"심장과 최대한 비슷하게"...IBS, 이식 수준 배양 성공

이식 가능한 심장 오가노이드에 한 걸음 더 다가갔다. 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영)은 나노의학 연구단 조승우 연구위원(연세대학교 생명공학과 교수) 연구팀이 복합적인 심장 미세환경을 체외에서 구현하는 심장 오가노이드 제작·배양 기술을 확보했다고 25일 밝혔다. 이 연구는 가톨릭대학교 의과대학 박훈준 교수 연구팀과 공동으로 진행됐다. 연구팀은 약물 평가, 질환 모델 구축, 재생치료 같은 분야에 폭넓게 응용할 수 있음을 확인했다. 머지않아 임상도 가능할 전망이다. 오가노이드는 줄기세포와 조직공학 기술을 이용해 인공적으로 만든 장기유사체다. 신약 유효성·안전성 평가 등에 활용할 수 있다. 다양한 세포로 심장의 3차원 구조와 생리적 기능을 구현해 2차원으로 배양한 기존 세포 모델 대비 장점이 많다. 그러나 개체 간 크기·기능 편차가 크다. 분화도·성숙도·기능성 등이 실제 심장과는 차이가 좀 있다. 이 때문에 세포 이식후 재생 효과를 보장하기가 어려웠다. 이를 IBS 연구팀이 극복한 것. 연구팀은 장기 맞춤형 조직공학 기술을 이 오가노이드 개발에 적용했다. 이와함께 심장 내에서 산소와 영양분 공급이 이루어지는 혈액의 미세흐름까지 구현하기 위해 미세유체 칩(microfluidic chip)을 활용한 동적 배양법도 개발했다. 연구팀은 "약물의 유효성 및 심장 기능에 이상을 일으키는 심독성을 예측하는 플랫폼으로 활용할 수 있을 것"이라며 "부정맥 유발 위험도가 있는 약물을 오가노이드에 실험한 결과, 약물 반응이 기존 임상 데이터와 유사한 양상을 보였다"고 설명했다. 연구팀은 또 이를 이용해 장질환 모델 제작에도 성공했다. 연구팀은 "심근경색을 유발한 쥐에 심장 오가노이드를 이식해 심장 재생치료 가능성을 확인했다"고 덧붙였다. 이 연구는 민성진 성균관대학교 조교수와 김수란 연세대학교 박사후연구원, 심우섭 가톨릭대학교 박사과정 연구원(이상 공동 제1저자)이 주도했다. 조승우 교수는 "향후 부정맥 유발 가능성을 줄이는 치료제로 활용될 수 있을 것"이라며 "다른 장기 오가노이드에도 접목해 추후 바이오산업 및 임상 치료에 적용될 것으로 기대한다”고 말했다. 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 16.6)' 온라인판(3월 22일자)에 게재됐다.