부산홈페이지제작 오가노이드는 인간 장기 구조와 기능성을 모방하기 위해 설계된 줄기세포 유래 미세조직이다. 현재는 단순했던 오가노이드 구조를 복잡하게 진화시키는 방향으로 관련 기술이 개량되고 있다.
오가노이드의 복잡성 구축 연구는 단순히 세포를 3차원으로 배양하는 초기 단계를 넘어 실제 인체 장기와 구조적·기능적으로 유사한 인체모사시스템을 개발하는 방향으로 빠르게 발전하고 있다. 연구의 핵심은 오가노이드의 생존 능력과 기능성을 극대화하기 위한 세포 복잡성 통합과 미세 환경 재현 기술의 고도화에 집중되고 있다.
첫 번째 초점은 기능성 향상을 위한 핵심 구조 통합이다. 오가노이드 크기가 커지면 산소와 영양분 공급이 제한돼 괴사가 발생하는데 이런 미성숙한 기능을 해결하기 위해 생체 필수 구성 요소인 혈관 및 신경계 통합이 가장 활발하게 연구되고 있다.
혈관화는 오가노이드 내에 기능적인 혈관 네트워크를 구축하는 것으로 내피세포를 공동 배양해 혈관망을 자발적으로 형성하게 하거나 혈관 오가노이드와 장기 오가노이드를 따로 만든 후 융합하는 방식으로 이루어진다.
이러한 혈관화는 산소와 영양분 공급을 원활하게 해 오가노이드의 장기 생존 능력을 높이고, 실제 장기에서 일어나는 대사 및 약물 반응을 더욱 정확하게 모사할 수 있도록 한다. 신경계 통합은 오가노이드에 신경세포를 통합해 실제 장기와 신경계 간의 상호작용을 재현한다. 감각 뉴런을 피부 오가노이드에 통합해 온도나 통증에 대한 반응을 연구하거나 서로 다른 뇌 영역 오가노이드를 결합해 복잡한 신경 회로망과 뇌 질환 모델을 구축하는 것이 대표적인 예이다.
두 번째는 생체 공학적 제어 기술의 융합 방식으로 오가노이드 구조와 미세 환경을 정밀하게 제어하기 위해 공학 기술이 적극적으로 도입되고 있다는 점이다. ‘오르간 온 어 칩(organ-on-a-chip)’ 기술은 여러 오가노이드를 미세 유체 시스템 위에 연결해 다장기 연계 오가노이드 시스템을 구축한다. 이는 약물이 인체 내에서 순환하며 여러 장기에 미치는 독성과 대사, 흡수 과정을 모사할 수 있게 해 신약 개발 과정의 효율성과 정확성을 획기적으로 높이고 있다.
세 번째는 기능성 평가 및 표준화로 인한 면역 세포 통합이다. 면역 세포를 오가노이드에 공동 배양함으로써 염증이나 암 같은 질병에서 중요한 역할을 하는 면역 반응과 미세 환경 상호작용을 모사하는 데 사용되고 있다. 오가노이드 구조와 기능을 정밀하게 분석하기 위해 단일세포 RNA 시퀀싱 등의 첨단 분석 기법이 활용되며 인공지능(AI)과 자동화 기술도 적용되고 있다.
이처럼 오가노이드는 단순한 실험 모델을 넘어 질병 메커니즘 규명, 신약 스크리닝, 환자 맞춤형 치료법 개발 및 재생 의학 분야로 확장하고 있다.
AI가 오가노이드의 3차원 구조를 이미징해 연구를 돕기도 하지만, 오가노이드 자체가 AI 연산의 하드웨어가 되는 ‘오가노이드 지능’도 주목받고 있다. 오가노이드를 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)처럼 활용하려는 시도다. ‘바이오 컴퓨팅’이라고도 불리는 이 기술은 실리콘 기반의 반도체 칩 대신 인간의 뇌세포로 이루어진 오가노이드를 사용해 정보를 처리한다. 뇌 오가노이드를 통한 데이터 처리 능력을 가진 컴퓨터를 사용하는 세상을 상상해본다. 상상이 현실이 되는 시점은 머지않았다.
몸통과 다리, 바퀴를 총동원해 험한 지형과 장애물을 돌파하는 신개념 로봇이 개발됐다. 이 로봇은 좁은 틈과 높은 턱은 물론 바닥이 고르지 않은 풀밭에서도 거침없이 나아간다. 향후 재난 현장이나 전장에서 널리 활용될 것으로 보인다.
이스라엘 벤 구리온대 연구진은 최근 국제학술지 ‘IEEE 로보틱스 앤드 오토매이션 레터스’를 통해 어떤 땅에서든 멈춤 없이 전진할 수 있는 독특한 로봇을 만들었다고 발표했다.
로봇 이름은 ‘디스타(DSTAR)’다. 덩치는 신발 상자만 하다. 전기 모터의 힘으로 움직이며 직육면체 몸통에 다리가 4개 달렸다. 다리 끝에는 바퀴가 장착됐다. 그다지 특별하지 않은 겉모습이다.
그런데 연구진이 작동 장면을 찍어 공개한 동영상은 매우 예사롭지 않다. 단박에 눈길을 사로잡는다. 디스타는 문짝과 문틀이 단 10㎝ 벌어진 좁은 틈 앞에서 희한한 동작을 한다. 다리 한쪽을 번쩍 들어 몸통 전체를 판자처럼 얇고 편평하게 만든다. 그러고는 틈 안쪽으로 비집고 들어간다. 보행하던 사람이 자신의 어깨 한쪽을 90도 돌려 전방을 향하게 한 다음 좁은 골목이나 인파 속을 지나는 모습과 닮았다.
디스타의 특이한 움직임은 이뿐만이 아니다. 자신이 이동 중인 차도보다 높이가 15㎝ 높은 인도 옆으로 바짝 붙더니 몸통을 굴리듯 회전 시켜 기어오른다. 18㎝ 지름의 구덩이를 다리를 길게 벌려 건너가기도 한다. 언덕이나 계단에서도 바퀴와 다리를 적절히 사용하면서 거침없이 전진한다.
디스타 움직임 가운데 압권은 풀밭을 지날 때이다. 바퀴가 구르지 않도록 단단히 제동을 건 채 좌우 다리를 교차하며 풀밭을 헤쳐간다. 키가 큰 풀이 빽빽이 자라있는 곳에서는 바퀴 힘만으로 앞으로 나아가기가 어려운데, 그런 문제를 ‘걸음’으로 해결한 것이다. 거북이 같은 진짜 동물처럼 느껴질 정도다.
연구진은 움직임을 민첩하게 만들기 위해 디스타의 ‘질량 중심(COM)’이 어느 방향으로든 빠르고 원활하게 이동하도록 돕는 특수 부품을 사용했다. COM이란 물체의 전체 질량이 모여 있는 것으로 간주하는 가상의 점이다. 연구진은 논문에서 “COM을 다루는 기술 때문에 디스타가 다양한 이동 방식을 적절히 선택할 수 있게 됐다”며 “기동 능력을 향상하는 효과를 만들었다”고 밝혔다.
향후 디스타가 상용화하면 재난 현장에서 널리 사용될 것으로 보인다. 건물이 붕괴한 장소에서 잔해를 비집으면서 생존자를 확인할 수 있다. 구조대원이 들어갈 수 없는 좁은 틈으로도 거뜬히 진입할 수 있기 때문이다. 거친 지형이 즐비한 전장에서도 쓰임새가 클 것으로 예상된다. 아군 대신 디스타를 적진 가까운 곳으로 보내 척후병 역할을 맡길 수 있을 것으로 보인다.

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