µTAS 2025
뉴스 · 2025-11-19 · 조회 79
1. 학회 개요
개요 : 마이크로유체, 오가노이드, organ-on-chip 전 분야를 아우르는 응용 중심 국제 학회로, 제작/재료, 생체모사 모델(혈관, 면역, 장기), 멀티센싱, 데이터(AI, EV, 전기, 이미징) 트랙이 병행되는 구성.
참가 목적 : 구두, 포스터 세션에서 다양한 연구자들과 의견을 교류하여 본인의 연구 성과에 대한 객관적 피드백과 협력 가능성을 확보하고, 미세유체시스템, 오가노이드 분야의 최신 동향과 기술 로드맵을 파악하며, 향후 연구가 나아가야 할 방향과 구체적 개선 과제를 도출하기 위해 참가함.
2. 구두 발표
제목: Engineered co-culture of endometrial organoids and fibroblasts with precisely defined spatial organization on a high-throughput platform
발표 요약
본 연구는 자궁내막 상피오가노이드와 섬유아세포를 공배양함과 동시에 기존의 오가노이드 군체 동일성에서 개별 개체 동일성을 얻기 위해 설계되었다(그림 1.). 96-well 호환 실리콘 well-in-well U-bottom 플랫폼에서 두 세포를 직접접촉 공배양하고, 세포외기질(ECM) 농도(2-100%)와 세포비(1:9-9:1)를 전수 스크리닝해 25% Matrigel, 1:1 세포 비율이 단일 오가노이드 수준의 균일한 형태, 극성을 가장 안정적으로 재현함을 확인했다. IF/SEM, 타임랩스 이미지로 공배양 오가노이드의 형태, self-organization, 단백질 마커 발현을 확인하였다. 배양이 진행됨에따라 상피세포와 섬유아세포는 서로 분리된 위치를 갖는것을 확인하였고, 기질쪽으로 배치된 섬유아세포는 ECM을 분비하여 기질환경을 자체적으로 조성하는 것으로 보였다(그림 2.). 공배양된 섬유아세포가 정상적인 기능을 유지하고있는지 확인하기 위해 에스트로겐, 프로게스테론으로 자극 하였고, 분화된 섬유아세포에서 prolactin을 정상분비하고있음을 ELISA 분석으로 검증하였다. 96-well 기반 mid-throughput 배양 플랫폼은 여러 donor에서 일관된 성능과 이식 용이성을 보여 확장 가능성을 뒷받침한다. 결론적으로, 공간, 조성, 비율을 정밀 제어한 직접접촉 공배양은 donor 의존성을 낮추고 표준화된 호르몬/약물 평가 플랫폼으로 유효하다. 혈관, 신경계와 같은 생리학적 복잡성이 반영된 장기/질병모사칩 모델로의 확장과 전사체 기반 기전 규명은 후속 과제로 남아 있다.
그림 1. 연구 개요
그림 2. 형태/단백질 분석을 위한 IF/SEM 이미지.
현장 질문
Q1) In vivo 유사성 관점에서 공배양 오가노이드를 혈관 시스템과 연결하는 시도에 대해 어떤 의견이 있는지?
- 이미 파일럿을 진행했다. 다만 내피세포 배양은 대개 FBS 의존적이고, 본 연구의 공배양 배양액 테스트에서 FBS가 공배양 오가노이드 성장에 치명적임을 확인했다(그림 3). 이 불일치로 인해 현 단계에서의 직접 통합은 어렵다고 판단한다. 현재는 신경 모듈을 접목한 endometrial tumor pain-on-chip 설계를 우선 추진 중이다.
Q2) 시도중이라고 한 2D 플랫폼에서 force 분석 계산 방식이 어떻게 되는지?
- 형광 비드가 포함된 탄성 기질 위에 세포를 원형 마이크로패턴으로 배치해 형상 변수를 최소화한다. 타임랩스에서 비드 변위와 세포 이동을 추적해 변위장을 얻고, 이를 탄성 역문제로 풀어 traction force(또는 tensile field) 지도를 복원한다(그림 4). 관련 방법론과 지표는 문헌에 정립되어 있어 표준 절차로 적용 가능하다.
그림 3. 공배양 배양액 최적화
그림 4. 2D force 분석 레퍼런스
3. 연구의 확장 가능성
여러 연구자의 발표를 체계적으로 검토하여, 본 연구에 적용 가능한 방법론적 시사점과 기술 확장 전략을 정리하였다.
공간조직, 미세환경 정밀화
이번 학회에서 확인한 핵심은 공간조직과 미세환경을 표준화, 모듈화하는 제작기술이다. 3D 프린팅 웰 인서트를 이용하면 하나의 well 안에서도 서로 다른 미세니치를 반복 가능하게 구성할 수 있어 우리 ‘well-in-well’ 공배양과 자연스럽게 결합된다. 파릴렌C 기반 초박막 다공성 멤브레인을 칩에 통합하면 전단응력과 교차확산을 정밀 제어하며 상피–기질 이중층의 장벽 기능 평가를 안정화할 수 있다. 프로토타이핑은 Flexdym 등 포토마스크가 불필요한 저온 소재를 쓰면 하루 단위 반복 제작이 가능해져 챔버 폭, 배리어 두께, U-bottom 곡률을 신속히 A/B 테스트할 수 있다. 더 높은 정밀도가 필요할 때는 두광자 중합(2PP)으로 마이크로기둥, 격벽, 유동 가이드를 μm 수준으로 구현해 공간 패턴을 고정밀화한다. 종합하면 3D 프린팅-멤브레인-신소재 프로토타이핑을 묶은 표준화 패키지가 공배양의 공간, 유동, 장벽 변수를 동시에 통제하여 실험 변동을 줄이고, ‘설계→제작→검증’ 주기를 단축한다. 본 연구에는 ⅰ) 3D 인서트로 동일 well 내 ECM, 세포비 매트릭스 동시 스캔, ⅱ) 멤브레인 통합 장벽/전단 모델 파일럿, ⅲ) Flexdym 기반 1일 제작 루틴 확립을 고려해볼 수 있다.
