'인공 장'에서 줄기세포 대량 배양 성공… "세계 최초"

한국생명공학연구원

국내 연구팀이 오가노이드에서 장 줄기세포를 대량으로 배양하는 기술을 개발했다. 연구를 진행한 한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터 연구팀/사진=한국생명공학연구원

인간 장((腸)을 모사한 인공 장기(오가노이드)를 통해 고순도 장 줄기세포를 대량으로 만드는 기술이 국내에서 세계 최초로 개발됐다. 줄기세포를 대량 배양해 동결 보관이 가능하다. 향후 재생치료제 개발에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

한국생명공학연구원(생명연)은 손미영 줄기세포융합연구센터 책임연구원이 이끄는 연구팀이 인간 장 오가노이드에서 장 줄기세포를 농축·배양하는 기술을 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션'에 지난 1월 27일 온라인 게재됐다.

오가노이드는 줄기세포나 조직공학 기술을 활용해 제작한 인공 장기다. 동물 대체실험이나 신약 개발, 재생치료 등에 활용할 수 있다. 신체를 구성하는 세포인 줄기세포는 인공장기 제작 뿐 아니라 조직 재생, 세포 치료 등에 이용된다. 하지만 생체 내에 한정된 양으로만 존재하고 배양이 어렵다. 한 번 채취하고 나면 장기관 보관하기가 어렵다. 안전하고 효율적으로 줄기세포를 얻을 수 있는 기술에 대한 연구가 이뤄지는 이유다.

연구팀은 인간 전분화능 줄기세포를 이용해 3차원 장 오가노이드를 제작했다. 제작한 오가노이드에서 고순도 인간 장 줄기세포만 분리해 대량으로 배양할 수 있는 기술을 개발했다.

고농축 상태인 장 줄기세포 집합체를 분리·배양해 실험 쥐 모델에 적용했다. 그러자 장 줄기세포 집합체가 쥐의 손상된 장 상피 세포 조직을 재생시키는 것을 확인했다. 또 세포를 공기 중에 노출해 세포 분화를 유도하는 기술인 '기체-액체 계면 분화법'을 이용하면 장 줄기세포를 내장기관의 내부 표면을 덮고 있는 상피세포로 분화시킬 수 있음을 확인했다. 이를 통해 인간의 실제 소장과 유사한 장 상피세포 모델을 제작할 수 있다.

연구를 주도한 손 책임연구원은 "재생치료제의 핵심 성분인 인간 장 줄기세포는 분리 배양이 어려워 동물 실험 의존도가 높았다"며 "전 세계에서 유일하게 대량·장기배양이 가능한 인간 정상 장 줄기세포 모델을 만들었다"고 연구의 의의를 설명했다.

연구팀은 이번에 개발한 장 오가노이드를 재생치료제 등 다양한 신약 개발을 위한 플랫폼으로 활용할 수 있을 것으로 전망했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 코리아 바이오 그랜드 챌린지(Korea Bio Grand Challenge) 사업, 산업부 바이오산업핵심기술개발사업, 범부처 재생의료기술개발사업, 식약처 첨단독성 평가기술 기반구축사업, 생명연 주요사업 등 지원을 받았다.

박건희 기자 wissen@mt.co.kr