이 대표적이다. ECM의 내부 리간드(단백질 내 세포 부착을 매개하는 물질) 간 상호 관계는 세포의 행동에 영향을 주고 더 나아가 면역반응까지 조절한다.

지금까지의 연구는 ECM의 네트워크 구조를 기하학적 형태로 조절하는 방법을 제시해 왔다. 그러나 ECM 내부 리간드 간의 관계가 차단될 때의 영향을 예측하는 연구는 미비했다.

연구팀은 세포 부착성 리간드가 부착된 나노입자 사이에 자성 나노입자를 분포했다. 자성 나노입자의 경우 종횡비에 따라 공간적으로 길게 존재하므로 리간드들이 자성 나노입자를 기준으로 좌우로 나뉘어 상호관계가 차단된다. 연구팀은 리간드 사이가 차단된 ECM 네트워크 구조를 모사한 뒤 세계 최초로 계산 기하학 개념인 '들로네 삼각분할'(점들의 집합에 대해 삼각형 네트워크를 생성하는 기법) 컴퓨터 학습 프로그램을 활용해 리간드 간 상호관계가 차등적으로 차단될 때의 상황을 그래프로 만들었다.

연구 결과 세포 부착성 리간드가 서로 차단되지 않아 리간드 간 연결 거리가 짧을수록 상호 관계가 밀접해져, 세포가 이를 더 잘 인식하고 부착이 활발히 이뤄지는 것을 확인했다.

강 교수는 "이번 연구는 ECM 네트워크 구조를 모사하면서 복잡한 네트워크 구조를 해석했고, 나아가 생체 면역반응을 조절할 가능성을 열었다는 점에서 큰 의미가 있다"고 설명했다.

이번 연구 논문은 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 지난해 12월 24일 온라인 게재되며 표지 논문으로 선정됐다. 고려대 강나연 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업, 과학기술정보통신부 나노·소재 분야 기술개발사업, 교육부 박사과정생연구장려금지원사업의 지원을 받아 수행됐다.