개인 맞춤형 의료시대 '오가노이드'가 뜬다
개인 맞춤형 의료시대 '오가노이드'가 뜬다
인체 장기와 유사한 인공장기

암 정밀의학의 가장 적합한 모델로 이용

현재까지 위·뇌·장관 유사체 제작

국내에서도 발전 방향 모색 움직임 시작
  • 서정필 기자
  • 승인 2019.06.11 06:38
  • 댓글 1
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[헬스코리아뉴스 / 서정필 기자] "정상 조직 배양 성공률이 높고 일반적인 세포배양시설에서 실험이 가능한 오가노이드(Organoid)는 암 정밀의학의 가장 적합한 모델로 이용될 수 있을 것이다."

구자록 서울대 의과학과 교수는 올해 4월 20일~22일 서울 홍은동 그랜드힐튼호텔에서 열린 '제15회 대한소화기암학회 춘계학술대회' 자리에서 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 '오가노이드'의 활용 가능성에 대해 이같이 말했다.

구 교수가 이야기하는 오가노이드란 사람의 장기 기능과 구조가 유사하게 만든 인공장기를 뜻한다. 장기세포를 이용해 체외배양기술로 만들거나 줄기세포 분화 기술로 만들어 '시험관 내 환자(in vitro patient)' 모델이라고 일컬어진다. 사람 장기의 아바타라고도 불리며 개인맞춤의료시대를 열 첨병 역할을 할 플랫폼으로 기대를 모으고 있다. 이러한 기대를 반영하듯 세계적 학술지 ‘사이언스’ 지는 최근 호에서 사람의 기도를 모사한 오가노이드를 표지 사진으로 싣기도 했다.
 

동물 대상 실험보다 더 정확한 결과 얻을 수 있어

오가노이드를 이용할 경우 동물을 대상으로 실험할 때보다 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있는 데다가 살아 있는 사람에게 시도할 수 없던 실험까지 할 수 있다. 인체의 생리활성기능을 비슷하게 재현해 낼 수 있으면 환자의 조직으로부터 장기유사체를 만들어 환자 개개인의 유전 정보를 기반으로 질병을 모델링할 수 있고 몇 번이고 반복 시험도 가능하다.

오가노이드는 특히 효과적인 항암치료를 위한 연구에도 탁월해 이용하면 환자 개개인마다 다른 암의 유전자 변이 특성은 물론 개인마다의 장기별 특성까지 시험관으로 옮겨 놓아 항암제를 투여했을 때 나타나는 암세포와 주위 장기 조직 간의 상호 작용까지 모사가 가능하다.

 

"환자별 맞춤 치료 기술의 질 높일 것"

전문가들은 오가노이드가 본격적으로 활용될 경우 환자마다의 특성을 치료에 반영하기 힘들었던 일괄적인 화학적 항암요법의 단점을 극복하고 향후 다양한 맞춤의료 분야에서 이용되고 치료의 질도 높일 것으로 기대하고 있다.

한국원자력의학원 외과 김상범·신의섭 교수와 피폭손상치료연구팀 이승범 연구원의 '개인맞춤의료 시대를 열 방사선 정밀의료와 오가노이드'라는 보고서에 의하면 현재까지 개발된 오가노이드의 종류는 위 장기유사체, 뇌 장기유사체, 장관 장기유사체 등 세 가지다.

 

현재 위·뇌·장관 유사체 등 제작

위 장기유사체는 위의 생리학적 특징을 띄는 세포집합체라고 할 수 있다. 이 유사체는 다능성줄기세포를 3차원 배양조건에서 섬유아세포성장인자, 골형성단백질, 레티노산 및 표피 증식인자 신호전달경로를 일시적으로 조작해 배양하거나 LGR5(유전자)를 발현하는 위성체줄기세포를 통해 얻을 수 있다.

뇌 장기유사체는 신경줄기세포 및 성체줄기세포, 배아줄기세포, 유도만능줄기세포를 신호전달 물질이 함유된 배지와 생체 기질 환경에서 배양해 자가 조직화, 자가 증식, 조직 특이적 계통 분화를 통해 만들어진 뇌 조직과 흡사한 3차원 세포집합체다. 지난 2013년 영국 케임브리지 대학교의 메들린 랭커스터 박사팀에서 인간 신경줄기세포를 통해 뇌 유사장기를 처음 제작했다.

장관 장기유사체는 1차 조직 및 줄기세포(성체줄기세포, 배아줄기세포, 유도만능줄기세포)로부터 계통발생 과정을 모방하는 분화 기법과 3차원 세포 배양 기술을 통해 다양한 세포가 패턴화돼 생체 내 장관의 일부 특성을 가지는 장기유사체다. 장관을 구성하는 장 상피세포, 배상세포, 장내분비세포, 파네스 세포, 장 줄기세포 등 4종의 줄기세포로 구조화돼 인체와 근접한 생리활동을 지닌다.

연구팀은 보고서에서 오가노이드의 향후 활용 방안을 항암 치료 연구는 물론 개인 맞춤형 의약품 제조, (병증이 오기 전) 잠재적 진단과 질병모델 예측 오가노이드 기반 플랫폼의 활용 연구 등 크게 세 가지로 소개하고 있다.

그러면서 이들은 아직까지 모든 인간의 장기에 대해 유사체를 제작하지는 못했고 생체조직과 같이 불투명하기에 장기 유사체 내부를 관찰하기 힘들다는 점을 한계로 들고 이는 3차원의 구조적  배양조건의 최적화 과정을 통해 면역세포를 비롯한 다양한 기질세포와의 공배양 기법 등으로 극복할 수 있다고 설명했다.
 

국내에서도 중요하다는 인식 퍼지기 시작

국내에서도 오가노이드 연구의 중요성에 대한 인식이 점차 확산되는 흐름이다. 그 대표적 사례는 지난 5월 9일 차 의과학대학교 오가노이드 연구센터가 '오가노이드 연구의 새로운 개척자들'이라는 주제로 경기 성남시 판교 차바이오컴플렉스 국제회의실에서 개최한 '제2회 오가노이드 심포지엄'이다.

이 심포지엄은 오전에는 오가노이드 배양 및 분석법을 직접 실습하고 오후에는 기업 기술 소개, 오가노이드를 활용한 장기 재생 및 재현, 조직공학 기반 오가노이드, 오가노이드 기반 발달 및 질환연구를 진행하는 순서로 이어졌다. 참석자들은 이 자리를 통해 최신 연구 사례를 공유하고, 국내 오가노이드 연구에 대한 발전방향을 모색하는 시간을 가졌다.


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이연수 2019-06-19 17:10:23
다른 장기도 개발을 기원하며 좋은 발전을 위해 최선을 다해 주세요 홧팅 하세요

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