조승우 교수, 약물 스크리닝 위한 간 오가노이드 제작
신약 개발 위한 간 독성 평가 적용 

조승우 교수(생명공학과, Y-IBS 과학원 연구위원)‧진윤희 박사 연구팀이 실제 간과 유사한 성질 및 기능을 가지는 3차원 ‘간 오가노이드(liver organoid)’를 제작하는 데 성공했다. 오가노이드란 인체 장기와 유사한 구조, 세포의 구성 및 기능을 지닌 3차원적 세포 덩어리로서 미니장기로도 불린다. 

지난 수십 년간 제약 산업은 눈부신 발전을 거듭해 왔다. 하지만 성공적으로 개발되는 신약의 수는 매우 제한적인 탓에 신약 개발을 위해 막대한 경제적 비용이 소모되고 있다. 신약 개발 성공률이 낮은 주요 원인은 시험 중인 신약 후보물질 중 대부분이 전임상 및 임상시험 단계에서 효력이 입증되지 않거나 전 단계에서 발견되지 않던 독성이 나타나 신약 개발이 중단되기 때문이다. 이러한 문제는 신약 개발의 초기 단계부터 전임상 단계에서 약물효능 및 독성시험을 위해 사용되는 체외 모델이 인간 조직의 체내 환경과 너무 큰 차이를 가지고 있어 실제 임상 시험에서의 약효 및 독성 반응이 개발 단계에서 도출되었던 결과와 큰 차이가 있기 때문에 발생한다. 동물모델 또한 인간과 동물 간의 유전적, 생리학적 차이로 인해 임상 결과를 정확히 예측하는 데 한계가 있다.

이에 조승우 교수 연구팀은 환자로부터 비교적 쉽게 채취가 가능한 피부세포를 간세포로 직접 전환할 수 있는 세포 리프로그래밍(direct reprogramming) 기술을 기반으로 간 오가노이드를 제작했다. 약물 반응성을 포함한 다양한 간 고유의 기능을 향상시키기 위해 간 조직 미세환경을 모사하는 하이드로젤과 3차원 유도간세포-혈관내피세포 공배양 기술을 활용했다. 나아가 연구팀은 실험실에서 흔히 사용되는 교반 장치를 이용하여 별도의 고가 설비 없이 유체의 흐름을 생성할 수 있는 마이크로 디바이스를 개발함으로써 간 오가노이드의 생존능, 분화능 및 기능성을 증진시킬 수 있음을 확인했다. 이를 통해 간 오가노이드의 배양 환경을 정밀하게 조절할 수 있는 고효율의 배양 플랫폼을 도출하고, 약물의 간 독성 평가에도 적용이 가능하다는 것을 보여줬다. 

조승우 교수는 “향후 본 연구에서 구축한 조직 특이적 생체 모사 배양 기술이 기존 동물실험과 체외모델 시험이 지니는 한계를 극복함으로써 현재 신약개발 과정에서 발생하는 낮은 성공률 및 고비용 등의 문제점들을 획기적으로 개선할 수 있는 중요 요소 기술이 될 수 있을 것으로 기대된다.”며 “재생의학을 위한 조직 재생 기술로도 발전이 될 수 있을 것으로 기대한다.”고 설명했다. 또한 “Y-IBS 과학원의 많은 지원 하에 연구가 성공적으로 수행되었으며 이에 감사드린다.”고 덧붙였다. 

한편, 본 연구 성과는 바이오-재료 융합연구 분야 국제 최상위 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’에 표지 논문으로 지난 9월 12일 게재됐다.