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[2019 국내 바이오 성과 Top 5 선정] 한국생명공학연구원 손명진 박사
"신약개발에 필수적인 고기능 ‘간 장기유사체’ 개발"

Generation of expandable human pluripotent stem cell-derived hepatocyte-like liver organoids. J. Hepatol., 71(5), 970-985 doi:10.1016/j.jhep.2019.06.030

인터뷰 내용
- 선정된 연구성과의 내용 및 의의
- 해당 분야의 최신 연구 흐름
- 함께 진행한 연구진 소개
- 앞으로의 연구 방향과 계획
- 연구주제에 대한 선택과 아이디어를 어떻게 얻으시는지?
- 과학자로서 아쉬운 점이나 개선에 관한 의견?
- 학생/후학들을 위한 조언
- 그 외의 말씀 또는 바람

손명진 박사 약력 (PDF파일)

손명진 박사

Q. 선정된 연구성과의 내용과 의의는 무엇인가요?

지난 25년간 비임상을 통과한 약물들이 시장에서 퇴출되는 비율이 20% 이상이고, 간독성이 그 주요 원인 중 하나로, 신약개발 초기 단계에서 간독성과 약물의 효능을 인체를 대신하여 정확히 평가할 수 있는 모델이 필요합니다. 현재, 인간 간에서 직접 분리한 일차배양 간세포가 생체유사도가 높아 표준모델(Gold Standard)로 사용되고 있으나, 인간 간 조직 수급이 제한적이고, 특히 체외에서 전혀 증식하지 않는 한계가 있습니다. 따라서, 증식 가능하여 대량으로 약물평가가 가능하면서, 정확한 약물반응 예측이 가능한 ‘인체모사 간 모델’에 대한 요구가 오랫동안 있어왔고, 본 연구팀에서는 줄기세포 기반으로 기존 2차원 간세포 분화 기술과(temporal cues), 3차원 오가노이드 배양기술을(special cues) 조합하여, 발생 단계별 시·공간의 변화를 최적화해 줌으로써, 체외에서 증식 가능하고(현재 1년 가까이 잘 자라면서 기능을 유지하고 있습니다), 장기간 동결 보존 가능하며, 기능적으로도 우수한 모델을 개발하였습니다.

오가노이드는 줄기세포의 자가 조직화 능력을 이용하여 인체 조직과 유사하게 3D 형태로 제작한 미니 장기유사체(organ+oid)를 말합니다. 특히, 본 연구팀이 개발한 간 오가노이드는 실제 인간 간과 유사도가 60% 수준으로, 기존 2차원 간세포 모델을 사용한 비임상 평가에서는 독성을 나타내지 않아 신약으로 출시되었으나, 이후 환자에서 간독성 사망 사고를 일으키고 퇴출된 약물들에 대하여, 인체에서와 유사한 간독성 반응을 검출할 수 있었습니다. 또한, 정상 간 뿐만이 아니라 지방간 모델을 제작하였고, 치료제 스크리닝에도 활용 가능함을 확인하여, 개인 맞춤으로 간독성 및 약효 평가가 가능한 유용한 모델을 제공할 수 있다는데 그 의의가 있습니다.

 

개인 맞춤형 간 오가노이드 제작 및 활용 모식도
이미지 1. 개인 맞춤형 간 오가노이드 제작 및 활용 모식도

 

Q. 해당 연구분야의 최신 연구의 흐름은 어떤가요?

줄기세포 분야에서는 치료제 개발 분야와 더불어 오가노이드 분야가 가장 선도 기술 분야 중 하나입니다. 줄기세포로부터 2D 단일 세포를 만드는 수준에서, 3D 조직을 만드는 형태로 패러다임이 전환되었고, 현재 간을 비롯하여 뇌, 장, 폐, 신장 등 주요 기관들에 대한 오가노이드 제작 기술들이 개발되어 있습니다. 보다 생체 유사도가 높고 실제 활용 가능한 오가노이드를 제작하기 위한 연구가 경쟁적으로 진행되고 있습니다. 또한, 전 세계적으로 동물실험 반대 여론 및 규제 또한 강화되고 있어, 오가노이드 기반의 인체모사 모델을 제공함으로써 동물실험을 보완하고 대체해 나가는데 기여할 수 있을 것으로 기대합니다.

