국내 연구팀이 인간의 소장과 유사한 장기 유사체 성숙화 기술을 개발했다.

한국생명공학연구원 줄기세포연구센터 연구팀은 인간 전분화능 줄기세포로부터 새로운 3차원 분화기술을 적용, 인간 장관 오가노이드의 체외 성숙화 기술을 세계 최초로 보고했다.

줄기세포로부터 분화된 세포들이 갖는 미성숙의 문제를 해결한 최초의 성과로 인체유사모델 개발기술의 수준을 높였다.

이번 연구 성과는 네이쳐 커뮤니케이션에 지난 2일 자 온라인 판에 게재됐다.

연구팀은 3D 분화기술을 이용해 인간 전분화능 줄기세포로부터 인간의 장관(intestine)과 유사한 세포 구성과 3D 구조를 가지고 있는 장기 유사체(오가노이드)를 제작했다.

인간 장관 모사 모델로 정확한 약물반응이나 질환표현형을 재현하려면 인체와 유사한 수준의 성숙된 장관 오가노이드가 필요하지만 지금까지 이 난제를 극복한 기술은 보고된 바가 없다.

인간 전분화능 줄기세포로부터 장관 오가노이드의 분화기술은 2011년 보고된 바 있었으나 이 모델은 미성숙한 태아의 장관의 특성을 가지며 유전자 및 단백질 발현뿐만 아니라 기능적 측면에서도 성숙한 장관에 미치지 못하는 불완전한 모델이라는 한계점이 존재했다.

연구팀은 인체 장내 환경을 모사하기 위한 면역세포와의 공배양 전략을 통해 장관 오가노이드의 성숙화가 가능함을 확인, 성숙에 기여하는 핵심인자 및 기전을 규명하여 기술을 완성했다.

또 인간 장관의 발달과정을 모사해 줄기세포에 여러 면역인자(사이토카인)를 처리해 단계별로 전분화능 줄기세포, 내배엽세포(DE), 후장 스페로이드(HG)의 분화 단계를 거쳐 3D 배양을 통해 장관 오가노이드의 제작 기술을 구축했다.

이번 연구 성과는 기존 장기 유사체와 비교해 성숙한 소장에서 보이는 특이적 지표 유전자 및 단백질 발현 패턴을 보일 뿐만 아니라 성체 장기(소장)의 기능성 재현이 가능함을 보여줬다. 줄기세포연구센터 손미영 박사는 “보다 정확한 인체반응 예측을 통해 신약개발의 과정에 효과적으로 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com