오가노이드(organoid)에 대한 단편적 지식

안녕하세요?

간단하게나마 지난전 돼지의 장기를 사람몸에 이식하는 내용에 대한 포스팅에서 언급만 하고 넘어간 것이 하나 있는데, 그게 바로 '오가노이드(organoid)' 였습니다. 그때는 장기를 구성할 수 있는 세포를 체외에서 배양한 것인 줄로만 생각을 했었는데, 이번 과학동아 2018년 2월호 기사에서 조금이나마 관련된 내용이 있어서 포스팅을 하고자 합니다.

링크 : 인공장기 시대에 사용될 돼지 장기

우선 오가노이드가 무엇이냐고 간단하게 정의를 하자면, 바로 '실험용으로 배양하는 초소형 생체기관'이라고 합니다. 이게 기사의 내용에 따르면 2000년대 초반만 하더라도 줄기세포를 체외에서 배양을 할 수 없어서, 오가노이드는 시도도 할 수 없었다고 합니다. 그러다가 특이하게도 네덜란드의 '낭포성 섬유증'을 연구하던 연구팀이 '크립트(Crypt)'라고 하는 장을 구성하는 융모의 줄기 세포를 체외에서 배양하는데 성공 했다고 합니다.

포스닥(post-doc)이라고 해서 박사후 연구원으로 있던 일본인 연구원이 '윈트(WNT)', 'EGF', 'Noggin'이라고 하는 3개의 단백질과 '매트리젤(matrigel)'이라고 하는 세포외기질 단백질이 섞인 젤리형 물질을 넣자 완벽한 융모와 크립트를 갖춘 장 상피 세포가 나왔다고 합니다.

이 오가노이드는 단순히 장기를 만들 수 있는 가능성에만 그치는 것이 아니라, 알맞은 배양 조건만 알고 있다면, 어디에서든지 환자의 장기를 그대로 키워 낼 수 있다고 합니다. 이게 왜 중요하냐 하면, 임상 시험에 들어가기 전에 환자의 오가노이드를 배양해서, 여기다가 약을 처리하는 것으로 치료법이 효과가 있는지 없는지를 미리 알 수 있다고 합니다. 즉, 더 안전하고 저렴한 약물 반응성 검사가 가능하다는 것입니다.

거기다가 '오가노이드 뱅크'라고 해서, 냉동기술을 이용하면 반 영구적으로 보관을 할 수 있기 때문에, 동일한 질병에 대해 다양한 원인을 지닌 오가노이드를 보유할 수 있다고 합니다. 대표적으로 대장암의 경우에는 다양한 돌연변이가 암의 원인이 되기 때문에 같은 항암제라도 효과가 다를 수 있다고 합니다. 그래서 이런 경우를 위해서 '대장암 오가노이드 뱅크'가 있다고 하면, 다음과 같이 유용하게 사용이 가능하다고 합니다.

기존에는 환자에게 항암제가 제대로 작동하는 지 알기 위해서 유사한 사례가 있는지 일일히 검사를 하거나, 아니면 생체실험마냥 'Trial and Error'라고 해서, 일일히 약물을 투약해서 병세의 경과를 지켜봐야만 한다고 합니다. 그런데 이런 오가노이드 뱅크가 있으면, 환자에게 직접 실험할 필요도 없이 환자와 가장 유사하사한 오가노이드에 항암제를 처리해서 효과가 있는지를 보고나서 투약하면 된다고 합니다.

실제로 국내에서는 2016년 부터 서울 아산 병원을 필두로 오가노이드 뱅크의 구축에 나서고 있다고 하며, 왜 인지 자세히 보면 오가노이드 연구가 주로 '장 세포'에 집중되어 잇는 것을 볼 수 있는데, 실제로 가장 먼저 나온 것이 장의 융모세포이기 때문에, 사람의 대장부터 먼저 연구가 시작된 것이 아닌가 합니다.