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- ▲ 균일함과 동시에 성숙한 오가노이드를 대량으로 생산할 수 있는 유니맷 플랫폼(가)은 나노섬유 멤브레인 기반의 열성형 공정을(나) 통해 만들어진 3차원 물질 투과성 멤브레인(다) 이다. /한국연구재단
국내 연구진이 유사 장기를 안정적으로 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다.
한국연구재단은 포스텍(POSTECH) 김동성 교수팀과 울산과학기술원(UNIST) 박태은 교수팀이 오가노이드를 균일하게 대량 생산할 수 있는 플랫폼을 개발했다고 19일 밝혔다.
오가노이드(organoid), 일명 유사 장기는 줄기세포를 배양해 인간 장기의 구조와 기능을 모방한 3차원 줄기세포로 배양해 만든 미니 장기다. 실제 장기와 유사한 구조와 기능을 재현한다. 이는 신약 효능 평가와 질병 연구를 위한 도구로 각광받고 있다. 그동안 오가노이드는 생산 과정의 불균일성과 낮은 재현성으로 인해 상업적·임상적 활용을 제한해 왔다.
포스텍과 UNIST 연구팀이 개발한 ‘유니맷(UniMat)’ 플랫폼은 오가노이드를 균일하게 대량 생산할 수 있는 기술로, 질병 모델링, 동물 대체 시험법, 신약 개발에 새로운 가능성을 제시하고 있다.
연구팀은 머리카락 굵기의 200분의 1 수준인 나노섬유로 제작된 3차원 멤브레인(얅은 고분자 막)을 기반으로 하는 유니맷을 통해 오가노이드가 균일하게 형성되도록 돕는 구조적 환경을 제공한다. 물질 투과성을 높아 배양 과정에서 영양분과 분화 인자를 효율적으로 전달함으로 성숙도를 높일 수 있다.
연구팀은 유니맷 플랫폼을 활용해 인간 유도만능줄기세포로부터 네프론 구조와 혈관을 포함한 신장 오가노이드를 일관된 품질로 생산하는 데 성공했다. 이 기술은 생산 효율을 크게 향상시키는 동시에 오가노이드의 품질을 일관되게 유지했다. 이어 연구팀은 다낭성 신장 질환 모델을 구축하고, 질병 모델링과 약물 평가의 가능성을 확인했다.
이번 연구 성과는 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 지난달 31일 자 온라인판에 발표되며 국제적으로 주목받고 있다.
포스텍 김동성 교수는 “유니맷 플랫폼은 오가노이드의 균일성과 성숙도를 동시에 확보할 수 있는 독창적인 기술”이라며 “이를 통해 동물 모델의 한계를 넘어 인간 유래 모델을 활용한 신약 개발과 재생 치료제 연구가 가능해질 것”이라고 설명했다. 이어 “향후 동물 대체 시험법으로 활용될 가능성이 크다”며 “생산 공정의 표준화와 자동화가 중요하고 오가노이드 품질을 신속히 평가할 수 있는 시스템 개발도 필요하다”고 말했다.
