시력 상실을 초래하는 망막 혈관 질환 중 두 번째로 흔한 질환인 망막정맥폐쇄(retinal vein occlusion, RVO)는 전 세계적으로 약 2,800만 명에 영향을 미치며, 고지방 식습관으로 인해 유병률이 증가하고 있다. RVO는 높은 재발률과 근치적 치료 전략의 부재로 인해 특히 우려되는 질환이다. 다양한 망막 모델이 망막 혈관 질환을 연구하기 위해 개발되어 왔지만, 조직 특이적 미세환경을 재현하는 일은 여전히 어렵다. 특히, 혈액-망막장벽(blood–retinal barrier, BRB)과 좁은 혈관 구조와 같은 핵심 특징을 이전 모델에 통합하는 것은 어려운 것으로 입증되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 우리는 다중 노즐과 삼중 동축(triple-coaxial) 프린팅을 통합한 3D 바이오프린팅 시스템과, 망막 유래 탈세포화 세포외기질(retina-derived decellularized extracellular matrix, RdECM) 바이오잉크 및 혈관 조직 유래 dECM(VdECM)을 결합하여 retina-on-a-chip을 개발하였다. 이 플랫폼은 BRB 구획과 서로 연결된 혈관 구조를 성공적으로 통합하였다. RVO를 시뮬레이션하기 위해, 저밀도지단백(low-density lipoprotein, LDL)을 관류(perfusion)하고 혈관 프린팅 속도를 조절하여 혈관이 좁아지도록 함으로써 RVO-on-a-chip을 제작하였다. RVO-on-a-chip은 병적 변화가 혈관에서 기원하여 내측 및 외측 BRB 구획을 통해 전파되며, 실제 RVO 병변을 면밀하게 모사하는 방식으로 RVO의 진행을 성공적으로 재현하였다. 또한 칩에 적용한 약물 처치는 임상 결과에 필적하는 효능을 보였다. 본 칩은 망막 혈관 질환의 핵심 병리학적 특징을 효과적으로 재현함으로써 약물 시험을 위한 유용한 플랫폼을 제공하고, 망막 혈관 병리 연구의 진전에 기여한다. 이 칩은 RVO 및 관련 질환의 치료 전략을 개선하는 데 가능성을 지닌다.

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