눈물샘 오가노이드에서 눈물이 흐른다

게티이미지뱅크 제공

국제 공동연구팀이 실험실에서 키워낸 눈물샘 오가노이드(장기유사체)로 눈물을 만드는 데 성공했다. 한스 클레버스 네덜란드 후브레흐트연구소 발생학 및 줄기세포 연구단장팀은 이 같은 연구결과를 국제학술지 ‘셀 스템 셀’ 3월 16일자에 발표했다.

연구팀은 2016년 자체 개발한 오가노이드 배양 기술을 이용해 쥐와 사람의 눈물샘 성체줄기세포를 키웠다. 성체줄기세포는 성장 관련 인자를 혼합한 배양액에서 자란 지 10일 뒤 지름 0.2mm 크기의 눈물샘 오가노이드로 자랐다.

연구팀이 키워낸 눈물샘 오가노이드는 필로카르핀, 노르에피네프린 등 신경전달물질에 반응해 눈물을 형성했고 그 결과 눈물샘이 부풀어 올랐다.

연구팀은 유전자 가위 기술인 ‘크리스퍼-캐스(CRISPR-Cas)9’를 이용해 Pax6 유전자를 없앤 오가노이드와 대조군을 각각 만든 뒤 비교했다. Pax6 유전자를 없앤 오가노이드에서는 눈물 생성과 관련된 유전자들이 발현되지 않았다. 눈물샘이 분화하고 기능을 유지하는 데 Pax6 유전자가 핵심적인 역할을 한다는 뜻이다. 

인간의 줄기세포로 만든 눈물샘 오가노이드를 쥐의 눈물샘에 이식했을 때에도 오가노이드 안에서 눈물을 구성하는 단백질이 발견됐다. 이식한 눈물샘 오가노이드는 쥐의 생체 조직에서 분화해 2주 뒤 성공적으로 자리를 잡았다. 

클레버스 단장은 “눈물샘 오가노이드를 사람에게 이식하기까지는 갈 길이 멀지만, 안구건조증 등 눈물샘과 관련된 질병 치료제를 시험하는 데 굉장히 유용할 것”이라고 말했다. doi: 10.1016/j.stem.2021.02.024 

사람의 눈물샘 줄기세포로 만든 눈물샘 오가노이드. 아드레날린 등 신경전달물질을 가하면 눈물이 생성되며 눈물샘 오가노이드 조직(검은 원)이 부풀어 오른다.한스 클레버스 네덜란드 후브레흐트 연구소 제공

[김소연 기자 lecia@donga.com]