줄기세포학 세포분리기술: FACS와 MACS

문서 내 토픽

1. FACS (유세포 분석기)

FACS는 Fluorescence Activated Cell Sorting의 약자로 유세포 분석기라 불린다. 특이적 항체에 형광물질을 라벨링하여 다양한 개별 세포들의 광학 파라미터를 동시에 기록, 분석하여 특성에 따라 살아있는 세포를 분류분리하는 기술이다. 라미네르 흐름 원리를 이용해 세포를 한 줄로 흐르게 하며, 레이저가 형광물질을 활성화시켜 광자를 방출하면 검출된 신호로 세포에 전하를 가하여 양성, 중성, 음성으로 분류한다. 초당 수천 개의 세포를 처리하며 악성 림프종, 급성 백혈병 등의 질병 진단에 필수적이다.
2. MACS (자기 활성 세포 분류)

MACS는 Magnetic Activated Cell Sorting의 약자로 밀테니 생명공학기술 회사에서 발명한 마그네틱 비드 기술이다. 세포 표면의 특정 항원에 대해 항체로 코팅된 자기 나노 입자를 이용하여 세포를 분리한다. 항원을 발현하는 세포가 자성 나노 입자에 부착되고 강한 자기장의 콜럼기둥에 전달되면, 항원을 발현하지 않은 세포는 흘러내려가고 항원 발현 세포는 기둥에 부착되어 분리된다. 정원 줄기세포 추출, 면역학, 암 연구, 신경과학 등에 사용된다.
3. 세포분리 원리 및 기술

세포분리는 혈액 내 다양한 종류의 세포들을 각 기능별로 분류하는 과정이다. 0.1um~100um의 다양한 크기를 가진 개별 세포를 분석, 분리하기 위해 유체역학 원리가 이용된다. 라미네르 흐름은 액체층이 예측 가능한 방식으로 이동하게 하여 세포가 자연스레 한 줄로 흐르게 한다. 이를 통해 적절한 분류가 가능하며, 자동 분류로 더욱 수월한 분석이 가능하다.
4. FACS와 MACS의 비교

FACS와 MACS는 모두 세포를 특성별로 분류한다는 공통점이 있다. MACS는 FACS보다 5-6배 빠른 속도를 가지므로 더 짧은 시간에 더 많은 양의 시료를 얻을 수 있다. 그러나 MACS는 장치의 유지비 등을 포함해 더 많은 비용이 드는 단점이 있다. 각 기술의 장단점을 고려하여 연구 목적과 예산에 따라 선택하여 사용한다.

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1. FACS (유세포 분석기)

FACS는 형광 표지된 세포를 레이저로 여기시켜 산란광과 형광 신호를 감지하는 강력한 분석 도구입니다. 이 기술은 세포의 크기, 복잡도, 표면 항원 발현 등을 동시에 분석할 수 있어 면역학, 암 연구, 줄기세포 연구 등 다양한 분야에서 필수적입니다. 특히 다중 매개변수 분석이 가능하여 복잡한 세포 집단을 정확하게 구분할 수 있습니다. 다만 고가의 장비 비용과 형광 염료의 스펙트럼 오버래핑 문제, 그리고 세포 손상 가능성이 제한 요소입니다. 그럼에도 불구하고 현대 생명과학 연구에서 세포 분석의 표준 기술로 자리잡았습니다.
2. MACS (자기 활성 세포 분류)

MACS는 자기 비드에 결합된 항체를 이용하여 특정 세포를 물리적으로 분리하는 온화한 방법입니다. FACS에 비해 장비 비용이 저렴하고 세포 손상이 적으며, 대량의 세포를 빠르게 분리할 수 있다는 장점이 있습니다. 특히 임상 응용과 세포 치료 분야에서 높은 세포 생존율이 중요할 때 매우 유용합니다. 그러나 분석 기능이 제한적이며, 주로 음성 또는 양성 선택에만 사용되고 다중 매개변수 분석이 어렵습니다. 또한 자기 비드 제거 과정이 필요하고, 세포 순도가 FACS보다 낮을 수 있다는 단점이 있습니다.
3. 세포분리 원리 및 기술

세포 분리는 생명과학 연구의 핵심 기술로, 특정 세포 집단을 순수하게 획득하기 위한 다양한 원리에 기반합니다. 크기 기반 분리, 밀도 기반 분리, 항원 기반 분리, 자기장 기반 분리 등 여러 방법이 있으며, 각각의 장단점이 있습니다. 현대에는 이러한 기술들을 조합하여 더욱 정확한 분리를 달성하고 있습니다. 마이크로플루이딕 기술의 발전으로 더욱 정교한 세포 분리가 가능해졌으며, 단일 세포 수준의 분석도 가능해졌습니다. 세포 분리 기술의 선택은 연구 목적, 필요한 세포 순도, 세포 생존율, 비용 등 여러 요소를 고려하여 결정해야 합니다.
4. FACS와 MACS의 비교

FACS와 MACS는 각각 다른 강점을 가진 상호보완적인 기술입니다. FACS는 뛰어난 분석 능력과 높은 정확도로 연구 목적의 세포 분석에 우수하며, 다중 매개변수 분석이 가능합니다. 반면 MACS는 세포 손상이 적고 비용 효율적이며 대량 분리에 적합하여 임상 응용에 더 적합합니다. 선택 기준은 연구 목적에 따라 달라지는데, 세포 특성 분석이 필요하면 FACS, 특정 세포 집단의 대량 분리가 필요하면 MACS를 선택하는 것이 일반적입니다. 최근에는 두 기술을 순차적으로 사용하거나 다른 분리 기술과 조합하여 최적의 결과를 얻으려는 경향이 증가하고 있습니다.