한빛사 인터뷰
- 등록2021-06-08
- 조회2,133
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
오가노이드(Organoid)는 체외에서 배양 가능한 Miniaturized organs의 개념으로 우리말로 미니 장기(Mini-organ), 혹은 유사 장기라고 불리우며, 이는 장기(Organ)의 작은 단위체를 의미 합니다. 이러한 오가노이드는 기관 특이적인 세포 구성과 구조를 지니며, 각 기관 특이적인 줄기세포를 중심으로 스스로 분열 및 분화하여, 각 기관 특이적인 function을 나타냅니다. 예를 들어 장 오가노이드의 경우 다음 [그림1] 과 같이 Lgr5+ Stem cell을 중심으로 Paneth cell, Enterocyte, Goblet cell, Enteroendocrine cell등 장 세포 특이적인 세포들로 구성되어있으며, 그 구조 또한 장 표면 조직과 유사한 것이 특징입니다. 더욱이 장 오가노이드는 장 세포 특이적인 수분의 흡수 활동과 호르몬 분비 및 면역 반응 등을 관찰 할 수 있는데, 이러한 장 표면 조직의 function을 체외에서 모사 할 수 있다는 것이 오가노이드의 가장 큰 특징이자 연구 소재로서의 장점이라고 할 수 있습니다.
이러한 오가노이드는 줄기세포를 중심으로 분열 및 분화하기 때문에 각 기관의 발생과정을 관찰하기 위한 기초연구부터, 약물 개발에 있어서 장기 특이적인 약물 효능을 평가 하기 위한 약물 스크리닝 연구, 그리고 손상된 조직의 결손을 치료하기 위한 세포 치료제 개발연구까지 다양한 분야에서 연구되고 있습니다. 그 중 제가 연구한 분야는 세포 치료제 개발연구로서 방사선에 의해 손상된 장 표면에 장 오가노이드를 이식하여, 장 표면의 회복을 유도하는 연구를 진행 하였습니다.
제가 연구주제로 선정한 장 질환 모델인 방사선 직장염은 자궁암, 전립선암과 같은 골반내 악성 종양을 치료하기 위해 방사선 치료를 받은 후에 직장 부위에서 발생하는 염증성 장 질환으로서, 방사선 치료에 의해 암세포가 모두 사멸 하였음에도 불구하고 직장 부위의 건강한 세포들까지 손상 되어 나타나는 방사선 치료에 의한 부작용 질환이라고 할 수 있습니다. 따라서 저는 이러한 질환을 치료하기 위한 목적으로 일반마우스의 직장에 방사선을 조사하여 방사선 직장염모델을 제작하고, GFP 가 발현 하는 마우스에서 장 조직을 추출하여 장 오가노이드를 배양 하여 방사선 직장염 마우스 모델에 이식하였습니다. [그림2].
그 결과, 손상된 장 표면 부위에 성공적으로 오가노이드가 생착하여 장 표면 세포로 분화한 것을 확인하였으며, 내시경을 통해 방사선에 의한 염증성 장 질환의 개선 효과도 관찰 하였습니다. 병변 부위에 생착된 장 오가노이드의 유전자 발현 분석을 Single cell RNA-sequencing 으로 분석한 결과 정상 장 조직과 유사한 세포들로 구성되어 있음을 확인 하였고, 생착 조직으로부터 다시 오가노이드 형성을 유도 하였을 때에도, 오가노이드가 형성되는 것을 확인 함으로서, 생착된 장조직이 pluripotency를 지니고 있음을 확인 하였습니다.
