(Bright-field images of day 50 LBO-derived Matrigel colonies from RUES2 cells. Representative of six independent experiments. Scale bars, 500?μm. Credit: Snoeck lab/Columbia University Medical Center)
줄기 세포를 이용해서 다양한 조직이나 장기를 재생하는 것은 아직은 미래의 일입니다. 세포를 배양해서 분화시키는 것 까지는 가능하지만, 복잡한 구조와 기능을 가진 조직이나 장기로 발전시키는 일은 만만치 않은 과제이기 때문이죠. 하지만 오가노이드 (organoid)라고 부르는 미니 장기를 이용해서 할 수 있는 일도 있습니다. 질병 모델을 연구하거나 혹은 동물 대신 약물 반응을 테스트하는 장기로 사용할 수 있는 것입니다.
컬럼비아 대학 메디칼 센터 (Columbia University Medical Center (CUMC))의 연구자들은 저널 네이처 셀 바이올로지에 미니 폐 오가노이드를 이용해서 다양한 질병 모델을 연구할 수 있다는 점을 발표했습니다.
사실 오가노이드를 만드는 것도 생각보다 만만치 않은 일입니다. 세포를 배양한다고해서 다양한 세포로 구성된 조직이 형성되지는 않기 때문입니다. 비유를 하면 벽돌을 모아둔다고 건물이 되지 않는 것과 비슷합니다. 벽돌과 건설자재들을 유기적으로 배치해야 건물이 되듯이 다양한 세포들이 정확한 위치에 3차원적으로 들어가 기능을 해야 오가노이드가 될 수 있습니다. 특히 폐의 경우 기관지와 허파꽈리 처럼 3차원적인 구조물이 많아서 더 어려울 수밖에 없습니다.
따라서 미니 폐를 만든다는 것은 기술적으로 간단한 문제가 아니지만, 연구팀은 사람 세포를 이용한 미니 폐를 만들었을 뿐 아니라 여기서 한 걸음 더 나아가 실제 질병 모델을 연구했습니다. 예를 들어 호흡기 감염을 일으키는 RSV (respiratory syncytial virus)에 감염시켜 어떻게 질병을 일으키는지 확인했고 유전자 변이를 일으켜 심각한 폐기능 손상을 일으키는 폐섬유증 (pulmonary fibrosis)을 실험실에서 재현했습니다.
(동영상)
이와 같은 질병 모델은 질병을 연구하고 치료법을 개발하는 데 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 이를 통해 신약 개발에 더 탄력이 붙을 수 있을 것입니다. 하지만 오가노이드의 궁극적인 목표는 신약 개발보다는 환자 자신의 세포로 만든 인공 장기가 될 것입니다. 물론 당장에는 힘들지만, 언젠가는 가능하기를 기대해 봅니다.
참고
Ya-Wen Chen et al, A three-dimensional model of human lung development and disease from pluripotent stem cells, Nature Cell Biology (2017). DOI: 10.1038/ncb3510
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