신약 테스트에 딱… `인공 소장` 개발

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신약 테스트에 딱… `인공 소장` 개발
손미영(오른쪽) 생명연 박사 연구팀은 인체 장과 유사한 세포 다양성, 기능성 등을 가져 소장에서 약물 흡수와 대사 평가가 가능한 '인간 소장 상피세포 모델'을 개발했다.

생명연 제공

국내 연구진이 인간의 소장(小腸)을 모사해 신약개발의 효율성을 높일 수 있는 3차원 장 오가노이드(미니 인공 장기)를 개발했다. 소장의 약물 흡수와 대사 평가가 가능한 플랫폼 기술로 활용할 수 있어 향후 신약개발에 기여할 전망이다.

한국생명공학연구원은 손미영 박사 연구팀이 인체 줄기세포에서 유래한 '인간 소장 상피 모델'을 개발했다고 8일 밝혔다.

소장은 약물 흡수나 1차 대사가 일어나는 핵심 장기다. 약물 흡수도, 생체 이용률, 효능 평가를 위해 높은 수준으로 인체 소장의 기능을 모사할 수 있는 장 상피 세포모델 개발에 관한 연구가 활발하다. 하지만, 암 조직에서 유래한 장 세포주를 이용한 기존 상피 세포모델은 기능성이 낮고, 세포 다양성 부재로 인해 인체 모사도가 떨어지는 한계가 있다. 최근에는 줄기세포를 이용한 새로운 장 상피 세포모델 개발이 이뤄지고 있지만, 이 역시 낮은 분화 효율와 대량 증식에 어려움이 있다.

이 때문에 사람의 장 상피 세포를 구조적, 기능적으로 높은 수준에서 모사한 3차원 장 오가노이드가 주목받고 있다. 다만, 구(球) 형태로 장 상피세포가 노출돼 있어 오가노이드 내부 접근이 어렵고, 균질하지 않아 약물 평가모델로 활용성이 낮은 상황이다.

연구팀은 소장 상피세포 전구체(최종 성숙 세포로 가기 전 줄기세포에서 부분적으로 분화된 세포)를 대량 배양과 동결 보관이 가능하도록 설계해 높은 수준에서 인간 소장 조직을 모사할 수 있는 소장 상피 모델을 개발했다.

이 모델은 실제 소장 상피에 존재하는 세포들과 비슷한 수준의 특이적 유전자와 단백질 마커를 발현하고, 약물 흡수와 대사에 중요한 효소의 활성을 나타내 소장 조직을 모사할 수 있는 세포 모델임을 검증받았다.

연구팀은 이 모델의 약물 흡수도 평가를 한 결과, 실제 인간 소장에서의 약물 흡수도와 유사한 결과를 보였다. 약물 효능 평가와 예측 정확도를 높여 고효율 신약 개발 플랫폼으로 활용할 수 있다는 점을 입증한 것이다.

손미영 생명연 박사는 "소장 조직을 모사할 수 이는 세계 최고 수준의 모델로 높은 정확도의 약물 흡수와 대사 평가를 통해 신약 개발 시 생체 이용률 예측과 약효 개선에 활용할 수 있다"며 "3차원 장 오가노이드를 2차원 소장 상피 세포 모델로 전환할 수 있어 약물 평가, 마이크로바이옴 등 다양한 분야에 적용할 수 있게 됐다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시즈(지난 2일자)'에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr




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