오가노이드와 미생물 공배양으로 인체 모사에 

한 발짝 다가선다

경북대 융합학부 조윤기 교수팀, 오가노이드-미생물 공배양 시스템 구축 방법 제시

경북대 조윤기 교수(융합학부 의생명융합공학전공·대학원 의생명융합공학과)팀은 줄기세포의 자기구조화(self-assembly)를 이용해 만든 3차원 장기 유사체인 오가노이드에 미생물을 공배양하는 최신 기술에 대한 리뷰 논문을 발표했다. 조윤기 교수(교신저자)와 김민범 석사과정생(제1저자)이 참여한 이번 리뷰 논문은 생체재료 분야의 세계적 권위 학술지인 ‘매터리얼즈 투데이 바이오(Materials Today Bio, impact factor 10.761)’ 온라인판 최신호 7월 1일자로 게재됐다.

오가노이드는 체외에서 인간의 장기를 모방하기 위해 설계된 ‘장기 유사체’로서, 줄기세포를 장기와 유사한 구조로 배양하거나 재조합하여 실제 장기의 구조·기능적 특이성을 재현할 수 있어 ‘미니 장기’로도 불린다. 최근 들어 다양한 기초 연구 및 응용 분야를 위한 모델로써 큰 관심을 받고 있다.

이러한 오가노이드를 생체 내에 서식하는 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 미생물과 공배양하게 되면 체내 미세환경을 밀접하게 모사할 수 있게 되어, 인체 조직과 미생물과의 상호작용을 이해할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 감염질환의 발병기전 규명이나 생리·병리학적 연구, 질환 치료를 위한 약물 스크리닝 등에 용이하게 사용될 수 있다.

조윤기 교수팀은 이번 리뷰 논문에서 오가노이드-미생물 공배양 모델 시스템을 각 장기별로 자세히 설명하고, 효율적인 미생물 공배양 모델 시스템 구축을 위한 방법을 제시했다. 특히, 오가노이드에 미생물을 감염 또는 공존시켰을 때의 변화를 비교·분석해 미생물이 소장, 폐, 간 등과 같은 각 장기에 어떤 영향을 끼치는지 확인했다.

조윤기 교수는 “오가노이드-미생물 공배양 시스템은 인체 내 공생균의 메커니즘을 이해하고, 다양한 병원체의 감염기전 분석 및 치료를 위한 실험실 내 모델로 사용함으로써 수준 높은 미생물-숙주 상호작용 연구에 이바지할 수 있다.”라고 말했다. “현재까지 오가노이드-미생물 공배양 연구는 주로 병원균을 대상으로 치우쳐져 있으므로, 공생균과의 공배양을 통한 인체 장기 내부의 생태계 모사에 대한 시도가 좀 더 활발하게 이뤄져야 하고, 오가노이드 공배양 모델 실험 결과의 재현성 역시 개선이 필요한 실정이다.”라며 앞으로의 연구 방향도 제시했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 우수신진연구사업의 일환으로 수행됐다.

□ 논문명: 숙주-미생물 상호관계 재현을 위한 오가노이드 공배양 기술 (Bioengineered Co-culture of organoids to recapitulate host-microbe interactions)(https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2022.100345)

조윤기교수

김민범 석사과정

@안세영기자