3D skin model: The promise for dermatology - PromoCell

3D 피부 모델(3D skin model: the promise for dermatology)

3D 피부 모델의 개발은 피부과의 체외 연구에 혁명을 일으켰으며 건강과 질병에서 피부 구조와 기능을 이해하기 위한 보다 대표적인 플랫폼을

제공했습니다. 인간 피부의 생물학을 설명하고 피부 기능에 대한 이해를 재구성하는데 있어 3D 피부 모델의 혁신적인 잠재력을 탐구합니다.

피부층까지 파고들어(Delving into the skin layers)

우리 몸의 가장 큰 기관인 인간의 피부는 단순한 보호 장벽 이상의 역할을 합니다. 이는 뚜렷한 구조와 기능을 지닌 다양한 층으로 구성된 복잡한

기관입니다. 표피는 각질세포, 멜라닌세포, 랑게르한스세포로 구성되어 있고, 진피는 섬유아세포, 혈관, 세포 외 기질(ECM) 성분으로 구성되어 있습니

다. 피하조직은 주로 지방세포와 결합조직으로 구성되어 있으며, 단열과 완충 기능을 담당합니다.

연구실에서 이 복잡한 구조를 재현하는 것은 연구자들에게 큰 도전이었지만, 3D 피부 모델을 통해 인간 피부를 모방하는데 그 어느 때보다

가까워졌습니다. 다음에서 3D 피부 모델의 고유한 특성을 살펴보고 기존 2D 배양에 비해 장점, 피부과 연구에서의 적용, 과제 및 유망한 미래를

탐구합니다.

피부 연구에서 체외 모델의 중요성(Importance of in vitro models in skin research)

인간 피부의 복잡성을 이해하는 것은 피부과학의 발전에 매우 중요합니다. 시험관 내 모델은 피부 내의 복잡한 상호작용을 연구하기 위한 통제된

환경을 제공합니다. 3D 피부 모델이 개발되기 전에는 피부과 연구는 주로 인간 피부 세포와 동물 모델의 2D 배양에 의존했습니다. 이러한 모델은 인간

피부 생물학의 특정 측면에 대한 귀중한 통찰력을 제공했지만, 원래의 피부 환경을 정확하게 모방할 수 없는 등의 한계로 인해 동물 실험에 의존하지

않는 보다 생리학적으로 관련 있는 대안을 확립하려는 노력이 발생했습니다.

3D 인체 피부 모델의 장점(Advantages of a 3D human skin model)

가치가 있기는 하지만 전통적인 2D 배양은 3D 모델의 복잡성이 부족하고 자연 피부에서 발견되는 세포 상호 작용 및 3D 구조의 복잡성을 포착하지

못합니다. 3D 피부 모델을 사용하면 다음과 같은 장점이 있습니다:

 자연 피부 구성과 유사성(Resemblance to natural skin composition): 3D 배양은 인간 피부의 구성과 구조를 정확하게 모방하여 보다 사실적인

모델을 제공합니다.

 피부 복잡성(Skin complexity): 다양한 세포 유형, 성장 인자 및 세포 외 기질(ECM) 구성 요소를 포함하면 3D 모델에서 피부 복잡성을 재현하는데

도움이 됩니다.

 보다 현실적인 환경(More realistic environment): 인간 피부의 자연적인 구조와 기능을 밀접하게 모방하는 보다 현실적인 세포 환경을

제공합니다. 이를 통해 피부 생물학 및 병리학에 대한 보다 정확한 연구가 가능해졌습니다.

 향상된 생리학적 관련성(Improved physiological relevance): 3D 피부 모델의 3차원 특성을 통해 세포-세포 및 세포-기질 상호 작용을 더 잘

표현할 수 있으며, 이는 피부 질환 및 상태의 메커니즘을 이해하는데 중요합니다.

 향상된 예측 가능성 및 재현성(Enhanced predictability and reproducibility): 다양한 화합물을 테스트하기 위한 보다 안정적이고 재현 가능한

플랫폼을 제공하여 얻은 결과가 생체 내 반응을 보다 잘 예측할 수 있도록 보장합니다.

 약물 침투 연구 가능성(Possibility of drug penetration studies): 3D 피부 모델은 국소 약물 및 화장품의 침투 및 효능을 연구하는데 탁월한

도구입니다. 이러한 물질이 피부와 상호 작용하는 방식 및 잠재적 효과에 대한 귀중한 통찰력을 제공하여 약리학 및 피부 관리 연구를 위한 동물

실험에 대한 보다 윤리적인 대안을 제공할 수 있습니다.

이러한 장점으로 인해 3D 피부 모델은 피부과 연구에서 강력한 도구가 되며 맞춤형 의학 및 약물 발견에 대한 큰 가능성을 제시합니다.

