생명연, 오르가노이드 줄기세포 대량 배양 기술 개발

국내 연구진이 신약 개발과 상처 재생 치료 연구에 핵심 소재인 고순도 줄기세포를 대량으로 배양할 수 있는 기술을 개발했다.

한국생명공학연구원은 줄기세포융합연구센터에서 세계 최초로 인간 장기의 오르가노이드를 통해 장 줄기세포 농축·배양 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

오르가노이드란 줄기세포를 활용해 인체와 비슷한 환경을 조직공학적으로 구축한 유사 장기로, 동물 대체 실험이나 신약 개발 시 인체 부작용 등을 실험하기 위해 사용된다.

이때 추출된 줄기세포는 신체를 구성하는 원초적인 세포로, 위·간·신장 등 여러 조직으로 분화할 수 있어 망가진 장기를 대체하는 세포 치료의 핵심 요소이다.

그러나 줄기세포의 단점으로는 처음 태어날 때 대부분 사용되기에 성인에게는 신체 내부에 매우 드물게 존재하며, 외부에서 배양하기 어렵다는 점이 있다.

이에 연구팀은 줄기세포를 이용해 만든 3차원 장 오르가노이드를 통해 인체와 비슷한 조건을 구축하고, 오르가노이드 내부에서 줄기세포를 배양하는 방식으로 신기술을 개발했다.

한국생명공학연구원이 개발한 줄기세포 농축 배양 기술 모식도 [한국생명공학연구원 제공]

특히 단일 세포 전사체 분석을 통해 장 줄기세포 집합체들이 고농축된 것을 확인, 이를 분리·배양한 것이다.

연구팀은 생산된 장 줄기세포 집합체를 동물의 손상된 장기에 투입했을 때, 세포 조직을 재생시키는 것을 확인했다고 밝혔다.

아울러 줄기세포를 공기 중에 노출해 새로운 세포로의 분화를 유도하는 ‘기체-액체 계면 분화법’을 통해 2차원 장 줄기세포를 3차원의 상피 세포로 바꾸는 기술도 확보했다.

이번 연구 결과는 최근 세계적 과학 저널인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판에 게제됐다.

한국생명공학연구원 손미영 박사는 "재생 치료제의 핵심 성분인 인간 장 줄기세포는 분리 배양이 어려워 동물 실험 의존도가 높았다"라고 말했다.

이어 "세계에서 유일하게 대량, 장기배양이 가능한 인간 정상 장 줄기세포 모델을 이용하면 기초 연구 활성화에 속도가 붙을 것"이라고 덧붙였다.