한국보건산업진흥원은 차의대 유종만 교수팀이 3차원 미니 장기(organ)를 만들어 장 섬유화의 발생기전을 규명하고, 장 협착 치료제를 발굴하는 플랫폼을 구축했다고 밝혔다.
이번 연구는 크론병 등 염증성 장질환 환자에게 발생하는 장 섬유화 및 장협착의 원인을 규명하고 치료제를 개발하기 위해 진행됐다.
연구팀은 적절한 동물 및 세포 모델이 없는 상황에서 장기와 유사한 3차원 미니 장기(mini-organ)를 만들었다.
이 3차원 미니 장기는 유사 장기 또는 오가노이드(organoid)라고 불리며, 줄기세포를 3차원적으로 배양하여 만든 것으로 현재 과학계에서 주목받고 있는 신기술이다. [그림] 장 오가노이드와 염증세포 공배양을 이용한 장 섬유화 유도(KHIDI 제공)
(A) LPS로 활성화시킨 대식세포주와 장 오가노이드를 공배양한 뒤 TGF-β를 처리해 관찰, (B) 장 오가노이드 배양배지에서 TNF-α의 양을 ELISA로 측정한 결과, (C~F) 공배양한 장 오가노이드가 구형으로 모양이 바뀌며 여기에 TGF-β를 처리하면 섬유아세포와 유사하게 변화하고 α-SMA과 Vimentin과 같은 fibrosis마커가 발현함을 확인함.
연구팀은 소장 및 대장 조직에서 유래한 장 오가노이드를 제작하고 여기에 활성화한 대식세포를 함께 배양하거나 TNF-α 자극을 가한 뒤 TGF-β 처리를 해 염증성 장질환과 유사한 환경을 조성한 뒤 나타나는 변화를 관찰했다.
염증과 항염증성 자극을 순차적으로 받은 장 오가노이드 세포는 장 섬유화를 유발하는 세포와 비슷하게 전환 되며 이는 2형 상피-간엽 이행(Type 2 epthelial-to- mesenchymal transition)과 매우 유사한 현상을 보였다.
연구팀은 위와 같이 장 오가노이드가 장 섬유화를 유발하는 세포로 전환되는 현상을 활용해 장 섬유화 모델을 개발하고, 이를 오가노이드 기반 상피-간엽 이행 모델(Organoid-based epithelial to mesenchymal transition model)이라 명명했다.
연구책임자인 유종만 교수는 "이번 연구를 통해 유사장기가 질환 발생 기전, 약물 효능 분석, 치료제 개발 등에 활용할 수 있는 훌륭한 도구임을 증명함과 더불어 기존의 세포·동물실험으로 할 수 없던 연구를 가능하게 했다"며 이번 기술 개발의 의의를 설명했다.
