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한국생명공학연구원, 고기능 '인체모사 간 모델' 개발 성공
입력 2019.07.23. 12:01 댓글 0개신약 부작용 줄이고 개인 맞춤형 신약개발에 활용
【대전=뉴시스】 김양수 기자 = 국내 연구진이 줄기세포를 이용해 신약 개발에 필수적인 고기능 장기 유사체를 개발하는데 성공했다.
한국생명공학연구원은 줄기세포융합연구센터 손명진 박사팀이 인간 전분화능 줄기세포로 증식 가능한 3차원 형태의 '간 모사모델'을 개발했다고 23일 밝혔다.
신약개발 단계에서 필수적인 간독성, 유효성 평가용 인체모사 간 모델 개발인 이번 연구결과는 간 연구분야 세계적 전문지인 저널오브헤파톨로지(Journal of Hepatology) 온라인판에 지난 9일자로 게재됐다. (논문명:Generation of expandable human pluripotent stem cell-derived hepatocyte-like liver organoids)
간은 재생이 잘 되는 장기이긴 하지만 신약개발 단계에서 필요한 간 조직을 얻는 것이 쉽지 않고 체외에서 간 세포는 전혀 증식하지 않는다.
또 줄기세포를 이용한 간 세포모델 기술개발의 선두주자들도 외과적 수술을 통해 간 조직을 확보해야 하는 한계, 성체줄기세포 기반인 경우 특정 세포만 얻을 수 있다는 단점, 인간 전분화능 줄기세포를 활용하는 경우에는 오가노이드 형태가 아닌 세포 덩어리 형태라는 한계 등을 갖고 있다.
이에 따라 생명연구원 연구팀은 성체줄기세포와 인간 전분화능 줄길세포라는 두 기술의 장점을 접목해 환자맞춤형 인간 전분화능 줄기세포를 이용하면서 3차원 오가노이드 형태의 간세포 모델로 분화시키는 기술을 완성했다.
오가노이드는 줄기세포의 자가조직화(Self-organization) 능력을 이용해 인체 조직과 유사하게 3D 형태로 제작한 장기유사체(입체적 세포배양)로 개인맞춤형 모델제작이 가능하다.
이번 연구성과는 기존 전분화능 줄기세포 기반 오가노이드 모델이 가지는 한계(증식하지 않고 기능적으로 미성숙)를 극복한 최초의 성과로, 체외에서 장기간 증식이 가능하고 동결·해동이 가능하며 기능적으로 성숙한 간 모델이다.
생명연 정경숙 부장은 "3차원 오가노이드 배양기술을 이용, 인간 전분화능 줄기세포로부터 증식 가능하고 기능적으로 성숙한 인체모사 간 모델을 제작하는데 성공했다"며 "이 모델은 체외에서 5개월 이상 증식이 가능하고 동결 보존 이후에도 약물에 대한 반응이 효과적으로 나타난다"고 설명했다.
특히 오가노이드가 성숙화 될수록 인체와 유사한 약물반응을 분석할 수 있어 더 정확한 간독성 평가가 가능하다는 것이 확인됐고 지방간(fatty liver) 모델을 제작하고 치료제 발굴을 수행, 정상 및 간 질환 플랫폼 활용이 가능하다는 것도 입증됐다.
연구책임자인 손명진 박사는 "동물실험에서 간독성이 없었으나 임상에서 독성을 발생, 심각한 경우 환자가 사망하고 막대한 비용을 들여 개발한 약물이 퇴출되는 경우가 발생한다"면서 "결국 신약개발의 효율성을 높이기 위해서는 간 장기유사체를 얼마나 인간과 유사한 정도로 구현하고 대량으로 제공 할 수 있는가가 관건이다"고 말했다.
그는 또 "신약개발 초기 단계에서 정확한 간독성·유효성 예측이 가능한 평가 모델이 반드시 필요하다"며 "이번 모델과 같이 인체 유사도가 높은 간 모델을 비임상에 활용, 향후 신약개발 효율성 향상에 큰 기여가 있을 것"이라고 덧붙였다.
한편 이번 연구는 생명연의 Big Issue Group(BIG) 사업, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업, Korea Bio Grand Challenge 사업 및 보건복지부의 질환극복 기술개발사업 등의 지원으로 수행됐다.
논문 교신저자는 손명진·정경숙 박사, 제1저자는 문선주 UST통합과정 3년차생이다.
kys0505@newsis.com <저작권자ⓒ 공감언론 뉴시스통신사. 무단전재-재배포 금지.>
- 황사는 오늘인데 어제 내린 흙비? 16일 오전 광주 북구청 주차장에 주차된 한 차량에 비로 인한 얼룩이 선명하게 보인다. 16일 오전 광주 북구 두암동의 한 LPG 가스충전소, 충전을 마친 차량들이 세차를 위해 대기중이다. 광주지역에서 미세먼지와 황사 영향권에 포함되지 않는 시점에 황사가 섞인 흙비가 내려 원인에 궁금증이 일고 있다.18일 광주기상청 등에 따르면 고비사막과 내몽골고원 부근에서 발생한 황사는 북서풍을 타고 우리나라에 유입돼 지난 16일부터 오후부터 광주·전남지역에서 관측됐다.그런데 미세먼지와 황사 예보가 없던 15일 지역에서는 황사가 섞인 흙비가 내렸다.16일 오전 광주 북구 두암동의 한 LPG가스 충전소에서 세차를 마친 택시기사 황모(59)싸는 "15일 비가 왔을 때는 미세먼지도 황사도 없었는데 다음날 아침에 차를 보니 마치 흙비라도 내린 듯 얼룩이 심하게 보였다"며 "황사는 오늘부터 시작된다고 기상청에서 예보하던데, 왜 흙비가 내린 것인지 궁금하다"고 의아해했다.실제 광주는 15일 오전 5~10㎜의 약한 비가 내렸으며 당시 미세먼지 농도는 '좋음' 수준이었고 황사도 관측되지 않았다.광주에서 황사가 관측된 것은 16일 오후부터였다.이러한 상황의 원인은 지상에 있는 미세먼지 관측 위치에 있다.중국에서 발생한 황사는 상층 바람을 타고 이동해 통상 1~3일 이내에 우리나라에 영향을 끼치는데 만일 황사가 대기 상층부에서 지상에 내려오지 않는다면 미세먼지 농도 측정기에 관측되지 않는다고 기상청은 설명했다.즉, 국내에서 황사가 관측되기 전에도 대기에 미세먼지와 황사 등이 섞여 있을 가능성이 있고, 비가 내렸을 때에도 미세먼지와 불순물이 함께 떨어졌을 것으로 보인다고 덧붙였다.기상청 관계자는 "지상 대기질은 나쁘지 않더라도 상층 대기의 미세먼지와 불순물들이 비와 함께 떨어지는 경우가 있어 참고해야 한다"고 말했다.이어 "봄철 야외활동을 계획한다면 사전에 황사 관측여부나 미세먼지 농도를 수시로 확인하고 모래 입자뿐만 각종 오염물질들과 함께 넘어오기 때문에 황사가 관측되는 날은 호흡기 질환에 각별한 주의가 필요하다"고 당부했다.한편, 광주 지역 미세먼지(PM10) 농도는 16일 오후 185㎍/㎥에서 17일 오후 274㎍/㎥까지 올라 미세먼지 주의보가 내려졌다. 18일 오전 10시까지 165㎍/㎥로 '매우나쁨' 수준을 유지 중이며 기상청은 19일부터 '보통'수준을 회복할 것으로 전망했다.임창균기자 lcg0518@mdilbo.com
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