그리고 실제 임상에서도 이 시술이 가능하도록 내시경 장비를 사용하여 병변 부위에 접근하여 Fibrin glue라는 생체 접합제를 이용한 이식 시술도 성공함으로서, 임상연구로의 적용 가능성도 제시 하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
연구기관 : 차의과학대학교 오가노이드 연구센터
지도교수 : 유 종 만
오가노이드 연구에 특화된 연구소로서 대장, 소장, 위장, 간, 췌장, 편도선, 신장, 뇌, 모낭, 폐, 침샘, 눈물샘등 다양한 오가노이드의 배양기술을 보유 하고 있으며, 이러한 다양한 오가노이드를 이용한 약물 스크리닝 부터 질환 모델로의 이식 연구 및 치료제 개발과 같은 연구들을 진행 하고 있습니다. 특히 각 장기별 특징에 맞춘 특화된 연구 플랫폼을 보유 하고 있으며, 전임상연구에 사용 가능한 사람 조직 기반의 오가노이드 수립 연구도 활발히 진행 되고 있습니다.
그리고 대학 연구소를 바탕으로 오가노이드사이언스(주) 라는 회사도 함께 운영되고 있어, 대학 연구소에서 개발한 기술과 아이디어를 바로 산업화 할 수 있는 장점을 지닌 연구소 입니다. 항상 최신 연구 트렌드를 분석하여 연구에 도입을 할 수 있도록 지원을 아끼지 않는 유종만 교수님의 지도하에서 현재 1명의 박사와 5명의 석사가 배출 되었으며, 현재 약 40여명의 대학원생 및 연구원들이 연구활동을 하고 있습니다.
연구실 홈페이지: http://www.organoids.co.kr/
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
저를 비롯한 많은 연구자들의 헌신적인 노력으로 인류의 다양한 질병을 정복 하기 위한 성과가 발표 될 때 마다, 생명공학 연구자로서 보람을 느낍니다. 특히 작년부터 이어진 코로나 시국에서 백신개발에 매진 하시는 백신 개발연구자분들의 성과로 점차 일상 생활을 회복할 수 있다는 희망적인 뉴스를 접할 때 마다, 분야는 다르지만 전 세계에서 본인들의 필드에서 묵묵히 연구 하시는 생명공학 연구자들의 저력을 느끼고 있습니다. 이러한 연구자들의 노력으로 세상이 좀더 나은 방향으로 발전 하고 있다고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학 준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
줄기세포연구는 하루 아침에 좋은 성과를 가져다 주는 분야는 아닙니다. 그 동안 여러 선배 과학자들이 그러하셨 듯이 각 시대에 맞는 심도 있는 연구성과가 축적되어야 세포치료제 개발 이라는 줄기세포분야의 최종 목표가 달성 된다고 생각 합니다. 따라서 본인의 분야에서 묵묵히 장시간 동안 연구할 수 있는 인내심을 가지고 연구를 시작 하셨으면 합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 본 연구의 연장선으로 오가노이드 기반 방사선 직장염 병합 재생 치료제개발이라는 연구과제를 진행중입니다. 이 연구의 주 목적은 현재 사용되고 있는 항염증, 항섬유화 억제제들과 오가노이드 치료를 병합하여 방사선 직장염의 치료효과를 극대화 하는 것으로 현재 저희가 개발한 연구가 임상적으로 활용될 수 있도록 기본 자료를 확보 할 예정입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
지난 4년동안 제가 본 연구성과를 낼 수 있게 모든 지원을 해주신 유종만 교수님을 비롯한 연구실의 모든 분들과 분당 차병원 방사선종양학과의 신현수 교수님, 방사선사 선생님들께 깊은 감사의 말씀을 전합니다. 연구의 고비마다 저에게 심리적인 안정을 다잡을 수 있도록 많은 힘이 되어준 친구 준기에게도 감사의 마음을 전하고, 늦은 나이에도 학업에 열중 할 수 있도록 지원해주신 부모님께 사랑한다는 말씀을 전합니다. 그리고 제가 연구자로서 성장할 수 있게 도움 주신 모든 분들께 감사드리며, 앞으로도 좋은 연구로 세상에 기여할 수 있는 연구자가 되도록 하겠습니다.
다시 한번 모든 분들께 감사드립니다.
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