간독성·약효 평가용 ‘간 장기유사체’ 개발

생명연 주도…기존 연구에서 증식하지 않는 간세포 한계 극복

간 오가노이드 제작 및 활용 모식도/자료=생명연

국내 연구진이 인간 전분화능 줄기세포를 이용해 증식 가능한 3차원 형태의 인간 간 모사모델을 개발했다. 전분화능 줄기세포는 인체의 거의 모든 신체세포로 분화가 가능한 줄기세포를 말한다.

한국생명공학연구원(이하 생명연) 줄기세포융합연구센터 손명진 박사팀은 환자맞춤형의 인간 전분화능 줄기세포를 이용, 3차원 오가노이드 형태의 간세포 모델로 분화시키는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 오가노이드는 줄기세포의 자가조직화 능력을 이용해 인체 조직과 유사하게 3D 입체 형태로 제작한 장기유사체를 말한다.

간은 재생이 잘 되는 장기지만 신약 개발 단계에서 활용하기 위해 간 조직을 얻는 것은 쉽지 않다. 또 체외에서 간 세포는 전혀 증식하지 않는 한계를 가지고 있다.

연구진은 “체외에서 장기간 증식이 가능하고, 동결·해동이 가능하며, 기능적으로 성숙한 간 모델을 개발했다”고 설명했다. 이는 기존 전분화능 줄기세포 기반 오가노이드 모델이 가지는 한계, 즉 증식하지 않고 기능적으로 미성숙된 형태를 극복한 최초의 성과이다.

또 오가노이드가 성숙화 될수록 인체와 유사한 약물반응을 분석할 수 있어, 보다 정확한 간독성 평가가 가능함을 확인했다. 아울러 연구팀은 지방간 모델을 제작해 간 질환 플랫폼으로 활용 가능함을 입증했다.

손 박사는 “동물실험에서 간독성이 없었으나 임상에서 독성을 나타내어 심각한 경우 환자가 사망하고, 막대한 비용을 들여 개발한 약물이 퇴출되는 경우가 발생한다”며 “신약개발의 효율성을 높이기 위해서는 ‘간 장기유사체’를 얼마나 인간과 유사한 정도로 구현(성숙화)하고, 대량으로 제공 할 수 있는가‘가 관건”이라고 말했다.

이어 “이번 모델과 같이 인체 유사도가 높은 간 모델을 비임상에 활용함으로써 향후 신약개발 효율성 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 덧붙였다.