인공장기 오가노이드 활용법은?
인공장기라고 불리는 오가노이드는 사람 세포를 활용해 실제 장기와 비슷한 조직을 몸 밖에서 만든 장기유사체입니다.
오가노이드는 일반적인 배양 세포보다 복잡한 생체의 장기를 모방할 수 있어, 약물 실험 플랫폼 및 재생치료제로 활용하기 위해 연구가 진행되고 있습니다.
세포 배양 기술의 발전과 함께한 오가노이드
지난 100년 동안 과학자들은 세포를 키우기 위해 평평한 2차원의 페트리 디쉬(Petri dish)를 사용해 왔습니다. 이 상태에서 세포는 유리 바닥에 붙어 세포 분열을 하게 됩니다.
하지만 생체 내에서 세포는 이러한 과정으로 자라지 않습니다. 생체 내 세포는 페트리 디쉬의 바닥에 붙어있는 것 같이 한 면에 붙어 있는 것이 아니라, 주변의 세포와 액체에 둘러싸인 3차원적인 공간에 떠 있는 상태로 존재하며 끊임없이 그 공간을 움직이며 성장합니다.
최근 세포배양 기법이 발달하면서 세포를 생체 내와 비슷한 3차원의 환경에서 배양힌 수 있게 되었습니다. 기술의 발달을 통해 인간 몸 밖에서도 고기능화된 세포를 안정적으로 배양할수 있게 된 것 입니다. 세포 배양 기술의 발달 덕분에 오가노이드는 눈부신 속도로 개발되고 있습니다.
오가노이드 적용 분야
- 동물실험의 대체
지금까지는 임상 전에 동물실험을 통해서만 약의 효과를 판단할 수 있었습니다. 하지만 인간과 동물은 구조적으로 다르기 때문에 동물실험에서의 약효가 임상단계에서 전혀 다른방향으로 나타나는 경우가 많았습니다.
하지만 사람에게 약을 투여하기 전 오가노이드를 활용해 테스트한다면, 약이 사람에게 미치는 영향을 정확히 알 수 있습니다. 이렇듯 부작용이 많은 동물실험을 대체하기 위해 오가노이드 기술을 사용하고 있다고 합니다.
예를들면 '뇌 오가노이드’가 인간의 뇌 연구를 위한 최적의 모델로 개발되고 있습니다 . 동물의 뇌는 사람의 뇌와 기능 및 복잡성에서 차이가 크기때문에 동물실험에서 신뢰성있는 연구 결과를 도출할수 없었습니다. 그렇다고 살아있는 사람의 뇌를 직접적인 연구대상으로 삼기도 어려워서 뇌 관련된 연구는 활발하게 진행되지 못하고 있었습니다.
이에 과학자들은 유도만능줄기세포를 배양하여 뇌 기능 및 작용을 모사하는 '미니 뇌’를 제작하고 뇌질환 관련 치료제 임상에 활용하고자 준비하고있습니다.
오가노이드 적용분야
- 재생치료제
오가노이드는 재생치료제 개발에도 활용할 수 있습니다. 손상된 조직에 배양한 오가노이드를 이식하면서 조직을 재생시키는 원리입니다.
국내외에서는 다양한 질환에 적용할 수 있는 오가노이드 기반 재생치료제 개발 연구가 진행 중입니다. 2012년 일본 도쿄의대 연구팀은 점막손상이 있는 마우스 모델의 대장점막에 정상 마우스의 장 오가노이드를 이식하면 기능이 정상으로 회복되고 치료 효과가 나타난다는 것을 처음으로 입증했습니다.
국내에서는 오가노이드 기반 재생치료제의 상용화를 위한 연구개발이 이뤄지고 있습니다. 오가노이드 치료제 기업 오가노이드사이언스는 염증성 장질환과 침샘질환을 오가노이드로 치료하는 재생치료제를 개발하고 있습니다. 향후 염증성 장질환, 침샘질환 환자를 모집해 오가노이드 기반 재생치료제 임상시험을 진행할 계획입니다.