고려대 의대 해부학교실 선웅 교수는 지난 2015년부터 척수 오가노이드 개발을 시작했다. 난치성 질환인 루게릭병의 치료 방안을 찾는 과정에서 적합한 연구 모델이 없어 직접 오가노이드를 제작했다고 한다. 인간 줄기세포로 척수 오가노이드를 만드는 세계 첫 도전이다.
배아줄기세포는 스스로 기능을 얻기 위해 3차원 형태를 갖추는 속성이 있다. 발달에 필요한 단백질, 지질, 신호전달물질, 성장인자 등을 처리한 배지에 줄기세포를 배양하면 스스로 장기와 비슷하게 모양을 갖추며 발달한다. 선 교수는 “신기하긴 하지만 사실 인간이라면 누구나 다 거치는 과정이다. 지금까지 생명과학에서 밝힌 연구를 토대로 어떤 물질이나 환경이 오가노이드를 만들 ‘방아쇠’가 되는지를 발견, 적용한다“고 설명했다.
나아가 고려대 의대는 이렇게 만든 오가노이드에 기존에 개발해 둔 조직 투명화(CLARITY) 기술(액트-프레스토)을 적용해 형태와 크기, 발달 과정 등이 인간의 그것과 얼마나 유사한지 검증하고 있다. 종전에는 조직을 하나씩 얇게 잘라 현미경으로 본 뒤 각각 연결해 어떤 변화가 발생했는지 유추했다. 퍼즐을 맞춰야 그림이 무엇인지 확인할 수 있었다. 반면 조직 투명화 기술을 쓰면 조직을 손상하지 않고도 3차원 구조나 신경 생성, 연결 등 거시적 변화를 알아낼 수 있다. 어떤 그림인지 아는 상태에서 필요한 퍼즐만 골라 확인할 수 있는 셈이다.
지난 1월 찾은 고려대 의대 해부학교실 실험실에서는 조직 투명화 기술이 적용된 수백 개의 오가노이드가 배지에서 자라고 있었다. 척수 오가노이드가 성숙한 형태를 갖추려면 보통 보름이 걸리는 데, 크기가 모래알만큼 작아 눈으로 잘 보이지 않을 정도다. 혈관이 제대로 연결되면 산소와 영양소가 공급돼 실제 크기만큼 자랄 수도 있지만, 현재 기술로는 어려움이 있다고 한다.
박정렬 기자 park.jungryul@joongang.co.kr
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