세포 배양이 연구에서 더욱 중요해지면서 세포 배양은 진화했으며 인큐베이터도 이에 따라 진화했습니다.

칼은 일리노이 대학교에서 분자 및 세포 생물학 학사 학위를 취득하고 노스웨스턴 대학교 생명공학 석사 프로그램에서 석사 학위를 취득했습니다. PHCNA에 합류하기 전, 칼은 세포 및 분자 생물학, 미생물학, 암 연구, 임상 진단 검사법 개발 등 다양한 생물의학 연구에 참여했습니다. 이전에는 노스웨스턴 의과대학과 일리노이에 있는 나노 바이오테크 기업인 나노스피어(현 루미넥스)에 소속되어 있었습니다.

질문 : 세포 배양은 지난 수십 년 동안 어떻게 발전했습니까?
A : 세포 배양은 수십 년 동안 다양한 형태로 존재해 왔습니다. 역사적으로 세포 배양은 제약 업계의 연구 모델 및 R&D에 사용되었습니다. 특히 지난 5년여 동안 스캐폴딩이나 3D 세포 배양과 같은 기술 덕분에 조직을 훨씬 더 견고하게 모방할 수 있게 되면서 세포 배양은 수년간 발전해 왔습니다. 연구 및 일차 세포주(생검이나 환자에서 직접 채취하여 배양하는 세포)에서 세포 배양의 중요성이 커짐에 따라, 세포 배양은 더욱 발전해야 했습니다. 인큐베이터 또한 이와 함께 발전했습니다.

질문 : 임상실험실에서 세포배양을 유지하려면 어떤 환경이 필요합니까?
A : 매우 왕성한 세포는 표준 5% CO₂ 농도와 온도 및 습도가 필요합니다. 반면 임상적 방법에서는 온도와 기체를 매우 엄격하게 제어해야 합니다. 따라서 전력, 다재다능함, 그리고 CO₂ 농도, 산소 농도, 온도 등 정밀하게 제어되는 환경이 훨씬 더 중요해집니다.

인큐베이터 설계의 핵심 원칙은 최상의 세포 건강을 유지하는 것입니다. 최고의 두뇌와 신경을 구축하는 것에 비유하자면, 모든 것을 제어하는 가장 똑똑한 마이크로프로세서 두뇌와 온도, 가스, 기타 진단과 같은 항목을 위한 최고 품질의 센서를 갖추는 것입니다. 인큐베이터의 문을 열면 가스가 뿜어져 나오고 온도가 변할 수 있기 때문에 세포에게 완벽한 환경이 깨집니다. 우리가 원하는 것은 가스나 온도의 편차를 인식하고, 해당 변수들이 정상 환경으로 돌아가도록 실시간으로 알려주는 가장 반응성 높은 시스템입니다. 이산화탄소 농도가 낮아지면 이를 인식하고, 과도하지 않게 매우 빠르게 낮춰야 합니다. 온도가 낮아지면 즉시 인식하고 가장 균일한 방식으로 회복해야 합니다. 이것이 바로 인큐베이터가 최신 형태로 진화하면서 구축한 개념입니다. 인큐베이터 변수의 실시간 모니터링, 제어 및 복구를 통해 세포가 유래된 인간이나 동물의 신체를 정확하게 모방할 수 있습니다.

질문 : 어떤 종류의 임상 적용이 가장 엄격하고 정밀하게 제어된 세포 환경을 필요로 합니까?
A : 한 가지 예는 체외 수정을 위한 배아 이식입니다. 또 다른 예는 순환계 및 고형 종양을 표적으로 하는 CAR-T 세포 치료입니다. 이 치료는 기본적으로 암 환자의 혈액과 면역 세포를 채취하여 연구하고 조작한 후 환자에게 다시 주입하여 암을 퇴치하는 것입니다. 인큐베이터는 이 과정의 핵심입니다. 이 세포들이 자연 환경에서 벗어나 성장하도록 오랜 배양 기간이 필요하기 때문에, 세포들이 환경에 잘 적응하는지 확인해야 합니다. 연구 분야에서 임상 영역으로 넘어가면, 환자로부터 추출하여 세포 배양 접시와 인큐베이터로, 그리고 다시 환자에게 돌아오는 전 과정에 걸쳐 세포의 건강이 매우 중요해집니다.

질문 : 세포 배양에 필요한 적절한 조건을 유지하는 것 외에 인큐베이터는 어떤 다른 기능을 수행합니까?
A : 세포가 성장하는 동안 세포 내 매개 변수를 제어하는 것 외에도, 미생물 오염 및 교차 오염으로부터 세포를 보호한다는 개념도 있습니다. 미생물은 우리 주변에 도처에 있습니다. 이들은 외부 환경, 피부, 그리고 장내에서 살아가는 데 적응되어 있습니다. 우리는 세포 배양의 이러한 천적들과 공존하기 때문에, 이들을 막아줄 인큐베이터가 필요합니다.