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2016년 11월 22일 화요일

신경을 가진 인간 장세포 조직을 만들다



(This image from a study published by Nature Medicine shows human intestinal organoids with enteric (intestinal) nerves generated in a petri dish using human pluripotent stem cells (hPSCs). hPSCs can become any cell type in the body. Researchers at Cincinnati Children's say the organoids can be used to conduct laboratory studies into the causes of intestinal disorders in a human modeling system and also explore new therapies. Credit: Cincinnati Children's)


 과학자들이 신경 세포까지 갖춘 보다 완전한 장 조직에 가까운 미니 인공 장을 개발했습니다. 인간 유도만능 줄기세포(human pluripotent stem cells (hPSCs))을 이용해서 만든 미니 장기(organoid)는 약물 개발 및 질병 연구 모델에 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다.  


 다소 의외의 사실일지도 모르지만, 인체에서 뇌 다음으로 많은 신경 조직과 세포가 있는 장기가 바로 장 (intestine)입니다. 물론 장기 자체가 크기 때문이기도 하지만, 음식물과 배설물을 적절하게 운반하기 위해서 신경 조직의 도움이 많이 필요하기 때문입니다. 동시에 이런 신경이 뇌와도 연결되어 스트레스를 받으면 위산이 다량 분비되거나 변비가 생기는 등 다양한 신체 변화가 나타날 수 있습니다. 


 여기에 장은 음식물을 소화시키고 흡수하는 중요한 역할을 하는 대신 끊임없이 세균이나 기생충, 바이러스와 노출되기 때문에 감염을 막기 위해 매우 많은 면역 관련 조직을 가지고 있습니다. 즉 장이란 단순히 음식물을 소화시키는 기관이 아니라 다양한 신경학적, 면역학적 기능을 가지고 있는 복잡한 장기이며 단순히 장 세포를 배양하는 것만으로 인공 장을 만들기 어려운 이유가 여기에 있습니다. 


 신시내티 소아과 병원 (Cincinnati Children's Hospital Medical Center)의 연구팀은 실험실에서 장세포는 물론 신경 세포까지 재생해내는 데 성공했습니다. 물론 이것 역시 다양한 면역, 신경, 근육 및 결합 조직을 가진 장과는 거리가 먼 세포 덩어리지만, 그럼에도 보다 실제에 가까운 인간 장 조직 세포라고 할 수 있습니다. 인공 장 개발에 한 걸음 더 다가간 것입니다. 


 물론 이를 환자에게 이식하기는 어렵지만, 대신 히르슈슈프롱 병 (Hirschsprung's disease) 처럼 신경 이상에 의한 병을 연구하는 질병 모델로는 사용할 수 있습니다. 이 병은 장의 신경절이 발달하지 않아 장운동이 일어나지 않으면서 장이 좁아지는 병으로 PHOX2B 유전자와 연관성이 알려져 있습니다. 동시에 이 오가노이드는 다양한 약물 테스트 용도로 사용될 수 있습니다. 


 물론 이런 연구의 궁극적인 목표는 환자 자신의 세포를 이용해서 소장, 대장 같은 장기를 재생하는 것입니다. 가능하다면 암이나 기타 이유로 절제술을 시행한 환자가 정상적인 기능을 할 수 있도록 도와줄 수 있을 것입니다. 다만 장기는 다양한 세포가 모여 이뤄진 복잡한 구조를 지녔기 때문에 이는 쉽지 않은 목표라고 할 수 있겠습니다. 


 언젠가 미래에 줄기 세포를 이용한 안전하고 완벽한 인공 장기가 등장할 날을 기대해 봅니다.  


 참고 


Engineered human pluripotent stem cell-derived intestinal tissues with a functional enteric nervous system, Nature Medicine, DOI: 10.1038/nm.4233 

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