최신 과학 지식을 접하는
가장 똑똑한 방법!

인간 소장 기능 갖춘 오가노이드 성숙화 기술 개발

2018년 08월 09일 11:36
이미지 확대하기소장에 있는 융털을 확대한 그림이다-GIB 제공
소장에 있는 융털을 확대한 그림이다-GIB 제공

오가노이드는 줄기세포를 이용해 체외에서 배양한 유사 생체조직를 말한다. 약물 부작용을 측정하기 위해 실험동물 대신 쓸 수 있을 뿐 아니라 가까운 미래에는 조직이 아닌 장기 수준으로 크기를 키워 이식수술에도 사용한다는 목표다.
 

국내외 연구팀이 대장이나 소장, 심장 뿐 아니라 뇌의 오가노이드를 약 3~5mm 정도 크기로 다양하게 제작하고 있지만, 기능은 생체의 본래 성능에 못 미치는 상황이었다.

 

이런 가운데 국내 연구팀이 체외에서 오가노이드를 기능적으로 성숙시키는 기술을 최초로 개발했다. 한국생명공학연구원((KRIBB, 이하 생명연)은 9일 전분화능 줄기세포에 단계별로 적절한 전사인자를 처리하는 방법으로 실제 소장과 유사한 성능을 가진 오가노이드를 제작했다고 밝혔다.

 

전분화능 줄기세포는 우리 몸을 구성하는 모든 조직으로 분화할 수 있는 세포다. 전분화능 줄기세포는 내배엽세포, 후장 스페포이드세포라는 단계를 차례로 거쳐 소장 조직으로 분화된다. 이를 재현해 체외에서 소장 오가노이드를 제작하는 기술은 2011년부터 학계에 보고되기 시작했다. 하지만 미성숙한 태아의 소장 수준이라, 제 기능을 수행하기 위한 유전자와 단백질 발현 능력이 떨어진다는 한계가 있었다.

 

이를 극복하기 위해 손미영 생명연 줄기세포연구센터 책임연구원팀은 전분화능 줄기세포와 함께 T림프구의 일종인 저카트(Jurkat) T세포 등의 면역인자를 넣어 배양했다. 저카트 T세포가 분비하는 화학물질인 인터루킨(IL)-2가 장내 세포들의 다양한 유전자 발현을 돕는 것으로 확인됐기 때문이다. 이를 통해 성숙한 소장 조직이 형성되는 것을 입증했다.

 

 

이미지 확대하기일반 체외 배양한 것(왼쪽)보다 면역인자와 함께 배양했을때(오른쪽) 소장 오가노이드가 더 크게 형성된 것을 확인할 수 있다. 연구팀은 새로 제작한 소장 오가노이드가 장조직에 피료한 4가지 대표세포를 모두포함하며 그 기능도 갖추고 있는 것을 확인했다.-한국생명과학연구원 제공
일반 체외 배양을 한 것(왼쪽)보다 면역인자와 함께 배양했을때(오른쪽) 소장 오가노이드가 더 크게 형성된 모습니다.
연구팀은 면역인자와 공동 배양해 새로 제작한 소장 오가노이드의 경우, 장조직에 필요한 4 가지 대표 세포들을 모두 포함할 뿐아니라
그 기능도 갖추고 있는 것을 확인했다.-한국생명과학연구원 제공

 

소장 오가노이드가 제 기능을 하려면, 일반적으로 성숙화된 소장 조직에 포함되는 4가지 종류의 세포들이 골고루 섞여 있어야 한다. 포도당을 이용하는 흡수세포와 점액을 생성하는 배상세포, 호르몬을 생성하는 내분비세포, 그리고 현재 기능은 확인되지 않았지만 장샘 바닥에 존재하는 파네스세포 등이다. 연구팀이 새로 제작한 소장 오가노이드에는 이런 세포들이 종류별로 포함돼 있었다. 그 기능도 제대로 작동할 뿐만아니라, 이를 쥐에 이식해 크기가 자라는 것도 확인했다.

 

손미영 연구원은 “인체의 소장과 유사한 기능을 갖춘 오가노이드 모델을 제시한 첫 성공 사례”라며 “실용화 시기를 단정할 수는 없지만, 보다 면밀하게 분화 요건을 파악해 완벽한 오가노이드를 만들기 위한 연구를 진행할 것”이라고 말했다.

 

이 연구결과는 지난  8월 2일 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재됐다.

 

메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

관련기사

인기기사

댓글

댓글쓰기

지금
이기사
관련 태그 뉴스