줄기세포 이용한 ‘미니 심장’ 국내 최초로 개발

건국대-클리셀 연구팀, 인간 심장 모사한 ‘심장 오가노이드’ 개발
“심실·심방·심근세포 등 갖춰…규칙적·자발적인 수축·이완 반복”

생체 이식 후 기능을 정상적으로 수행하고 있는 심장 오가노이드. 건국대 제공.

 
인간 심장의 형태와 기능을 모사한 ‘미니 심장’이 국내 최초로 개발됐다.

개발된 미니 심장은 실제 심장처럼 심실·심방·심근세포 등을 갖췄으며, 규칙적이고 자발적으로 수축과 이완을 반복했다고 연구팀은 설명했다.

건국대 의학전문대학원 정형민 교수와 수의과대 김시윤 교수, 3D바이오프린팅업체 클리셀 등  공동 연구팀은 줄기세포를 이용한 심장 오가노이드(장기유사체)를 개발했다고 최근 밝혔다.

오가노이드(Organoids)는 줄기세포에서 자라기 시작해 인체 장기와 유사한 환경과 세포 구성을 갖는 분화체를 뜻해 ‘미니 장기’로 불린다. 현재까지 많은 장기를 모사하는 오가노이드 연구가 활발히 수행되고 있지만, 심장 오가노이드의 연구는 국내외적으로 부족한 상황이다.

연구팀은 ‘인간 전분화능 줄기세포(iPSC)’를 이용해 분화를 유도시켜 심장 오가노이드를 제작했다. iPSC는 생체의 거의 모든 조직으로 분화할 수 있는 줄기세포여서 ‘만능줄기세포’라고도 불린다.

연구팀이 개발한 심장 오가노이드는 2∼3㎜의 쌀알만 한 크기로 제작됐으며, 실제 심장과 마찬가지로 심실·심방·심근세포 등을 갖췄다. 또 실험 결과, 규칙적이고 자발적으로 수축과 이완을 반복했다.

또한 심장 오가노이드를 실험용 쥐의 피부 아래 이식해 10일간 관찰한 결과 장기가 혈액을 정상적으로 공급받으며 기능을 유지했다.

이 같은 연구 결과를 논문으로 쓴 이슬기 건국대 의학전문대학원 박사과정생은 “아직 실제 심장을 대체할 수 있는 단계는 아니어서 오가노이드가 혈액을 공급받아 생존할 수 있는지 확인하기 위해 진행된 실험”이라며 “향후 높은 퀄리티의 심장 모델 개발에 대한 노력을 멈추지 않겠다”고 밝혔다.

연구팀은 “이번 연구가 유전성 심장질환 연구, 동물대체시험법 등의 원천이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 생체재료 전문 국제학술지 ‘생체재료’(Biomaterials) 11월호에 게재됐다. 

한편, 이번 연구는 식품의약품안전처 약리연구과 ‘첨단 독성 평가기술 기반 구축-인간 역분화 줄기세포 유래 심근세포 평가법 확립 및 검증 연구’ 과제의 지원을 받아 수행됐다.

이승구 온라인 뉴스 기자 lee_owl@segye.com