Q. 함께 진행한 연구진을 소개 부탁합니다.

본 연구는 저희 한국생명공학연구원이 사회적 이슈에 대한 해결방안을 제시하기 위한 취지로 추진하는 ‘BIG (Big Issue Group) 사업’의 일부로 수행되었습니다. 약물이 흡수되는 장, 대사되는 간, 배출되는 신장 등을 오가노이드 기반으로 만든 후, 이들을 연계 시키는 순환배양 시스템으로 완성하여 동물실험과 임상시험의 간극을 메우는데 활용할 수 있도록 생체모사 시스템을 개발하는 연구입니다. 그 내용 중에 저희 팀에서는 고기능의 간 오가노이드를 제작하는 파트를 담당하고 있고, 논문의 제1, 2 저자인 UST 문선주 학생과 포스닥 유재성 박사님의 열정적인 노력으로 새로운 모델 개발에 성공하였습니다. 또한 앞으로의 활용 기술 분야도 기대가 됩니다. 특히, 본 연구에만 집중할 수 있도록 해주신, 정초록, 정경숙 박사님과, 의미있고 재미있는 연구를 함께 하고 계시는 빅과제 참여 모든 박사님들께 이 자리를 빌어 다시 한번 감사드립니다.

 

문선주 학생, 유재성 박사, 정경숙 박사
이미지 2. 문선주 학생, 유재성 박사, 정경숙 박사

 

Q. 현재 해당 연구분야의 한계는 무엇인지, 향후 연구방향과 계획이 궁금합니다.

현재 개발된 간 오가노이드는 뇌 오가노이드나 장 오가노이드 등 다른 오가노이드에 비해 세포 구성이나 구조가 단순합니다. 대량 스크리닝 목적에는 적합할 수 있으나, 면역, 혈관 세포 등이 없어 다양한 질환을 모사하기에는 아직 부족하므로 niche 세포가 포함된 오가노이드를 개발 중에 있으며, 실제 간과 구조적인 측면에서 유사도를 높이는 접근도 필요할 것 같습니다.

Q. 평소 연구주제에 대한 선택과 아이디어를 어떻게 얻으시는지?

동료들과의 discussion, 질문을 통해 가장 많은 아이디어를 얻게 되는 것 같습니다. 특히, 저희 줄기세포융합연구센터에는 각 장기별 오가노이드를 제작하는 박사님들이 세계 최고 수준의 오가노이드 연구팀을 구성하고 있어 아이디어를 얻고 구현하는데 많은 도움을 받고 있습니다. 또한, 학회에서 다양한 주제와 새로운 개념들을 접하는 중에 저희 연구에 접목 시킬 수 있는 번뜩이는 아이디어를 얻게 되는 경우가 많은 것 같습니다.

Q. 과학자로서 연구활동 중 아쉬운 점이나 우리의 연구환경 개선에 관한 의견이 있으시다면?

필요한 연구에 대한 장기 연구지원이 필요합니다. 본 연구의 경우에도 2-3년의 단기 개인 과제로써는 완성하지 못했을 것으로 생각됩니다. 또한, 박사급 및 숙련된 연구원들이 지속적으로 일할 수 있는 안정적인 환경과 제도적 뒷받침이 필요합니다. 조금씩 개선되고 있으나 지속적인 지원을 부탁드리겠습니다.

Q. 같은 분야를 연구하려는 학생/후학들에게 도움이 되는 말씀을 부탁드립니다.

고흐의 다음 말을 전합니다. “Great things are done by a series of small things brought together.” 큰 강을 한 번에 건너기는 힘들지만 돌다리를 하나씩 튼튼히 놓아가시길 바랍니다.

Q. 그 외 추가하고 싶은 말씀 또는 바람이 있다면?

함께 힘이 되어 주는 동료, 팀원들에게 감사드리며, 저희 연구의 공공적 목적을 잘 이해해 주시고 투표, 선정해 주신 연구자분들과 BRIC에 감사드립니다.

 

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< 2019 국내 바이오 연구성과 Top 5는 써모 피셔 사이언티픽 코리아의 단독후원으로 진행되었습니다. >

관련 사이트 :
- 2019 국내 바이오분야 연구성과 및 뉴스 Top 5
- 연구자가 선정한 2019 국내 바이오 성과∙뉴스 Top 5 (Bio통신원 2019-12-17)
- 한빛사 등록 논문

  
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