인간 '미니 장기'로 암 치료법 연구하는 시대 성큼

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서울아산병원 독자적인 오가노이드 배양 기술, 미세유세칩 시스템 개발

국내 연구진이 독자적인 암 오가노이드(organoid, 장기유사체) 배양기술과 이를 통한 임상 연구 플랫품을 구축해 주목 받는다. 암의 원인 파악과 약물 개발, 부작용 예측 등 수 많은 연구가 실험용 쥐가 아닌 인간의 '미니 장기'로 시도되는 시대가 성큼 다가온 것이다.
 

서울아산병원 연구진이 폐암세포를 배양해 개인별 특성을 그대로 재현하는 ‘오가노이드(장기유사체)’ 배양 기술을 확립하고, 항암제 개발 과정에서 약물 유효성을 검증하는 전임상시험 암 모델로서 매우 유용하다는 것을 증명했다. 사진은 기사와 상관이 없음.

서울아산병원 병리과 장세진 교수·의생명연구소 김민서 박사팀은 환자의 폐암세포를 배양해 개인별 특성을 그대로 재현하는 오가노이드 배양 기술을 확립하고, 항암제 개발 과정에서 약물 유효성을 검증하는 전임상시험 암 모델로서 매우 유용하다는 것을 증명했다고 10일 밝혔다. 정상세포는 억제하고 폐암세포만 선택적으로 키워 암 조직구조를 이루게 하는 오가노이드 배양기술은 이번이 세계 최초 보고다. 

암 오가노이드는 환자의 조직 특성을 체외에서 재현한 암 모델로, 환자의 암 조직을 소량 채취해 생체 내 기질과 비슷한 구조에서 3차원으로 배양한 암 조직 유사체다. 배양 접시 바닥에서 2차원으로 암세포를 배양하는 경우와 달리 3차원으로 배양하면 암조직의 기능과 구조까지 평가할 수 있다. 

장세진 교수팀은 환자의 폐암 조직을 이용해 생체와 유사한 구조에서 3차원으로 배양하는 기술을 개발했다. 폐암 세포가 생존하는데 필요한 여러 성장인자들을 조합해 최적화한 배양액을 만들어 정상세포는 억제하고 암세포만 자라게 해 생체와 유사한 암 조직구조를 이루게 하는데 성공했다.

연구진이 배양에 성공한 환자유래 폐암 오가노이드는 모체가 되는 각 환자의 폐암 조직 유형과 일치했고, 유전체 변이 특성도 그대로 재현했다. 특히 배양된 환자의 폐암 조직은 살아있는 상태로 장기간 보관할 수 있어 환자의 '암 아바타'로써 시험관 내에서 다양한 항암제로 시험치료를 한 후 최적의 항암제를 선택해 환자에게 적용하는, 진정한 의미의 환자맞춤형 치료가 가능하게 됐다.

폐암 조직과 오가노이드 비교 사진 [사진 서울아산병원]

나아가 장세진 교수는 융합의학과 정기석 교수와 함께 암 오가노이드를 빠르게 배양하고 연구에 활용할 수 있는 미세유체칩 원스톱 시스템도 개발했다. 규격화된 암 오가노이드를 바이오칩 위에서 배양하고, 바로 항암제 평가 및 반응성 분석을 할 수 있는 키트화 된 검사체계를 구축한 것이다. 

장세진 교수는 “독자적인 암 오가노이드 배양기술을 확보함으로써 서울아산병원에서 보유한 국내 최대 수준의 풍부한 임상데이터와 유전체 분석기술을 바탕으로 한국형 정밀의학 모델을 선도해 나갈 것”이라며 “폐암에 이어 대장암, 위암, 간암의 환자 유래 오가노이드 바이오 뱅크를 구축 중으로, 정밀의학용 진단 플랫폼을 바탕으로 더 많은 환자들이 최적의 항암제를 찾을 수 있게끔 노력하겠다”고 말했다.

서울아산병원 병리과 장세진 교수(왼쪽)와 의생명연구소 김민서 박사

한편, 이번 연구는 2016년 산업통상자원부의 포스트 게놈 다부처 유전체 사업 과제와 바이오핵심기술사업에 선정돼 진행됐다. 오가노이드와 미세유체칩 연구는 각각 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’와 ‘랩 온 어 칩’에 게재됐다. 
박정렬 기자 park.jungryul@joongang.co.kr
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