'위점막 모사' 헬리코박터균 방어시스템 발견하다

UNIST 박태은 교수팀, 미세유체 기반으로
위점막 장벽 모사 생체칩…질환 연구 기여

국내 연구진이 인간의 위점막 시스템을 모사한 생체칩을 개발했다.

이는 헬리코박터균 감염 상황을 재현하는 등 각종 위장 질환 연구에 초석이 될 것으로 기대를 모으고 있다.

UNIST 바이오메디컬공학과 박태은 교수 연구팀과 서울대학교병원 공성호 교수 연구팀은 오가노이드(Organoid)와 생체칩기술을 접목해 실제 인간의 위점막 보호 기능을 모사한 생체모사칩을 개발했다고 28일 밝혔다.

오가노이드는 줄기세포를 통해 사람의 장기를 구현한 장기유사체로, 동물 실험을 대체할 체외 모델로 주목받고 있다.

하지만 인체의 기계적 자극이나 세포 간 상호작용을 구현할 수 없다는 한계도 있다.

연구팀은 실제와 유사한 위점막을 구현하고 방어기제 특성을 모사하는 생체칩을 개발했다.

생체칩 내 미세 유체 흐름을 통해 기계적 자극을 모방하고 세포 간 상호작용의 흐름을 원활하게 만든 것.

유체 흐름에 노출된 중간엽 기질세포는 줄기세포의 증식을 활성화하고 분화의 균형을 유지하게 만든다.

특히 위 점막 장벽을 발달시키는데 필요한 위 점액 분비 세포들의 비율과 성숙도를 생체 수준으로 모방하게 된다.

연구팀은 이번에 개발한 생체칩에서 기존 모델에서 관찰할 수 없었던 헬리코박터균의 방어기제 중 하나를 발견했다.

위점막펩티드(Trefoil factor 1, TFF1)는 위점막층에 안정성을 부여하고 외부 감염 인자로부터 위 상피세포를 보호한다.

연구팀은 위점막펩티드가 집단으로 형성된 헬리코박터균에 모자이크 형태로 발현돼 울타리를 형성함으로써 효율적인 방어시스템을 구축하는 것을 세계 최초로 관찰했다.

반대로 위점막펩티드 발현을 억제시킨 경우, 더 심각한 염증 반응이 일어나는 것을 확인했다.

박태은 바이오메디컬공학과 교수는 "실제 헬리코박터 파일로리균에 감염된 칩에서 상피세포 및 면역세포 간의 역동적인 염증 체계 상호작용을 관찰할 수 있는 모델로 가능성을 제시했다"고 말했다.

제1저자 정혜진 연구원은 "이번 연구결과는 위 점막 장벽 안정성의 종합적 이해를 돕는데 기여할 수 있고 동물 실험을 대체할 위장 체외 모델 개발의 초석 역할을 할 수 있을 것"이라고 했다.

연구결과는 와일리(Wiley)에서 출판하는 세계적인 학술지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 7월 31일 온라인 공개됐다.

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울산CBS 반웅규 기자 bangija@cbs.co.kr

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