국내 연구진이 재생치료 등에서 수요가 높은 고순도의 줄기세포를 대량으로 만들 수 있는 기술을 처음 개발했다.

한국생명공학연구원은 줄기세포융합연구센터 손미영 박사팀이 세계 최초로 인간 장(腸) 오가노이드에서 장 줄기세포를 농축 배양할 수 있는 기술을 개발하는 데 성공했다고 7일 밝혔다. 향후 재생치료제 개발 및 다른 신약 개발 기초연구에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대가 높다.

오가노이드는 줄기세포나 조직공학 기술을 활용해 제작한 인체 장기유사체로 매우 높은 수준으로 인체 장기를 모사할 수 있어 동물 대체실험이나 신약 개발, 재생치료 등에서 활발히 활용되고 있다.

하지만 기존 3차원 장 오가노이드는 대량 균질 배양이 어렵고, 동결보관을 통한 장기 보관이 어려웠다. 또 장 오가노이드는 내부가 비어있는 내강(內腔)을 중심으로 상피 세포와 세포 외 기질이 둘러싸고 있는 둥근 공 형태인데, 장 상피 세포가 내부의 내강에 접근하기가 어려워 다양한 응용 연구에 활용하기 어렵다는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 인간 전분화능 줄기세포를 이용해 만든 3차원 장 오가노이드에서 고순도의 인간 장 줄기세포 집합체를 대량 배양할 수 있는 기술을 개발했다.

특히, 생산된 장 줄기세포 집합체가 마우스 동물모델의 손상된 장 상피 세포 조직을 재생시키는 것을 확인하며 치료제로서의 이용 가능성을 높였다. 동시에 향후 재생치료제로 개발 가능한 임상 등급의 인간 장 줄기세포를 대량 생산할 수 있는 기반 기술을 확보했다.

나아가 세포를 공기 중에 노출해 분화를 유도하는 '기체-액체 계면 분화법'을 이용, 2차원 장 줄기세포를 입체적 구조를 가진 장 상피 세포로 분화하는 기술도 개발했다. 이 스테레오 타입의 2.5차원 장 상피 세포 모델 시스템은 실제 인간의 소장을 모사할 수 있으며, 내강 접근도 용이해 다양한 질환 모델 제작과 신약 개발을 위한 플랫폼 기술로 활용할 수 있다는 장점을 가진다.

이번 연구를 주도한 손미영 박사는 "재생치료제의 핵심 성분인 인간 장 줄기세포는 분리 배양이 어려워 동물 실험 의존도가 높았는데 전 세계에서 유일하게 대량, 장기배양이 가능한 인간 정상 장 줄기세포 모델을 이용해 다양한 기초 연구가 활성화되길 기대한다"며 "연구팀이 이미 확보한 다양한 장 오가노이드 배양기술과 접목하여 기초연구 수준을 넘어 기술의 실용화를 위해 더욱 활발한 연구 활동을 이어 나가겠다"고 의지를 밝혔다.

이번 연구는 1월 27일 종합과학 분야의 세계적인 과학저널인 네이처 커뮤니케이션 온라인 판에 게재됐다.