신근유 교수(왼쪽) 김은지(오른쪽)씨. (사진=포스텍 제공)
포스텍(김무환 총장) 생명과학과 신근유 교수 연구팀은 다양한 세포들의 재구성을 통해서 인간조직을 정확하게 모사하는 신개념 장기 모사체인 조립형 인공장기를 개발했다.
순수 국내 기술로만 연구 개발된 어셈블로이드는 기존의 유사 장기를 초월한 미래형 환자 맞춤 체외인간장기이다.
오가노이드는인간 장기와 유사한 미니 장기이다. 하지만 지금까지 개발된 오가노이드는 장기의 성숙한 구조를 모사하지 못하고, 조직 내 주변 환경이 갖춰져 있지 않다는 근본적인 한계점이 존재한다.
인간 장기의 기능 수행을 위한 다양한 세포 및 조직 사이의 상호작용이 이뤄지지 못한다. 때문에 암을 비롯한 다양한 난치성 질병에 대한 정확한 모델링에는 한계가 있다는 점이 큰 문제점으로 꼽혔다.
방광 어셈블로이드. (사진=포스텍 제공)
신근유 교수 연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 조직 줄기세포와 인간 장기 내에 존재하는 다양한 세포를 재구성해 상피세포, 주변의 기질층, 바깥의 근육세포 층으로 이루어진 조직화된 구조를 갖춘 조립형 체외 인간 장기인 어셈블로이드(assembloids)를 개발했다.
연구팀은 이렇게 만들어진 어셈블로이드가 세포 구성과 단일세포 수준에서의 유전자 발현 양상이 성숙한 성체 장기와 동일함을 발견했고, 장기 손상에 따른 조직 재생 반응이 일어날 때 생체 내 조직의 변화를 그대로 재현하고 있음을 확인했다.
또, 연구팀은 정상 장기로부터 발생되는 인간 종양의 병리·생리학적 특징을 완벽히 모사하는 환자 맟춤형 인간 종양모사체인 '종양 어셈블로이드(tumour assembloid)'를 개발했다.
신근유 교수는 "이번에 개발된 조립형 인공조직을 통해 기존 치료제의 한계를 뛰어넘는 미래형 신약 개발의 혁신 플랫폼이 구축되었다"고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 포스텍 생명과학과 신근유 교수·통합과정 김은지 씨 연구팀이 한국연구재단의 중견연구, 뇌과학원천기술개발사업, 선도연구센터사업의 지원으로 수행됐고, 서울대병원 구자현 교수, 포스텍 김상욱 교수, 정성준 교수, 노태영 교수가 공동으로 참여했다.