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2013년 7월 4일 목요일

인간 줄기세포 (iPSC) 로 만들어진 간조직



 일본의 요코하마 시립대 (Yokohama City University Graduate School of Medicine) 의 타케베 타카노리 (Takanori Takebe) 및 그의 동료들은 인간의 유도만능줄기세포 (induced pluripotent stem cells, iPSC) 를 이용하여 약 5 mm 정도 되는 크기의 작은 간조직을 배양한 후 이를 동물에 이식하는데 성공했다고 네이처에 보고 했습니다. 


 사실 간 뿐만 아니라 인간의 조직과 장기는 생각보다 복잡한 3 차원적인 구조입니다. 세포는 이것을 이루는 하나의 벽돌이라고 할 수 있는데 세포를 배양한다는 것이 조직이나 장기를 만들 수 있다는 이야기는 아닙니다. 벽돌을 그냥 쌓는다고 해서 건물이 되지 않는 것과 동일하죠. 정확한 목적에 맞게 벽돌과 기타 건설 자재를 사용해야 건물이 될 수 있습니다. 


 간 역시 마찬가지입니다. 간 세포 자체는 배양이 가능할지 몰라도 이것이 우리가 말하는 간조직이 되지는 않습니다. 하지만 이번 연구에서 연구자들은 비록 5 mm 정도 되는 크기이기는 하지만 일종의 간의 새싹 (bud) 라고 할 만한 완전한 3 차원적인 간 조직 구조를 만들었습니다. 미니 간이라고 부를 수 있는 이 간 조직은 인간 유도만능 줄기세포 (iPSC) 에서부터 얻어진 것으로 이를 이용해서 실험실에서 키운 간세포 (Hepatocyte), 혈관 내피 세포 (endothelial cell), 중간엽줄기세포(Mesenchymal Stem Cell) 의 혼합물을 패트리 디쉬에서 수일간 배양해 스스로 조직하게 만든 것입니다. (아래 동영상 참조) 




(패트리 디쉬에서 키운 iPSC - LB (liver bud). Human iPSC-derived liver bud. Credit: Takanori Takebe)



(실제 배양되는 모습으로 시간이 지남에 따라 저절로 세포들이 모여 자기 조직화 한다는 점이 더 놀라운 점 This video shows formation of human induced pluripotent stem cell-derived liver bud by recapitulating organogenetic interactions.After mixing three-cell types at particular timing, we seeded cells onto the dish to start liver bud formation. This is a 72-hour timelapse movie for liver bud forming process at the beginning of mixed cell seeding. Credit: Takanori Takebe, Yokohama City University.)



 이 정도만 해도 상당한 성과지만 이들은 이 liver bud 를 면역 반응을 제거한 쥐의 뇌에 이식하여 실제로 기능을 할 수 있다는 점도 확인했습니다. 이 작은 이식 간들은 48 시간 만에 혈관이 연결되어 실제 알부민과 같은 물질을 만들고 인간의 간 조직에서 분비하는 물질들을 분비하기 시작했습니다. 연구팀에 의하면 이는 iPSC 으로 만든 인공 장기가 동물에서 이식에 성공한 첫 번째 사례 입니다. 


 다만 이 연구 결과를 바로 인간에 적용하기는 매우 어렵습니다. 크기가 너무 작을 뿐 아니라 장기적인 안전성이 확인되지 않았기 때문입니다. 하지만 간독성에 대한 약물 테스트나 혹은 기타 기초 의학 연구에 응용될 가능성은 충분합니다. 또 결국 이식할 만한 크기의 인공 간을 만들 수 있다면 현재 심각한 이식간 부족에 시달리는 말기 간환자들에게 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다. 


 참고 


Journal Reference 

1. Vascularized and functional human liver from an iPSC-derived organ bud transplant. Takanori Takebe et al, Nature (2013) doi:10.1038/nature12271  Received 18 April 2012 Accepted 07 May 2013 Published online 03 July 2013


         

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