바이오스펙테이터

바이오스펙테이터 장종원 기자

고성능 3차원 장 오가노이드를 이용한 장내미생물 연구모델 개발로 기존 숙주-장내미생물 연구모델의 한계 극복

▲한국생명공학연구원 줄기세포연구센터 손미영 박사.

한국생명공학연구원은 인간 전분화능 줄기세포로부터 분화된 3차원 장 오가노이드에 체외성숙화 기술을 적용해 진보된 형태의 숙주-공생미생물 간의 상호작용 연구모델을 개발했다. 기존 장세포 모델의 세포 다양성 및 기능성 부족 문제를 해결한 성과라는 설명이다.

10일 한국생명공학연구원에 따르면 줄기세포연구센터 손미영 박사팀, 생물자원센터 박두상 박사팀과 한국과학기술연구원 생체재료연구단 김상헌 박사팀은 3차원 인간 전분화능줄기세포 유래 장 오가노이드에 체외성숙화 기술을 도입해 장내미생물 생착에 유리한 미세환경을 갖춘 숙주-장내미생물 상호작용 연구모델을 제작했다.

이러한 체외성숙화 장 오가노이드는 장내미생물이 장 상피에 부착/증식하기 위해서 필수적인 것으로 알려진 뮤신(mucin)을 분비하는 기능성 배상세포(goblet cell)를 포함하고 있으며, 이를 통해 뮤신층(mucus layer)을 형성하고, 장벽 기능(barrier function)이 증가돼 있다. 그 결과 인간의 장과 유사한 환경을 조성해 기존 장 오가노이드의 장내미생물 연구 모델로서 한계점을 극복했다는 설명이다.

연구팀은 실제 유용 프로바이오틱스(probiotics, 유산균)로 알려진 락토바실러스를 미세주입해 생착이 증가함을 확인함으로써, 체외성숙 장 오가노이드의 장내미생물 연구모델로서의 유용성을 증명했다.

이번 연구는 인간 전분화능줄기세포 유래 체외성숙 장 오가노이드 기반 락토바실러스 연구모델을 처음으로 보고한 것으로 연구팀은 장내미생물 연구 플랫폼으로서 장 오가노이드의 실용화 기반을 구축했다.

손미영 박사는 "오가노이드 연구분야의 가장 큰 목표는 성인을 모사하는 수준 높은 고기능 인간 오가노이드를 다양한 연구를 위한 테스트-베드(test-bed)로써 제공하는 것"이라면서 "바이오 분야의 차세대 성장 동력으로 주목받고 있는 마이크로바이옴 기반 치료제 연구 및 작용기전 연구에 혁신적으로 활용될 수 있다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 대한민국 바이오 위대한 도전(Korea Bio Grand Challenge) 사업, 농촌진흥청사업 및 생명연 주요사업의 지원으로 수행됐고 생물학 분야의 권위지인 파셉 저널(the FASEB journal) 6월 30일자 온라인 판에 게재됐다.