국내 연구진이 사람의 피부에 가까운 기능성 상피 오가노이드(미니 장기)를 개발했다. 다양한 물질의 영향을 평가하는 생체 외 피부모델로 쓰이거나 피부 재생을 돕는 치료제를 개발하는 데 도움이 될 것으로 보인다.
이정운 한국생명공학연구원(생명연) 환경질환연구센터 선임연구원 연구진은 17일 상처 치료를 촉진하는 3차원 피부 상피 모델 개발에 성공했다고 밝혔다.
오가노이드는 인체 장기와 같은 곳에서 추출한 조직 샘플이나 줄기세포를 3차원으로 증식해 만든 유사 장기다. 생체 내·외의 특성을 거의 비슷하게 가지고 있어 질병 메커니즘 연구, 신약개발과 같은 다양한 바이오 분야에서 활용한다.
그중 피부 상피 오가노이드는 일반적으로 사람의 표피에서 분리한 각질형성세포를 2차원 배양한 세포주를 이용해 왔다. 하지만 세포 간 상호작용과 같이 세포 본연의 생리 조건을 모사하는 데에는 한계가 있고, 많이 만들기 어려워 새로운 모델 개발이 필요했다.
연구진은 마우스의 유도만능줄기세포를 이용해 피부 상피 오가노이드를 개발했다. 개발한 상피 오가노이드는 피부 조직 내 상피 줄기세포를 포함해 실제 표피와 동일하게 기저층, 유극층, 과립층, 각질층의 4개 상피 세포층 구조로 구성돼 있다. 기존의 각질형성 세포 유래 오가노이드보다 상피 줄기세포군을 많이 포함하고 있으면서, 미세환경 변화에 따라 모낭 줄기세포군으로 분화하는 능력이 향상됐다.
개발한 오가노이드는 세포외소포체를 다량 분비해 상피세포 배양 복합체보다 우수한 상처 치료 효과를 보였다. 세포외소포체는 세포 내에서 생성돼 외부로 방출되는 분비체로 조직 재생과 항상성 유지에 중요한 역할을 한다. 연구진은 피부질환 모델이나 세포외소포체를 공급하는 첨단치료제로도 사용될 수 있을 것이라 봤다.
이정운 선임연구원은 "새롭게 개발한 생체 외 피부 모델을 이용해 질병, 노화와 같이 피부재생에 영향을 주는 요인을 평가할 뿐만 아니라 치료제 개발의 기초자료를 제공할 수 있게 됐다"며 "생물학적 기초 또는 임상 연구에 주요하게 활용할 수 있을 것으로 기대한다"고 전했다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 '바이오머티리얼즈(Biomaterials)' 온라인판에 2월 23일 게재됐다.
참고 자료
Biomaterials(2024), DOI: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122522