안전성평가연구소는 장관 오가노이드 막 기능성을 정량적으로 측정할 수 있는 임피던스 평가 시스템을 개발해 향후 간 폐와 같은 다양한 생체조직의 오가노이드 막 기능을 평가할 수 있을 것으로 기대된다고 9일 밝혔다.
막의 기능은 조직의 기능을 평가하는 주요 지표 가운데 하나다. 오가노이드의 기능성을 평가하기 위해서 막의 기능 평가는 중요한 지표다. 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 수행한다. 장관 막이 정상적인 기능을 하지 못하게 되면 심각한 면역 반응과 만성 면역 질환을 유발하게 된다.
최근 오가노이드 연구 기술의 발전으로 인체 장관과 유사한 기능을 가진 '줄기세포 유래 장관 오가노이드 모델'이 개발돼 새로운 치료제 개발뿐만 아니라 독성평가 모델이 제시되고 있다.
장관 오가노이드의 막 기능 또는 무결성을 평가하는 방법으로 TEER 시스템이 대표적으로 활용되고 있지만 이 경우 오가노이드를 분해해 측정하기 때문에 그 과정에서 오가노이드 특성이 변화할 수 있다.
장관 오가노이드는 구조적으로 내부가 비어있는 내강과 폴딩된 구조를 통해 장 상피를 모사하는 다차원의 구조체를 형성하고 있어 장 상피세포의 막 기능성을 정량적으로 평가하는데 어려운 한계가 있다.
연구는 안전성평가연구소 임피던스 기반 독성평가 기술과 한국생명공학연구원 손미영 박사팀의 독보적인 장관 오가노이드 성숙화 기술을 바탕으로 공동 연구로 진행했다. 이를 통해 장관 오가노이드의 막 기능성 손상 정도를 데이터 편차없이 평가할 수 있는 임피던스 기반 평가 시스템을 개발했다.
연구를 위해 장관 오가노이드를 멀티채널에 주입시킨 후 교류를 흘려 세포의 저항을 측정했으며 장관이 성숙할수록 막 접합 단백질이 증가해 저항값이 높아지는 것을 확인했다.
임피던스는 교류 회로에서 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 것으로 오가노이드 성숙화에 따른 막의 단백질 증가는 체내의 반응 오차를 줄여 인체 유사도가 증가함을 알 수 있고 단백질이 저항값을 높인 것을 알 수 있다.
연구 결과는 장내 마이크로바이옴의 효능 평가 모델로 활용할 수 있고 크론병과 같은 장 질환 치료제 개발에 중요한 평가법으로 제시할 수 있을 것으로 보인다.
오정화 예측독성연구본부 박사는 "오가노이드가 성숙화 될수록 생체조직과 유사한 구조적 복잡성을 보이기 때문에 일정하게 평가하는 방법은 매우 중요하다"며 "임피던스를 통한 평가시스템을 타 장기 구조체와 오가노이드 모델 평가에 적용하기 위한 관련 연구를 계속해서 추진하겠다"고 말했다.