고품질 오가노이드의 대량 생산 기반 기술 확보
3차원 나노섬유 멤브레인으로 구현한 유니맷 플랫폼 개발
□ 동물대체시험법 및 재생 치료제 개발에 청신호가 켜졌다.
□ 한국연구재단(이사장 이광복)은 김동성 교수(포스텍, 제1저자 김도희 연구원) 연구팀과 박태은 교수(UNIST, 제1저자 임현지 연구원) 연구팀이 공동으로 생체 기능을 구현한 오가노이드*를 균일하게 대량 생산할 수 있는 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.
* 오가노이드 : 줄기세포를 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 장기유사체로 미니 장기, 유사 장기로도 불린다.
□ 오가노이드는 실제 장기와 유사한 기능을 수행하는 3차원 세포 구조체로, 인간 장기 발달, 질병 모델링, 재생 치료제 연구에서 주목받아 왔다.
○ 그러나 오가노이드의 비균질성과 낮은 재현성 문제는 오가노이드의 대량 생산에 걸림돌이 되고 있으며, 이러한 문제는 임상시험 검증과 신약 개발 과정에서 오가노이드의 실질적인 활용을 제한하고 있다.
○ 또한, 기존 기술로는 오가노이드를 대량으로 생산하는 데 한계가 있어, 산업적 요구를 충족시키기에도 부족한 상황이다.
□ 이러한 문제를 해결하기 위해 공동 연구팀은 성숙한 오가노이드를 대량으로 생산할 수 있는 플랫폼인 유니맷(UniMat, Uniform and mature organoid culture platform)을 개발했다.
○ 이 플랫폼은 머리카락의 1/200 크기인 매우 가는 나노섬유로 3차원 멤브레인*을 구현한 것으로, 오가노이드가 균일하게 형성될 수 있는 구조적 환경을 제공함과 동시에 물질 투과성을 통해 오가노이드의 분화와 성숙에 필요한 영양분과 분화 인자를 효율적으로 공급하도록 설계됐다.
* 멤브레인 : 두께가 얇은 막
○ 연구팀은 유니맷을 통해 인간 유도만능줄기세포로부터 인간의 신장과 유사한 네프론 구조와 혈관이 형성된 신장 오가노이드를 일관된 품질로 생산하는 데 성공했으며, 생산 효율 또한 크게 개선시켰다.
○ 더불어 유니맷을 활용해 다낭성 신장 질환 모델을 구축하고, 표준화된 오가노이드 기반 질병 모델링과 약물 평가의 가능성을 확인했다.
□ 이번 연구성과를 통해 높은 재현성과 신뢰성을 요구하는 오가노이드 기반의 연구개발을 가속화할 수 있을 뿐 아니라, 최근 각광받고 있는 동물대체시험법 개발에도 크게 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
○ 또한, 유니맷을 통해 오가노이드의 품질 확보와 대량 생산 문제를 동시에 해결함으로써, 오가노이드의 임상 및 제약 산업에서의 실질적 활용을 위한 발판을 마련했다고 보고 있다.
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오·의료기술개발사업, 중견연구, 우수신진연구 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘네이처커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 10월 31일 온라인 게재되었다.
