한빛사 인터뷰
- 등록2024-11-07
- 조회508
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
현재 기존의 2D in vitro 세포 배양 방식 대비, 보다 개선된 생체유사도를 나타내는 3D in vitro 세포 배양과 관련된 다양한 연구가 진행되고 있으며, 그 중에서도 간 오가노이드는 신약 개발, 약물 독성평가 및 간 질환 모델링 연구에 활발히 응용되고 있습니다. 다른 장기들과 마찬가지로, 간의 경우도 실질세포인 간세포와 비실질세포들인 혈관세포, 간성상세포, 쿠퍼면역세포 및 담관세포들의 상호작용이 정상 간기능과 간 질환 발병 및 심화에 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 따라서, 정확한 간기능 및 간질환 모사를 위해서는 실질세포와 비실질세포들이 모두 포함된 복합세포 간오가노이드를 제작하는 것이 중요하며, 이에 본 연구에서는 다양한 종류의 세포들이 실제 생체 내 간과 유사한 구조적 특성을 나타내도록 복합세포 간오가노이드 제작과정을 최적화하는 것에 초점을 맞췄습니다. 이를 달성하기 위한 핵심 전략으로 본 연구에서는 간 전구세포 오가노이드를 복합세포 간오가노이드의 실질세포 소재로 활용하였습니다. 간 전구세포 오가노이드는 cyst의 형태를 유지한 채로 증식과 연속적인 계대배양이 가능하며, 간세포로 분화할 경우 높은 간세포 성숙도와 간세포 특이적 구조적 특징을 나타냅니다. 이를 혈관세포 및 간성상세포와 조립함으로써 복합세포 간오가노이드 단위에서 간세포 특이적 기능 및 구조를 유도함과 동시에 세포신호전달 기전을 조절하여 추가적인 간세포 성숙도 향상과 관 (lumen) 형태의 혈관 네트워크 형성을 유도하였습니다. 마지막으로 위와 같이 제작된 복합세포 간오가노이드로 간 섬유화를 모델링한 결과, 간성상세포의 활성화 및 세포외기질 축적과 같은 핵심 질환 특성이 유도되는 것을 확인하였습니다.
이번 연구 결과는 우수한 기능적 구조적 특성이 검증된 세포 종류들을 복합세포 간오가노이드의 형태로 조립 및 분화하며, 그 과정에 있어 세포 특성을 세포신호전달 기전 조절을 통해 직간접적으로 제어하여 복합세포 간오가노이드 단위의 기능적 및 구조적 특성을 개선한 사례로 생각됩니다. 간 섬유화와 같은 간 질환 모델링의 가능성 또한 시사한 연구인 만큼 향후 줄기세포 기반 복합세포 간오가노이드의 제작과 특히 간 전구세포를 활용한 복합세포 간오가노이드 관련 연구에 참고가 될 수 있는 결과였으면 좋겠습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저희 고려대학교 줄기세포 및 조직재생 실험실은 김종훈 교수님 지도 아래 인간줄기세포를 기반으로 하는 다양한 연구를 진행하고 있습니다. 인간줄기세포 기반 2D 분화 간세포와 관련된 연구에서 시작하여 현재는 다양한 인간줄기세포 기반 복합세포 간오가노이드의 제작 및 이를 활용한 질병 모델링 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 인간 만능줄기세포로부터 생성된 세포외소포 (extracellular vesicle)를 활용하여 뇌졸중을 포함한 다양한 질병을 치료하는 연구와, 그 과정에서 특정 코로나 단백질의 세포외소포 치료 효능 개선과 관련된 연구도 진행중입니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
