한국생명공학연구원은 줄기세포연구센터 연구팀이 3D 분화기술을 이용해 인간 전분화능 줄기세포로부터 인간의 장관과 유사한 세포 구성과 3D 구조를 가지고 있는 장기 유사체(오가노이드)를 제작했다고 지난 9일 밝혔다.

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

이러한 문제를 극복하기 위해 생명연 연구팀은 인체 장내 환경을 모사하기 위한 면역세포와의 공배양 전략을 통해, 장관 오가노이드의 성숙화가 가능함을 확인했고, 성숙에 기여하는 핵심인자 및 기전을 규명해 기술을 완성했다.

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

이번 연구성과는 기존의 장기 유사체와 비교해 성숙한 소장에서 보이는 특이적 지표 유전자 및 단백질 발현 패턴을 보일 뿐만 아니라, 성체 장기(소장)의 기능성 재현이 가능함을 보여주었다. 본 연구는 인간 전분화능 줄기세포-유래 오가노이드 체외 성숙화 기술을 세계 최초로 개발하고, 이에 대한 기술의 실효성까지 입증한 의의가 있다.

줄기세포연구센터 손미영 박사는 "본 연구팀의 체외 성숙 고기능성 장관 오가노이드는 세계 최고 수준의 기능성 인간 장관 모델로서 인체와의 유사도가 증진된 만큼 줄기세포연구의 성과를 제고하고 보다 정확한 인체반응 예측을 통해 신약개발의 과정에 효과적으로 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이용민 기자

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