오가노이드를 통한 시력 복원 가능할까?

 

(Proof of synapses connecting pairs of retinal cells derived from human pluripotent stem cells comes from the red coloring of infection by a modified rabies virus passed from one cell with a yellow nucleus across the synapse to a cell that glows only red. Credit: UW-Madison / Gamm Laboratory.)

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망막의 시신경은 한 번 심하게 손상되면 사실상 회복이 불가능합니다. 카메라의 이미지 센서 같은 망막 손상은 결국 영구적인 시력 저하나 상실로 이어질 수밖에 없습니다. 더구나 뇌와 복잡하게 신경으로 연결된 장기라 이식을 통해서도 시력 회복을 기대할 수 없습니다. 따라서 과학자들의 큰 도전 과제 중 하나는 망막을 복원하는 것이었습니다.

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아직까지 이런 일은 불가능하지만, 위스콘신-메디슨 대학(University of Wisconsin-Madison)의 연구팀은 한 가지 가능한 실마리를 찾아냈습니다. 바로 줄기 세포로 키운 미니 장기인 오가노이드를 이용하는 것입니다. 오가노이드는 실제 인간 세포와 조직이라는 장점이 있고 환자 자신의 것을 만들 수 있어 거부 반응 없는 이식 장기 가능성을 보여주고 있지만, 대부분 작은 콩알 크기로 이식이 가능한 수준의 크기가 아닙니다. 하지만 망막이라면 이야기가 다릅니다.

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연구팀은 피부 세포를 망막 세포로 분화시킨 오가노이드에서 광수용체 (photoreceptor)를 지닌 세포를 분리했습니다. 빛을 감지하는 세포이면서 아직 분화 가능성이 있는 광수용체 세포를 오가노이드에서 분리한 후 다른 신경 조직에 붙이자 놀랍게도 이 세포에서 액손 (axon)이 자라나와 이웃한 신경 세포와 시냅스를 형성했습니다. 이는 전선이 연결된 것으로 이해할 수 있습니다.

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이 시냅스가 실제로 기능을 할 수 있을 정도로 제대로 붙었는지 확인하기 위해 연구팀은 광견병 바이러스 (rabies virus)를 이용했습니다. 이 바이러스가 신경을 따라서 전파되는 특징이 있기 때문입니다. 연구 결과는 바이러스가 통과할 수 있을 정도로 시냅스가 제대로 결합한 것으로 나타났습니다.

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물론 이 연구는 아직 기초 단계의 연구이고 사람에 실제 이식할 수 있는 오가노이드 망막 세포와는 거리가 있습니다. 하지만 앞으로의 가능성을 보여줬다는 데서 의미가 있습니다. 갈길이 멀긴 하지만 언젠가 오가노이드 이식 망막을 통해 시력을 복원하는 데 성공하기를 기대합니다.

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참고

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https://medicalxpress.com/news/2023-01-lab-grown-retinal-eye-cells-successful.html

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Allison L. Ludwig et al, Re-formation of synaptic connectivity in dissociated human stem cell-derived retinal organoid cultures, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2213418120

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