모든 연구자분들께서 비슷하게 생각 하시겠지만 실험 시작 전 예상했던 결과가 바로 나올 때 보다는 예상치 못했던 결과가 나오는 경우가 더 많은 것 같습니다. 생각했던 결과가 나오지 않았을 경우에는 이에 대한 트러블슈팅 과정을 거치며 오히려 더 많은 것을 얻을 수 있는 걸 알고는 있지만, 그 당시에는 실패한 실험이라고 생각되어 의기소침해지고 다음 실험을 주저하거나, 과도하게 많은 준비를 하면서 실험을 시작하기까지 어려웠던 경우가 많이 있었습니다. 저는 이런 상황에서 교수님 그리고 실험실 선후배 연구원 분들과 잦은 디스커션을 했던 것이 큰 도움이 되었던 것 같습니다. 디스커션을 통해 제가 생각했던 실험 결론과는 다른 새로운 시각을 접하면서, 문제라고 생각했던 것들도 의외로 별게 아니었으며, 일단 실험을 새로 해보게 되고 그리고 이렇게 일단 해보는 식으로 진행했던 실험들에서 좋은 결과를 얻었던 경우가 많았습니다. 저의 경우 이렇게 주변에서 실험적으로, 실험 외적으로 도움을 주시는 감사한 분들의 영향으로 제가 당면한 어려움을 극복했을 때 같이 문제를 해결한 것처럼 느껴져서 큰 보람을 느꼈으며, 반대로 저도 주변에 도움이 되고자 노력하고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저도 현재 석박통합과정을 진행중인 학생인만큼 조언을 드리기는 조심스럽지만, 현재 간을 비롯한 다양한 장기에 대한 오가노이드 연구, 그리고 더 나아가 3D in vitro 세포 모델과 관련된 연구들의 경우 현재 굉장히 빠르게 발전하고 있는 분야라고 생각합니다. 스페로이드 (spheroid), 오가노이드 (organoid), 그리고 어셈블로이드 (assembloid)와 같은 3D 세포 모델의 세분화된 정의에서 볼 수 있듯이 3D 모델 자체와 다양한 종류의 3D in vitro 모델을 통합하는 body-on-a-chip과 같은 고도화된 기술에 대한 연구도 활발히 진행중입니다. 그만큼 앞으로의 전망과 수요가 클 분야로 예상되며, 장기 종류에 국한되지 않고 범용적으로 사용될 수 있는 3D 세포 모델의 핸들링 및 분석 기술 또한 앞으로 유용하게 사용될 것 같습니다. 만약 3D 세포 모델 제작, 배양 및 이를 활용한 질병 모델링에 관심이 있으시다면 상기 분야를 적극 추천드리고 싶습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저는 현재 복합세포 간오가노이드를 활용한 비알코올성 지방간염 모델링 연구를 지속적으로 수행하고 있습니다. 저의 경우 다양한 세포 종류들이 포함된 만큼 제작과 배양에 어려움이 있지만, 그만큼 다양한 질환 스펙트럼을 모델링 할 수 있는 복합세포 간오가노이드 모델에 흥미가 있기 때문에 앞으로도 복합세포 간오가노이드를 활용한 질환 모델링 연구를 진행할 것 같습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
가장 먼저 석박통합과정 과정의 시작부터 현재까지 항상 지도해주시고 이끌어주신 김종훈 교수님께 가장 큰 감사의 말씀을 올립니다. 실험적인 내용은 물론이고 그 외에 석박통합과정 중 여러가지 어려움들을 항상 함께 고민해주셔서 늘 교수님께 의지하며 아직 부족하지만 성장하고 극복해 나갈 수 있었습니다. 그리고 저에게 간오가노이드를 처음 가르쳐 주셨던 안정성평가연구소의 박한진 박사님, 김혜민 박사님, 그리고 조성예 박사님께 감사 인사를 올립니다. 또한, 이번 논문에 핵심적인 역할을 해주신 김경민 선배님과 멀리서도 도움주신 김효진 박사님을 비롯한 줄기세포 연구실의 선후배님들과, 큰 도움을 주신 김대성 교수님, 연규범 박사님 그리고 항상 격려의 말씀을 해주신 한지유 교수님께 감사 인사를 올립니다. 무엇보다 항상 저를 응원해주시고 어려움이 있을 때마다 격려해주신 부모님 그리고 여자친구에게 꼭 감사하다는 말씀을 드리고 싶습니다. 그리고 이렇게 논문을 소개할 기회를 주신 한빛사에 진심으로 감사드립니다.
#Multi-lineage liver organoid
#Organoid
#Stem cell
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