바이오로 사용하기 위해 거미줄 특성 분석

2022년 6월 21일

신슈대학교

실크는 길들여진 누에에 의해 수세기 동안 재배되었지만 식인 풍습으로 인해 거미줄을 대량으로 상업적으로 생산하는 것은 어려웠습니다. 그러나 거미줄 섬유는 섬도와 기계적 성질, 윤기나는 외관으로 인해 주목을 받고 있다. 재조합 단백질 발현 시스템과 화학적 합성을 통해 생산된 거미줄은 혈전 형성을 방지하는 의료용 특성이 우수하고, 반복적인 로딩과 언로딩을 견딜 수 있는 우수한 매듭 강도를 갖는 것으로 나타났습니다. Langmuir에 발표된 본 연구에서는 토종 거미줄의 세포 부착 거동을 조사했습니다.

재생의학의 발전을 위해서는 세포배양 기질의 개발이 불가결합니다. 기존 연구에서는 석유 유래 고분자로 만들어진 세포배양 기질이 많이 개발되었으나, 단백질 유래 세포배양 기질 개발은 큰 진전을 이루지 못했다. 단백질 기반의 소재 중 누에실은 고대부터 사용되어 왔습니다. 최근에는 누에비단보다 기계적 성질이 더 우수한 거미 유래 실크에 관심이 집중되고 있다. 그러나 거미줄의 세포 거동에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 따라서 이번 연구를 위해 신슈대학교 야자와 겐지로 박사가 이끄는 연구진은 거미줄의 세포 부착 거동을 조사하는 것을 목표로 삼았습니다.

이전 연구에서는 천연 거미줄 대신 재조합 거미줄 유사 단백질을 이용한 실험이 진행됐다. 따라서 단백질의 크기는 천연 거미줄의 약 1/10 수준이었습니다. 생체재료 전문가인 네기시 준 박사가 포함된 연구팀은 살아있는 거미로부터 직접 거미줄을 채취해 천연 거미줄의 세포 부착을 관찰하는 것이 중요하다고 믿었다.

연구진은 세 가지 유형의 거미줄을 준비했습니다. 릴섬유, 필름, 나노섬유(부직포) 등이 있습니다. 살아있는 거미줄을 같은 방향으로 감는 게 어려웠어요. 그러나 이를 달성한 결과 세 가지 형태의 거미줄 사이에 세포 접착 형태에 차이가 있다는 사실을 발견했다.

이번 연구를 통해 거미줄에 섬유아세포가 부착하는 거동이 밝혀졌지만, 표면 지형에 따라 세포 활성에 차이가 있는지에 대한 조사는 여전히 필요하다. 예를 들어 실이나 부직포에서는 세포활성이 높다는 것과 필름에서는 낮다는 것을 알고 있다면 새로운 발견이 될 것입니다. 토착 거미줄의 이러한 측면은 현재 조사 중입니다.

추가 정보: Kenjiro Yazawa 외, 거미 실크 섬유, 필름 및 나노섬유의 세포 접착 동작, Langmuir(2022). DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c00818

저널 정보:랭뮤어

신슈대학교 제공