3D 피부 모델의 종류(Types of 3D skin models)

생명공학 기술이 발전함에 따라 3D 피부 모델을 구축하기 위한 다양한 접근 방식이 개발되었습니다. 각 유형의 3D 피부 모델은 피부 생물학 및 질병의

다양한 측면에 대한 고유한 통찰력을 제공하며 인간 피부 모델은 특정 연구 요구 사항에 따라 맞춤화될 수 있습니다.

 전체 두께 피부 모델(Full-thickness skin models)은 피부의 표피층과 진피층을 모두 통합하여 피부 생물학을 연구하기 위한 포괄적인 플랫폼을

제공합니다. 상처 치유와 노화가 피부에 미치는 영향을 조사하는데 특히 유용합니다.

 표피 모델(Epidermal models)은 피부의 가장 바깥 층인 표피에만 초점을 맞춥니다. 이는 일반적으로 피부 장벽 기능과 UV 방사선의 영향을

연구하는데 사용됩니다.

 흑색종 모델(Melanoma models)에는 멜라닌 생성을 담당하는 멜라닌 세포가 포함되어 있습니다. 이는 가장 위험한 유형의 피부암인 흑색종을

연구하는데 중요합니다.

 모낭 모델(Hair follicle models)에는 모낭이 포함되어 있어 모발 성장과 탈모증과 같은 질환을 연구하기 위한 고유한 플랫폼을 제공합니다.

 혈관화된 피부 모델(Vascularized skin models)에는 혈관이 포함되어 있어 혈관 신생 및 피부 세포와 혈관 간의 상호 작용을 연구할 수 있습니다.

3D 피부 모델의 응용(Applications of human 3D skin models)

끊임없이 진화하는 피부과 연구 환경에서 3D 피부 모델의 통합은 가능성과 발전의 새로운 시대를 열었습니다. 3D 배양의 놀라운 다양성으로 인해 인간

피부의 3D 모델 사용은 다양한 분야로 확장됩니다. 피부 질환의 메커니즘을 밝히는 것부터 화장품 연구의 선구적인 혁신에 이르기까지 3D 피부 모델은

인간 피부 생리학에 대한 미묘한 이해를 제공하면서 다양한 과학 영역에서 없어서는 안 될 도구가 되었습니다(그림1).

인간 피부의 3D 모델 적용에는 다음이 포함됩니다:

피부 모델을 위한 혁신적인 솔루션(Innovative solutions for 3D skin models)

세포 배양 전문가로서 PromoCell은 3D 배양 혁신의 선두에 서서 최신 기술 동향에 맞춰 제품을 지속적으로 업데이트하고 있으며, 3D 피부 모델을

구축하는데 도움이 되는 포괄적인 제품 포트폴리오를 제공합니다. 이러한 제품에는 다음이 포함됩니다:

 Normal Human Epidermal Keratinocytes(NHEK) GM3는 인간 피부의 표피에서 분리된 일차 세포입니다. 이는 3D 피부 모델에서 사실적인

표피층을 만드는데 중요합니다.

 Normal Human Epidermal Melanocytes M3(NHEM M3)는 피부색을 담당하는 색소인 멜라닌을 생성합니다. 이는 3D 피부 모델에서 색소 침착

장애와 흑색종을 연구하는데 필수적입니다.

 Normal Human Dermal Fibroblasts(NHDF)는 피부의 진피층을 형성하고 세포 외 기질(ECM)을 생성합니다. 이는 상처 치유 및 노화 연구에서

중요한 역할을 합니다.

 Human Follicle Dermal Papilla Cells(HFDPC)는 모낭의 기저부에서 발견되며 모발 성장과 순환에 중요한 역할을 합니다. 인간 두피의 진피에서

분리된 HFDPC는 모낭을 포함하는 3D 피부 모델을 만드는데 유용합니다.

 Keratinocyte Growth Medium 3(C-20021)는 각질세포의 성장을 지원하도록 설계된 특수 배지입니다. 이는 무엇보다도 높은 처리량의

3D 체외 상처 치유 모델 개발을 위해 3D 피부 모델에서 표피층의 최적 성장과 건강을 보장합니다 .

 Fibroblast Growth Medium 2(C-23020, C-23120)는 3D 체외 상처 치유 모델에서 인간 섬유아세포의 성장을 지원합니다 .

 Melanocyte Growth Medium M3(C-24310)는 청소년 및 성인의 멜라닌세포의 배양을 위한 무혈청(serum-free) 및 BPE 무함유(BPE-free),

PMA(Phorbol Myristate Acetate) free인 배지로 멜라닌세포의 성장을 지원합니다.

 Follicle Dermal Papilla Cell Growth Medium(C-26501, C-26502)는 모낭 진피 유두 세포의 성장을 지원합니다.