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신약개발에 필수적인 ‘고기능 간 오가노이드’ 개발

입력 2019-07-23 12:00 수정 2019-07-23 12:00

바이오스펙테이터 조정민 기자

인간 iPSC 이용해 증식 가능한 3차원 간 모사모델 개발… 간독성, 유효성 평가에 활용 기대

▲한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터 손명진 박사.

국내 연구진이 인간 전분화능 줄기세포(iPSC)를 이용해 증식이 가능한 3차원 형태의 인간 간 장기유사체를 개발하는데 성공했다.

23일 한국생명공학연구원에 따르면 줄기세포융합연구센터 손명진 박사팀이 수행한 이번 연구는 간 연구 분야의 전문지인 ‘Journal of Hepatology’ 7월 9일자 온라인 판에 게재됐다.

신약개발단계에서 활용하기 위한 간 조직을 얻는 것은 매우 어려우며, 체외에서 전혀 증식하지 않는 간세포의 한계로 인해 전세계적으로 이를 극복하기 위한 기술 개발이 진행돼 왔다.

줄기세포를 이용한 간 세포모델 개발의 대표적인 선두그룹은 네덜란드의 Hans Clevers 그룹과 일본의 ideki Taniguchi 그룹이다. 하지만 Clevers 그룹의 경우 외과적 수술을 통해 간 조직을 확보해야 하고 성체줄기세포 기반이기 떄문에 특정 세포만 얻을 수 있는 단점이 있으며 Taniguchi 그룹은 iPSC를 이용해 혈관, 면역세포 등 다양한 세포를 제공할 수 있지만 오가노이드 형태가 아닌 세포 덩어리 형태로 기능적으로 미성숙한 한계가 있다.

손명진 박사와 연구팀은 두 기술의 장점을 접목해 환자 맞춤형 인간 iPSC를 이용하면서 3차원 오가노이드 형태의 간세포 모델로 분화시키는 기술을 완성했다. 이번 연구성과는 증식하지 않고 기능적으로 미성숙한 기존의 iPSC 기반 오가노이드 모델의 한계를 극복한 최초의 성과로 체외에서 장기간 증식과 동결·해동이 가능하고 성숙한 기능의 간 모델을 개발하는데 성공했다.

또한 보다 정확한 간독성 평가가 가능하다는 것을 확인했고 지방간 모델을 제작하고 치료제 발굴을 수행, 정상 및 간질환 플랫폼으로 활용이 가능함을 입증했다.

연구책임자인 손명진 박사는 “동물실험에서 간독성이 없었으나 임상에서 독성이 나타나 중도에 좌초되는 경우가 발생한다. 결국 신약개발의 효율성을 높이기 위해서는 간 장기유사체를 얼마나 인간과 유사한 정도로 구현하고 대량 제공할 수 있는가가 관건”이라며 “본 모델과 같이 인체 유사도가 높은 간 오가노이드를 비임상에 활용함으로써 향후 신약개발 효율성 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 생명연의 Big Issue Group(BIG) 사업, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업, Korea Bio Grand Challenge 사업 및 보건복지부의 질환극복 기술개발 사업의 지원으로 수행됐다.

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