AI, 자동설계, 형태학적 QC
학회에서 확인한 흐름은 분석이 설계를 끌고 가는 ‘데이터 우선’ 접근이었다. 현미경 이미지를 세그멘테이션, 추적으로 처리하는 최신 AI(제로샷 분할 등)를 활용해 오가노이드 크기, 원형도, 내강비율, 섬유아세포 정렬도 같은 단일 오가노이드 지표를 자동 산출하고, 이를 즉시 QC(품질관리) 기준으로 사용하는 방식이 표준으로 제시할 수 있다. 저프레임 타임랩스에도 적용 가능한 모델이 소개되어 촬영 부담을 낮추면서, 실험 중간 의사결정(조건 중단, 확장)을 데이터로 통제할 수 있었다. 칩 설계는 파라미터 스윕+자동 최적화로 챔버 폭, 배리어 두께, U-bottom 곡률을 비교해 목표 지표(균일성, 장벽 무결성)를 직접 최적화하는 접근이 유효했다. 분석 파이프라인은 전처리-특징추출-통계처리-결과 분석의 흐름을 코드와 데이터 버전 관리로 고정해 재현성을 높이는 관행이 강조됐다. 종합하면, AI 기반 이미지/영상 해석과 자동 설계를 결합해 ‘설계→실험→분석→재설계’ 주기를 단축하고 각 단계에 QC 지표를 박아 넣는 것이 성과를 좌우한다. 본 연구에는 ⅰ) 이미지 자동 QC 파이프라인 구축, ⅱ) 저프레임 타임랩스용 분할, 추적 모델 도입, ⅲ) 칩 파라미터 자동 최적화 파일럿을 적용해 볼 수 있을 것이다.
면역, 혈관 시스템 통합
면역·혈관 요소를 통합해 ‘더 살아있는’ 자궁내막 미세환경을 재현하려는 관점도 고려해볼 수 있다. 관류형 미세혈관 모듈로 외부 네트워크와의 연결 유도해 호르몬, 사이토카인 구배와 전단응력을 재현하고, T/NK 세포 침윤을 장벽 무결성(임피던스/투과도)과 함께 정량하는 프레임이 표준으로 제시되었다. 우리 공배양에는 ⅰ) 다공성 멤브레인 기반 상피-기질-혈관 3층 구성, ⅱ) 저전단(≈ 0.5-1.5dyn/cm²) 관류로 상피 극성, 분비 유지, ⅲ) uNK/T 세포 단계적 도입과 화학유인(IL-15, CXCL12) 구배 테스트, ⅳ) 분비체, 세포외소포, 장벽(TEER) 3종 동시 readout 결합을 설계해 볼 수 있다. 결과적으로 면역, 혈관 모듈 추가는 착상, 염증 관련 현상을 비침습 지표로 연결하고, 약물/호르몬 평가의 정밀성을 높이는 핵심 전략으로 판단된다.
4. 인적 교류
구두발표 후 University of Sydney Biomedical Engineering의 조안나 교수님과 연구 성과와 향후 계획을 논의하며 자문을 받았다. 배양 모델을 확장하는 과정에서 공백을 식별하고 가설을 세워 해답을 찾아가는 흐름은 적절하다는 평가를 받았으나, 새로 정립한 배양 방식이 어떤 생리학적 활용으로 이어질지에 대한 적용 시나리오를 더 구체화할 필요가 있음을 인지했다. 또한 현지 경험을 바탕으로 호주 박사후 연구과정(Postdoc) 관련 정보를 들을 수 있었고, 이는 향후 연구 활동과 진로 선택을 보다 넓은 시야에서 검토하는 데 실질적인 도움이 되었다.
5. 참가 총평 및 시사점
학회 기간 내내 포스터 세션에 참여해 발표자들과 의견을 교환하며, 마이크로유체 디바이스를 다양한 장기/질환 미세환경에 적용하는 접근을 다각도로 검토했다. 개별 주제에만 매몰될 위험을 줄이고 관점을 확장하는 데 실질적 도움이 되었다.
구두발표에 대해서는 강점과 보완점을 분명히 확인했다. 연구의 타당성과 결과 해석을 뒷받침하는 근거자료를 빠짐없이 제시한 점은 긍정적이었다. 다만, 해당 분야에 익숙하지 않은 청중에게 핵심 메시지를 보다 유려하게 전달하는 구성과 화법은 개선이 필요했다.
무엇보다 해외 대학원생과 시니어 연구자들의 발표를 통해 문제정의, 실험설계, 해석 전략을 비교할 수 있었고 이를 통해 현재 연구의 부족한 고리를 구체적으로 인식했다. 이 경험은 공배양 플랫폼의 확장 방향과 생리학적 활용 시나리오를 구체화하는 데 유의미한 영감과 실천 가능한 아이디어를 제공했다.
6. 학회 사진
■ 학회명 : µTAS 2025
■ 개최일: 2025.11.02~2025.11.06
■ 개최지: Adelaide, Australia
■ 발표제목: 처리량이 많은 플랫폼에서 정밀하게 정의된 공간 구성을 갖춘 자궁내막 오가노이드와 섬유아세포의 공동 배양 엔지니어링
■ 작성자 : 신승철(Oral presentation) / 고려대학교 NBIT 융합전공