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보도자료
장 내 마이크로바이옴 효능 및 장 질환 치료제 개발을 위한 새로운 평가법 제시
- 조회수457
- 등록일2021.12.09
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장 내 마이크로바이옴 효능 및 장 질환 치료제 개발을 위한 새로운 평가법 제시 - 장관 오가노이드 기능 정량적 평가 기술 개발 - - 임피던스를 활용한 평가시스템 개발 - |
□ 안전성평가연구소(소장 정은주)는 장관 오가노이드 막 기능성을 정량적으로 측정할 수 있는 임피던스 평가 시스템을 개발함으로써, 향후 간, 폐와 같은 다양한 생체조직의 오가노이드 막 기능을 평가할 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔다.
＊장관(腸管) : 큰창자와 작은창자를 통틀어 이르는 말
＊오가노이드(Organoid) : 줄기세포를 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 장기유사체로 신약개발 및 질병치료 등의 목적으로 활용 가능하다.
□ 막의 기능은 조직의 기능을 평가하는 주요 지표 중 하나이며 특히, 오가노이드의 기능성을 평가하기 위해서 막의 기능 평가는 중요한 지표이다. 이는 약물의 흡수도 등에 이상이 있는지를 평가할 때도 주요한 인자로 확인한다.
□ 인체의 장관 막은 소화, 흡수 과정에서 미생물이나 항원, 독소 등이 혈류로 유입되는 것을 차단하는 면역학적 기능을 수행하며, 만약 장관 막이 정상적인 기능을 하지 못하게 되면 심각한 면역 반응 및 만성 면역 질환이 유발하게 된다.
□ 최근 오가노이드 연구 기술의 발전으로 인체 장관과 유사한 기능을 가진 ‘줄기세포 유래 장관 오가노이드 모델’이 개발되어 새로운 치료제 개발 뿐만 아니라, 독성평가 모델이 제시되고 있다.
□ 이러한 장관 오가노이드의 막 기능 또는 무결성(Barrier Integrity)을 평가하는 방법으로 TEER(Transepithelial/transendothelial electrical resistance) 시스템이 대표적으로 활용되고 있으나, 이 경우 오가노이드를 분해하여 측정하기 때문에 그 과정에서 오가노이드 특성이 변화할 수 있다.
＊무결성 : 무결성은 완전성을 이르는 말로 세포막의 무결성 유지는 모든 기본적인 생물학적 과정에 필수적 이다.
□ 또한 장관 오가노이드는 구조적으로 내부가 비어있는 내강(lumen)과 폴딩(Folding)된 구조를 통해 장 상피를 모사하는 다차원의 구조체를 형성하고 있어 장 상피세포의 막 기능성을 정량적으로 평가하는데 어려운 한계가 있다.
□ 해당 연구는 안전성평가연구소 임피던스 기반 독성평가 기술과 한국생명공학연구원 손미영 박사팀의 독보적인 장관 오가노이드 성숙화 기술을 바탕으로 공동 연구로 진행하였으며, 이를 통해 장관 오가노이드의 막 기능성 및 손상 정도를 데이터 편차없이 평가할 수 있는 임피던스 기반 평가 시스템을 개발하였다.
□ 해당 연구를 위해 장관 오가노이드를 멀티채널에 주입시킨 후 교류를 흘려 세포의 저항을 측정하였으며, 장관이 성숙할수록 막 접합 단백질이 증가함에 따라 저항값이 높아지는 것을 확인하였다.
□ 임피던스(Impedance)는 교류 회로에서 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 것으로, 오가노이드 성숙화에 따른 막의 단백질 증가는 체내의 반응 오차를 줄임으로서 인체 유사도가 증가함을 알 수 있으며 단백질이 저항값을 높인 것을 알 수 있다.
□ 이번 연구 결과는 장내 마이크로바이옴의 효능 평가 모델로 활용할 수 있으며 향후 크론병(Crohn’s Disease)과 같은 장 질환 치료제 개발에 중요한 평가법으로 제시할 수 있을 것으로 보인다.
□ 임피던스 기술은 장관의 막 기능에 영향을 미칠 수 있는 약물, 화학물질, 독소 및 미생물 스크리닝 및 효능 연구에도 활용 가능하며 특히, 간단하고 비침습적인 방법으로 오가노이드의 막 기능을 실시간으로 모니터링 할 수 있다는 점에서 활용도가 매우 높다.
□ 예측독성연구본부 오정화 박사는“오가노이드가 성숙화 될수록 생체조직과 유사한 구조적 복잡성을 보이기 때문에 일정하게 평가하는 방법은 매우 중요하다.”라며“임피던스를 통한 평가시스템을 타 장기 구조체 및 오가노이드 모델 평가에 적용하기 위한 관련 연구를 계속해서 추진해 나갈 계획이다.”라고 말했다.
□ 한편, 해당 연구는 과기부 ‘간 질환 모델을 이용한 장-간축 기반 마이크로바이옴 평가 시스템 개발’의 연구 결과이며, 화학 분야 권위지인 Analytical Chemistry(해당 분야 상위 9%)에 게재되었다.
＊논문명 : Impedance Measurement System for Assessing the Barrier Integrity of Three-Dimensional Human Intestinal Organoids
- 주 저자 : 안재환(안전성평가연구소)
- 공동1저자 : 정광보(한국생명공학연구원)
- 교신저자 : 오정화(안전성평가연구소)
- 공동교신저자 : 손미영(한국생명공학연구원)
