오르간 캔

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마이크로테크놀로지와 생물학이 만나면 무슨 일이 일어날까요? 우리는 오르간 온 칩(OOC)을 얻습니다.

오르간온어칩(Organ-on-a-Chip)은 조직과 장기의 구조와 기능을 소형 장치나 칩에 재현하는 것을 목표로 하는 독특하고 혁신적인 기술입니다. 조직이나 기관 자체는 조작되거나 자연적으로 획득될 수 있으며 미세유체 칩 내부에서 성장합니다.

이 기술은 생물 의학 연구에 혁명을 일으키고 전통적인 동물 실험에 대한 대안을 제공할 큰 가능성을 가지고 있습니다. 그러나 이 기술에 대한 연구는 아직 초기 단계이다.

동물실험은 과학적 연구는 물론 화장품 실험, 의약품 개발에도 오랫동안 사용되어 왔습니다. 그러나 동물에게 초래되는 고통과 피해로 인해 심각한 윤리적 우려가 제기됩니다.

윈 연구소/하버드 대학교

또한, 인간과 동물의 생리학은 동일하지 않기 때문에 인간을 위한 동물 모델을 사용하는 데에는 한계가 있습니다. 이러한 불일치는 제품의 유효성과 안전성을 예측하는 데 문제를 일으킬 수 있습니다.

이제 실제 질문은 OOC 기술이 동물 실험을 더 잘 대체할 수 있는지, 그리고 약물 개발 속도를 높일 수 있는지입니다.

여기에서는 해당 분야의 기술 개발이 향하고 있는 테스트 목적으로 OOC 기술을 사용할 수 있는 가능성과 진행을 방해하는 한계를 탐구합니다.

OOC 기술은 마이크로기술, 생물학, 공학 원리를 통합하여 기능적 조직 모델을 만듭니다. 이 칩은 일반적으로 투명한 재료로 만들어지며 살아있는 세포가 늘어선 미세유체 채널로 구성됩니다.

OOC 장치의 생성에는 일반적으로 미세 가공 기술을 사용하여 칩을 제작한 다음 칩의 미세유체 채널에 통합되는 세포 배양물을 준비하는 과정이 포함됩니다.

Mikael Häggström, MD/위키미디어 공용

샘플이 준비되면 유체 흐름을 설정하기 위한 동적 환경이 생성되고 기관의 환경을 모방하기 위해 기계적 힘이 적용됩니다. OOC 장치에는 센서가 부착되어 있어 장기의 생존력, 신진대사, 전기적 활동과 같은 다양한 매개변수를 모니터링하는 데 도움이 됩니다.

OOC 기술은 기본 조직 및 기관 활동을 모방하는 3차원 환경을 제공함으로써 세포가 실제 기관 시스템에서와 동일한 방식으로 상호 작용하고 통신할 수 있도록 합니다.

광범위하게 말하면, 칩의 장기 수에 따라 단일 장기 OOC 시스템과 다중 장기 OOC 시스템의 두 가지 유형의 OOC 기술이 있습니다.

단일 기관 OOC 시스템은 단일 기관으로 구성되며 개별 기관의 기능을 탐색하는 데 매우 유용합니다. 그러나 개별 장기 기능은 다른 장기의 영향도 받기 때문에 다중 장기 OOC 시스템을 연구하는 것도 중요합니다.

칩 위의 다중 장기 시스템에 대한 초기 개념 중 하나는 2004년 Kwanchanok Viravaidya, Aaron Sin 및 Michael L. Shuler에 의해 연구되었습니다. 그들의 OOC 장치는 폐, 지방, 간 및 기타 조직을 나타내는 4개의 구획으로 구성된 조합이었습니다. .

NCATS/위키미디어 공용

그러나 OOC 기술의 가장 큰 혁신 중 하나는 Harvard University의 Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering의 Donald Ingber가 주도한 것입니다. 2010년에 Ingber와 그의 팀은 최초로 마이크로 엔지니어링된 Lung-on-a-Chip을 성공적으로 개발했습니다.

하지만 OOC 기술은 기존 세포 배양과 어떻게 다릅니까?

전통적인 세포 또는 조직 배양은 실험실에서 세포를 성장시키고 연구하는 데 사용됩니다. 이러한 방법에는 일반적으로 필수 영양소와 성장 인자가 포함된 액체 배지에서 페트리 접시 또는 세포 배양 플라스크와 같은 2차원 표면에서 세포를 성장시키는 것이 포함됩니다.

"조직 배양"이라는 용어는 미국의 병리학자인 Montrose Thomas Burrows에 의해 만들어졌으며 1800년대부터 사용되었습니다. 그러나 최근 OOC 기술의 발전으로 인해 다양한 측면에서 기존 세포 배양을 능가할 수 있게 되었습니다.