줄기세포로 인간 소장(小腸) 오가노이드 제작 성공…신약개발 약효 예측↑

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내연구진이 줄기세포를 활용해 인간 소장(小腸)을 모사한 오가노이드 제작기술 개발에 성공했다. 이를 통해 신약개발 과정에서 약효 개선 예측에 쓰임새가 커질 전망이다.

한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터 손미영 박사팀이 인간 전분화능줄기세포 유래 ‘인간 소장 상피 모델’을 세계 최초 개발했다고 8일 밝혔다. 인간 소장 상피 제작기술은 인체의 장과 유사한 세포 다양성과 기능성을 갖춰 소장에서의 약물 흡수 및 대사 평가가 가능한 플랫폼 기술이다.

신약개발을 위해서는 약물이 우리 몸에서 순환하는 일련의 과정에 대한 분석이 중요하다. 이를 위해 후보 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설에 대한 약물동태 평가가 필요하다.

지금까지는 소장에서의 약물 흡수도를 평가하기 위해 절대표준으로 대장암 조직에서 유래한 장 세포를 사용하고 있다. 하지만 인체 소장을 동일하게 구현하지 못해 소장에서 일어나는 약물의 흡수와 1차 대사를 평가하고 예측하는 것에 한계점이 있었다.

최근 전분화능줄기세포로부터 소장 세포로 분화시키는 기술이 보고되고 있으나, 낮은 분화도와 세포 다양성 부재로 인해 기능성이 떨어지며, 대량 증식의 어려움이 있었다.

연구팀은 기존 문제를 극복하고, 인간 소장에 존재하는 다양한 세포 구성과 기능성 구현을 위해, 소장 상피 세포 전구체를 이용해 대량 배양 및 동결보관이 가능하게 했고 새롭게 발굴한 분화인자를 이용해 인간 소장 조직을 모사할 수 있는 고성능 소장 상피 모델 개발에 성공했다.

또한 연구팀은 환자 유래 역분화줄기세포를 이용해 환자 맞춤형 약물 효능 평가 시스템 개발의 가능성을 검증했으며, 3차원 장 오가노이드를 2차원 소장 상피 세포 모델로 전환할 수 있는 기술 개발을 통해 범용성을 확인했다.

이 소장 상피 모델은 소장 조직의 기능성을 높은 수준으로 재현, 신약의 약물동태학적 특성, 약물의 안정성, 대사‧수송적 특성 및 임상투여용량 설정 등 신약개발에 있어 광범위한 활용 가능성을 제시했다.

손미영 박사는 “인간 소장 상피 모델은 소장 조직을 모사할 수 있는 세계 최고 수준의 모델로 높은 정확도의 약물 흡수·대사 평가를 통해 신약의 효율을 나타내는 지표인 생체이용률을 예측하고 약효 개선에 활용될 수 있다”며 “인체 조직 수준의 세포모델 개발, 대량화 기술 및 관련 평가법 개발은 향후 신약 개발 과정에 효과적으로 기여할 수 있다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 미국과학진흥회에서 발행하는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 6월 2일자에 게재됐다.