[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 신약 개발의 효율성을 높이기 위해서는 ‘간 장기유사체’를 얼마나 인간과 유사한 정도로 실제로 만들고 또 대량으로 제공할 수 있는가가 관건이다. 동물실험에서 간 독성이 없었으나 임상에서 독성을 나타내 심각한 경우 환자가 사망하고 막대한 비용을 들여 개발한 약물이 퇴출되는 경우가 발생하기 때문이다.

한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터 손명진 박사팀은 인간 전분화능 줄기세포를 이용해 증식 가능한 3차원 형태의 인간 간 모사모델을 개발하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

이번에 개발된 인체모사 간 모델은 신약 개발 단계에서 필수적인 간 독성 및 유효성 평가용으로서, 동물실험과 임상시험 간극을 메우는 데 활용도가 높을 것으로 기대된다.

연구결과(논문명 “Generation of expandable human pluripotent stem cell-derived hepatocyte-like liver organoids”)는 간 연구분야의 세계적 전문지인 저널오브헤파톨로지(Journal of Hepatology) 지난 9일자 온라인판에 게재됐다.

[사진=과기정통부]

간은 재생이 잘 되는 장기이긴 하지만, 신약개발 단계에서 활용하기 위해 간 조직을 얻는 것이 쉽지 않다. 또 체외에서 간 세포는 전혀 증식하지 않는 한계를 갖고 있다.

그간 줄기세포를 이용한 간 세포모델 개발에는 일부 문제점이 지적돼왔다. 일부 연구그룹에는 외과적 수술을 통해 간 조직을 확보해야 하는 한계가 있고, 성체줄기세포 기반이기 때문에 특정 세포만 얻을 수 있는 단점이 있다.

또 다른 연구그룹은 인간 전분화능 줄기세포를 활용해 조직의 다양한 세포를 제공할 수 있는 장점이 있으나 제작된 간 모델은 오가노이드 형태가 아닌 세포 덩어리 형태로, 증식하지 않고 기능적으로 미성숙한 한계가 있었다.

연구팀은 두 기술의 장점을 접목해 환자맞춤형의 인간 전분화능 줄기세포를 이용하면서 3차원 오가노이드 형태의 간세포 모델로 분화시키는 기술을 완성했다. 오가노이드는 줄기세포의 자가조직화(Self-organization) 능력을 이용해 인체 조직과 유사하게 3D(3차원) 형태로 제작한 장기유사체(입체적 세포배양)다.

이번 연구성과는 기존 전분화능 줄기세포 기반 오가노이드 모델이 갖는 한계를 극복한 최초의 성과로, 체외에서 장기간 증식이 가능하고, 동결·해동도 문제없으며, 기능적으로 성숙한 간 모델을 개발하는 데 성공했다.

또한 오가노이드가 성숙할수록 인체와 유사한 약물반응을 분석할 수 있어 더욱 정확한 간 독성 평가가 가능함을 확인했다. 또 지방간(fatty liver) 모델을 제작하고 치료제 발굴을 수행해 정상 및 간 질환 플랫폼 활용이 가능함을 입증했다.

손명진 박사는 “이번 모델과 같이 인체 유사도가 높은 간 모델을 비임상에 활용함으로써 향후 신약개발 효율성 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

kimys@newspim.com