이스라엘 연구팀, 조직 공학의 새로운 가능성 제시

작성자: 페사흐 벤슨 • 2026년 11월 10일

예루살렘, 2026년 11월 10일 (TPS-IL) — 이스라엘 연구진이 살아있는 세포들이 서로를 끌어당기는 힘을 생성할 수 있는 이전에 알려지지 않았던 메커니즘을 규명하여, 세포들이 군집을 형성하는 경향에 대한 새로운 가능한 설명을 제시했다. 이번 연구 결과는 향후 과학자들이 실험실에서 대체 조직을 배양하는 더 나은 방법을 개발하는 데 도움을 주어, 피부 이식이 필요한 중증 화상 환자와 연골 손상 환자들에게 잠재적으로 도움이 될 수 있다.

예루살렘 히브리 대학교의 아사프 제멜 박사는 인접한 세포들이 서로에 반응해 당기는 힘을 조절함으로써 어떻게 추가적인 인력을 생성할 수 있는지를 보여주는 수학적 모델을 개발했다. 연구 결과는 세포가 주변 환경의 기계적 힘을 감지하고 반응하는 것 이상의 역할을 한다는 점을 시사한다. 세포들의 반응은 서로를 더 가깝게 끌어당기는 힘을 만들어낼 수도 있다.

이러한 상호작용을 이해하는 것은 연구자들이 세포가 조직화된 조직으로 모이도록 유도하는 물질을 설계하는 데 도움이 될 수 있다.

세포는 구조적 지지력을 제공하고 기계적 힘을 전달하는 세포외기질이라는 섬유망으로 둘러싸여 있다. 세포가 이 물질을 잡아당기면, 이웃 세포들이 경험하는 물리적 환경이 변화한다. 해당 세포들은 그로 인한 변형을 감지하고 스스로 당기는 힘을 조절하며, 이는 다시 첫 번째 세포가 받는 힘에 영향을 미친다.

과학자들은 세포들이 그러한 기계적 상호작용을 통해 소통한다는 점을 오래전부터 알고 있었지만, 제멜 박사는 인접 세포들이 서로에 반응하여 지속적으로 힘을 조절할 때 어떤 일이 일어나는지를 연구했다.

그의 수학적 분석 결과, 이러한 상호 조절이 추가적인 단거리 인력 상호작용을 만들어낸다는 사실이 밝혀졌다. 세포들이 신장에 반응하여 당기는 힘을 강화할 때, 주변 물질에 발생하는 응력은 세포들을 서로 끌어당기는 경향을 보인다.

제멜 박사는 “내가 이 문제에 매료된 이유는 살아있는 세포에 대한 질문이 분자 물리학의 익숙한 개념, 즉 외부 섭동에 대한 정형화된 세포 반응이 어떻게 세포 간의 보편적인 인력을 발생시킬 수 있는가라는 개념으로 이어졌기 때문”이라고 말했다.

그는 이어 “세포는 분자보다 훨씬 더 복잡하며, 주변 환경을 능동적으로 감지하고 반응한다. 근본적인 물리적 원리를 생물학에 도입함으로써 그러한 반응이 어떻게 이웃 세포의 당김을 세포들을 한데 모으는 힘으로 바꿀 수 있는지 이해하는 데 도움이 된다”고 덧붙였다.

세포들이 서로를 끌어당기는 방식

이 메커니즘은 물질을 결합 상태로 유지하는 데 기여하는 분자 간의 약한 인력인 반데르발스 힘과 유사하다. 그러나 제멜 박사의 모델에서 이 인력은 살아있는 세포를 둘러싼 물질의 변형과 그 변화에 대한 세포의 능동적인 반응에서 비롯된다.

이 모델은 또한 부드러운 표면에서 배양된 세포는 종종 군집이나 네트워크를 형성하는 반면, 더 단단한 표면의 세포는 더 흩어져 있는 경향이 있는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있다.

이전 모델들은 지지 물질이 중간 정도의 강도를 가질 때 세포 간의 전통적인 탄성 상호작용이 가장 강하며, 물질이 매우 부드러워질수록 약해진다고 예측했다. 새로 규명된 인력은 다른 양상을 따른다. 주변 물질이 부드러워질수록 더 강해진다.

이 모델은 또한 세포들이 서로 접근함에 따라 반발에서 인력으로 전환될 수 있다고 예측한다. 거리가 멀 때는 전체적인 기계적 상호작용이 반발적이더라도, 상호 조절을 통해 더 가까운 거리에서는 인력을 생성할 수 있다.

동료 평가 학술지인 미국국립과학원회보(PNAS)에 게재된 이번 연구는 살아있는 세포를 대상으로 한 실험이 아닌 수학적 분석을 바탕으로 이루어졌다.