[헬스코리아뉴스 / 김다정 기자] 2013년 미니 뇌 제작으로 주목받은 유사장기(오가노이드) 기술이 3D 바이오프린팅 기술을 통해 크게 발전하면서 주목받고 있다.
오가노이드 연구는 2013년 오스트리아·영국 공동 연구팀이 미니 뇌를 제작하는 데 성공한 후 전세계적으로 활발히 진행돼 왔으며, 미니 신장, 갑상선, 간 등 다양한 인공장기가 개발된 바 있다.
최근 이 기술에 3D 바이오프린팅 기술이 접목되면서 인공뼈, 귀, 피부 등 다양한 인공조직이 개발되고 있으며, 이에 더해 다 자란 세포에 유전자를 집어넣어 줄기세포의 성질을 갖도록 하는 유도만능줄기세포(iPSC)를 이용한 오가노이드 연구가 활발하다.
생명공학적책연구센터 관계자는 “오가노이드 유지·배양기술이나 생체시스템을 대체할 만한 수준의 기능화 측면에서는 아직까지 초기 연구단계 수준”이라며 “향후 기술개발 후 현실적인 활용을 위한 국가별 규제 개선 등 제도적 기반도 함께 갖추어져야 할 것으로 전망된다”고 말했다.
미국, 인공 위장·미니 뇌 등 개발 … 일본, iPSC 기술 접목 활발
오가노이드 기술 연구가 가장 활발한 곳은 미국이다.
미국 하버드대 연구팀은 지난 2월 인슐린을 생산하는 미니 ‘인공 위장’을 제작해 쥐에 이식하는 데 성공했다고 밝혔다.
하버드대 연구팀은 “인슐린 분비세포가 없는 쥐에게 이 인공 위장을 이식하자 인슐린이 분비돼 혈당치가 정상 수준을 회복했다”며 “이런 효과는 6개월 이상 지속된 반면, 인공 위장을 이식받지 못한 쥐는 8주 만에 죽었다”고 설명했다.
또 미국 존스홉킨스대 연구팀은 알츠하이머 치매나 뇌졸중 등 뇌신경질환 연구의 효율성을 높일 수 있는 ‘미니 뇌’를 만들었다.
일본은 특히 iPSC를 이용한 오가노이드 연구가 적극적으로 이뤄지고 있다.
일본 오사카대 연구팀은 3월 iPSC를 이용해 ‘인공 눈’ 조직을 배양하는 데 성공했다고 발표했다. 인간 눈의 세포에서 채취한 iPSC를 망막, 각막, 결막 등 눈을 구성하는 다양한 세포로 분화시키고, 세포가 성숙되는 40일동안 실제 눈처럼 서로 유기적으로 연결시키는 데 성공했다는 것이 연구팀의 설명이다.
오사카대 연구팀은 “각막 장애로 눈이 먼 토끼에게 이식 후 7일이 지나자 정상 시력을 거의 회복했다”며 “타인의 기증에 의존하던 각막이식을 대신할 새로운 치료법이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이 밖에 일본 도쿄대와 교토대 공동 연구팀은 쥐의 등을 이용해 ‘인간 귀’를 배양하는 데 성공했으며, 일본 이화학연구소와 도쿄대 공동 연구팀은 쥐의 잇몸 세포로 만든 iPSC로 모공과 피지샘이 있는 ‘인공 피부’ 조직을 제작하기도 했다.
국내에서는 인공태반 칩 등 연구
국내에서도 생체적합성 재료를 융합한 조직공학 및 인공조직 등 오가노이드 연구개발이 조금씩 이뤄지고 있다.
국내에서는 체내에서 조직이 재생되면서 고분자 지지체가 생분해되어 자가혈관으로 대체되는 혈관 시스템, 태반 기능과 질환 연구에 활용 가능한 인공태반 칩(organ-on-a-chip), 줄기세포 분화 조절 지지체를 개발해 여러 장기에 응용하는 연구들이 진행 중이며, 최근에는 줄기세포 기반 지지체, 인공장기 칩 등의 연구가 추진 중이다.
생명공학정책연구센터 관계자는 “줄기세포 기반의 오가노이드 기술이 활용되면서 세포·2D 수준의 연구에서 장기·3D 수준의 연구로 패러다임이 전환될 것”이라고 말했다.
