오가노이드에서 배양한 줄기세포로 장 조직 재생 성공

한국생명공학연구원

오가노이드에서 고순도 줄기세포를 대량 배양하는 기술을 개발한 한국생명공학연구원 연구진. 샘명연 제공

국내 연구진이 재생치료 등에서 수요가 높은 고순도의 줄기세포를 인공장기인 오가노이드에서 대량으로 만들 수 있는 기술을 개발했다.

한국생명공학연구원은 손미영 줄기세포융합연구센터 책임연구원 연구팀이 인간 장 오가노이드에서 장 줄기세포를 농축 배양하는 기술을 세계 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 인간 장 줄기세포를 대량 배양 및 동결 보관할 수 있는 기술로 향후 재생치료제 개발 및 다른 신약 개발 기초연구에 널리 활용될 것으로 기대된다.

오가노이드는 줄기세포나 조직공학 기술을 활용해 제작한 인체 장기유사체다. 매우 높은 수준으로 인체 장기를 모사할 수 있어 동물 대체실험이나 신약 개발과 재생치료에서 활발히 활용된다.

연구팀은 이번 연구에서 인간 전분화능 줄기세포를 이용해 만든 3차원 장 오가노이드에서 고순도의 인간 장 줄기세포 집합체를 대량 배양할 수 있는 기술을 개발했다. 

 
단일 세포 전사체 분석을 통해 장 줄기세포 집합체들이 고농축돼 있음을 확인하고 이를 분리‧배양하는 데 성공했다. 화학적 조성이 명확한 배지 환경에서 인간 장 줄기세포를 배양할 수 있게 된 것이다.

생산된 장 줄기세포 집합체가 마우스 동물모델의 손상된 장 상피 세포 조직을 재생시키는 것도 확인했다. 치료제로써 이용 가능성을 높였다는 것이다. 향후 재생치료제로 개발 가능한 임상 등급의 인간 장 줄기세포를 대량 생산할 수 있는 기반 기술도 확보했다.

나아가 연구팀은 세포를 공기 중에 노출해 분화를 유도하는 기체-액체 계면 분화법을 이용해 2차원 장 줄기세포를 입체적 구조를 가진 장 상피 세포로 분화하는 기술도 개발했다.

연구팀이 개발한 스테레오 타입의 2.5차원 장 상피 세포 모델 시스템은 실제 인간의 소장을 모사할 수 있다. 내강 접근도 용이해 다양한 질환 모델 제작과 신약 개발을 위한 플랫폼 기술로 활용이 가능하다.

이번 연구를 이끈 손미영 책임연구원은 "이미 확보한 다양한 장 오가노이드 배양기술과 접목해 향후 기술의 실용화를 위해 노력하겠다"고 말했다. 연구 결과는 1월 27일 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 온라인판에 게재됐다.
 

[박정연 기자 hesse@donga.com]