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2015년 3월 31일 화요일

줄기 세포로 미니 폐 만들기


 해당 분야의 기술이 급속도로 진보하고 있기는 하지만 아직까지 줄기 세포를 이용해서 폐나 신장, 간 처럼 이식이 필요한 장기를 실험실에서 자라게 하는 일은 아직은 먼 미래의 일입니다. 그러나 연구는 계속되고 있습니다.  

 이전에 소개드린 것처럼 폐를 인공적으로 만들기 위해서는 많은 것들이 필요합니다. 연골 조직을 비롯한 폐 구조 역시 그런 것 가운데 하나인데, 이를 위해서 이전에 실제 폐를 이용해서 세포만 새로 덮은 형태의 인공 폐가 시도된 바 있습니다. ( http://blog.naver.com/jjy0501/100206120606 참조) 하지만 결국은 폐 전체를 기증 받아야 한다는 문제점이 있었습니다.

 미시간 의과 대학의 제이슨 스팬스 교수(Jason R. Spence, Ph.D., assistant professor of internal medicine and cell and developmental biology at the University of Michigan Medical School)와 브라아나 다이(Briana Dye)는 줄기 세포를 이용해서 작은 폐조직을 실험실에서 자라게 하는 데 성공했습니다. 이들이 만든 미니 폐는 사실 이식용으로 사용할 수 있는 크기는 아니지만, 여러 가지 연구 목적으로 사용하기에는 적당할 것으로 기대됩니다.


(줄기 세포로 키운 미니 폐  Scientists, led by the University of Michigan Medical School, coax stem cells to form mini lungs, 3-D structures that mimic human lungs and survived in the lab for 100 days.
Credit: University of Michigan Health System)

 인간 뿐 아니라 동물의 장기를 실험실에서 키워내기 어려운 이유는 단순한 장기같아도 그 구조가 매우 복잡하기 때문입니다. 특히 조직을 배양하면 보통 평면적으로 자라기 때문에 실제 장기 같은 3차원 구조로 만드는 일은 매우 어렵습니다. 여기에다 실제 장기는 다양한 조직들이 결합되어 복잡한 구조를 띄기 때문에 현재까지는 조직 공학에는 한계가 있습니다. 아마도 언젠가 임상에서 실제 줄기 세포로 키운 인공 장기를 보게 될 날이 오겠지만, 가까운 미래에는 어려울 것입니다.
 연구팀이 도전한 것도 줄기세포를 이용해서 완전한 장기를 만드는 것이 아니라 작은 폐 미니어처인 오가노이드(Organoid)를 만드는 것입니다. 3차원적으로 세포를 배양하는 새로운 기술을 이용해서 연구팀은 작은 폐포(alveoli)와 기관지(bronchi)를 지닌 미니 폐를 만드는 데 성공했습니다. 다만 이 미니 폐는 산소 교환에 반드시 필요한 혈관 등의 주요 부분을 가지고 있지 않기 때문에 크기를 키운다고 해서 이식용으로 사용할 순 없습니다.
 하지만 최근 2차원적으로 세포를 배양하는데서 벗어나 실제 조직과 같은 3 차원 배양 기술이 날로 발전한다는 것은 상당한 의미가 있다고 생각합니다. 결국 더 복잡한 장기를 배양하기 위한 중요한 단계이기 때문입니다. 그리고 앞서 언급했듯이 이런 미니어처 장기들은 약물 테스트 및 여러 가지 실험에서 유용하게 사용될 수 있어서 사실 이 상태로도 의미가 있다고 할 수 있습니다.
 줄기 세포를 인류에게 유용하게 사용하려는 연구는 계속되고 있지만, 아직은 그 사용은 매우 제한적입니다. 그러나 이런 연구가 계속된다면 언젠가는 각종 질환의 치료에 이용되어 인간을 더 이롭게 할 것으로 기대합니다.
 참고
Journal Reference:
  1. Briana R Dye, David R Hill, Michael AH Ferguson, Yu-Hwai Tsai, Melinda S Nagy, Rachel Dyal, James M Wells, Christopher N Mayhew, Roy Nattiv, Ophir D Klein, Eric S White, Gail H Deutsch, Jason R Spence. In vitro generation of human pluripotent stem cell derived lung organoidseLife, 2015; 4 DOI: 10.7554/eLife.05098

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