생명연 이정운 박사팀, 피부 상피 오가노이드 개발..상처 재생 효과 확인

국내 연구진이 우리 몸의 1차 방어기관인 피부를 모사한 기능성 상피 오가노이드를 개발했다. 이 오가노이드는 우수한 피부 재생, 상처 치료 효과를 나타내 차세대 재생치료제로의 기대도 커지고 있다.

한국생명공학연구원은 환경질환연구센터 이정운 박사 연구팀이 상처 치료를 촉진하는 3차원 피부 상피 모델 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.

오가노이드(organoid)는 인체 장기 등에서 추출한 조직 샘플이나 줄기세포를 3차원으로 증식해 만든 장기유사체로 생체 내외의 특성을 모사할 수 있어 질병 메커니즘 연구, 신약개발과 같은 다양한 바이오 분야에서 활용 중이다. 뇌, 위, 장, 간 등 여러 신체 기관을 비롯해 피부도 오가노이드를 통해 다양한 연구가 진행되고 있다.

그동안 피부 상피 연구는 일반적으로 사람의 표피에서 분리한 각질형성세포를 2차원 배양한 세포주를 이용했지만, 세포 간 상호작용과 같이 세포 본연의 생리 조건을 모사하는 데에는 한계가 있었다. 각질형성 세포를 분리하여 오가노이드로 배양하는 방법이 개발되었지만, 양산성 등에서 여전히 한계가 있어 새로운 모델 개발에 대한 수요가 높다.

이에 연구팀은 마우스 유도만능줄기세포를 이용해 피부 상피 오가노이드를 개발했다. 이번에 개발된 상피 오가노이드는 피부 조직 내 상피 줄기세포를 포함하여 실제 표피와 동일하게 기저층, 유극층, 과립층, 각질층의 4개 상피 세포층 구조로 구성되어 있다. 기존의 각질형성 세포 유래 오가노이드보다 상피 줄기세포군을 많이 포함하고 있고, 미세환경 변화에 따라 모낭 줄기세포군으로의 분화 능력이 향상된 특징이 있다.

연구팀은 개발한 오가노이드의 피부재생 효과도 확인했다. 연구팀이 개발한 오가노이드는 다량의 세포외소포체를 분비해 상피세포 배양 복합체보다 우수한 상처 치료 효과를 나타내며 피부질환 모델로서 활용 가능성을 높였고, 나아가 세포외소포체 공급원으로서의 오가노이드를 이용한 첨단치료제 개발의 새로운 가능성을 제시했다.

연구책임자인 이정운 박사는 "새롭게 개발된 생체 외 피부 모델을 통해 질병, 노화 등 피부재생에 영향을 주는 다양한 물질을 평가할 뿐만 아니라 치료제 개발의 기초자료를 제공할 수 있게 되었다"며 "향후 진행 중인 인체 생체 외 피부 모델과 함께 생물학적 및 임상 연구에 주요하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다. 이번 연구성과는 3월 6일 세계적인 과학저널인 '바이오머티리얼즈(Biomaterials)' 온라인 판에 게재됐다.

오가노이드 재생치료제는 2023년 국가첨단전략기술로 새롭게 지정되며 주목을 받고 있다. 사단법인 첨단재생의료산업협회는 오는 26일 서울 여의도 KRX한국거래서 컨퍼런스홀에서 'CARM 국가첨단전략기술 오가노이드 재생치료제 포럼'을 연다. 국내외 오가노이드 재생치료제 연구자들과 시장 전문가들이 한 자리에 모여 오가노이드 재생치료제가 갖는 과학적, 의학적 가능성뿐 아니라 미래 가치와 발전 방향에 대해서도 소통하고 토론하는 기회를 제공할 예정이다.